路灯自动节能控制--2019.12.26 - 图文 

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工程训练II-电子工艺实习报告

路灯自动节能控制电路设计

所在学院： 小组成员： 专业班级： 指导教师：

2019年 12月 22日

信息工程学院 实习时间： 2019-2020学年第1学期17周

路灯自动节能控制电路设计

摘要

路灯采用“全夜灯”的方式进行照明，后半夜行人少，采用“全夜灯”方式浪费太大。随着社会的快速发展，城市的各种需求也逐渐显现出来，对城市道路照明的需求也变大，能源的供需矛盾也越来越突出，节能，绿色照明也越来越迫切，因此，需要设计一种电路采用自然光线对路灯进行自动控制。

该路灯自动节能控制介绍如下，因为每天天黑的时间不是完全一样，所以不能以时间来确定每天晚上几点亮灯，路灯自动节能控制系统中要求路灯能根据光线的亮暗选择打开路灯，而且亮暗的定义要是可调的，而不是一成不变的。到半夜的时候行人少，需要关闭一半的路灯，达到节能的效果，什么时候关闭，时间可根据NE555定时器来调节。本电路采用直流12V供电，主要控制电路由光敏电阻、CD4011、555定时器、继电器、发光二极管组成。白天RG阻值小，CD4011第1脚为低电平，11脚也为低电平，继电器K1、K2不工作，路灯都不亮，随着傍晚来临，RG阻值变大，CD4011第1脚变高电平，11脚也为高电平，Q1导通，K1得电，Q2导通，555定时电路工作，K2吸合，此时路灯都亮，随着C2充电，到后半夜，C2充电电压大于三分之二VCC时，555第三脚变为低电平，K2断电，只有一半路灯的得电照明，到第二天白天又回到初始状态，全暗。

关键词：NE555，CD4011，光敏元件，路灯自动节能控制 ，自动光控

目录

1设计任务及要求 ......................................... 1 1.1技术要求 .......................................... 1 1.2主要任务 .......................................... 1 2方案论证 ............................................... 1 2.1方案一 ............................................ 1 2.2方案二 ............................................ 2 2.3对比分析 .......................................... 2 3单元电路设计 ........................................... 3 3.1光敏电阻调节电路设计 .............................. 3 3.2多谐振荡器电路 .................................... 3 3.3波形图分析 ........................................ 4 4整体电路设计原理图与测试 ............................... 6 4.1软件仿真与调试 .................................... 6 4.2硬件仿真与调试 .................................... 6 5体会 ................................................... 8 6 设计电路元器件清单..................................... 8 7 参考文献 .............................................. 9 8 附录 .................................................. 9 1.555定时器资料 ...................................... 9 2.CD4011资料 ........................................ 11

1设计任务及要求

1.1技术要求

（1）用10个LED发光二极管模拟路灯，道路两边各5个LED发光二极管； （2）路灯根据光线的亮暗选择打开路灯，而且亮暗的定义要是可调的，而不是一成不变的；到半夜的时候行人稀少，需要关闭一半的路灯，达到节能的效果，什么时候关闭，时间也需要可调；到第二天白天又回到初始状态，全灭。

1.2主要任务

（1）按照技术要求，提出自己的设计方案（多种，芯片不限）并进行比较；

（2）查阅资料，确定所需各元器件型号和参数（采用光敏电阻、CD4011、555定时器、发光二极管、继电器等器件实现）；

（3）根据设计的实现方案，在multism或protues软件上画出电路图并进行进行仿真；

（4）焊接电路、自拟调整测试方法，使其尽可能达到设计指标要求； （5）撰写设计说明书，进行答辩。

2方案论证

2.1方案一

根据光敏电阻的阻值特性，选用随着光照强度增大阻值增大的正向特性为基础，结合多个CD4011和继电器来组成选择电路。NE555定时器可跟电阻、电容等构成可调节时间、可自动复位调节的多谐振荡器，而时间的长短可根据电阻或电容的大小调节，在结合继电器来构成计时选择电路，两者结合形成光控定时电路。该系统由光敏电阻特性、CD4011与非门导通特性、555定时器与电容电阻组成多谐振荡器，继电器、PNP型和NPN型三级管以及接电路组成。通过调节光敏电阻所受到的光照强度来导通电路，进而导通555定时器，555定时器开始工作，根据多谐振荡器的工作原理，多谐振荡发生电路闭合开关，电路接通，电路外部电容、电阻与555芯片构成多谐振荡电路进行循环的充放电，输出脉冲信号，从而实现LED灯的循环亮暗。本路灯控制节能系统是有555定时器，CD4011，光敏电阻，有效的调节路灯的暗亮，控制路灯的照明度，从而改变路灯在不同时段的耗电量。方案一电路原理框图如图2-1所示。

系统初始化 开始

CD4011 555定时器 继电器 光敏电阻 全不亮 全亮 一半亮 图2-1方案一电路原理框图

2.2方案二

电路采用多谐振荡器，来实现电路产生脉冲。设置合适的电容值，电阻值，通过调节光敏电阻，从而来实现电路LED灯的亮暗调节。方案二电路原理框图如图2-2所示。

图2-2方案二电路原理框图

光敏电阻 1N4001 继电器 多谐振荡器 光控电路 2.3对比分析

（1）方案一比方案二所涉及的电路更加稳定，能达到预期要求并且可实现对于脉冲产生时间的控制。

（2）方案一比方案二更高效，CD４０１１比单项导通二极管更能实现对于电路低电平与高电平之间的转换运用，与方案一相比方案二的电路主要功能单一，未能达到实际要求。