3单元电路设计
3.1光敏电阻调节电路设计
该光控电路是由光敏电阻LDR1、电阻R1、滑动变阻器RV1、电容C1、LED、照明灯组成的。该电路通过LED指示灯来测试是否导通，当LED灯亮时说明该电路是导通的和LED灯串联的电阻R1起到限流的作用以控制通过二极管的的电流。通过调节滑动变阻器RV1调节电位，而光敏电阻通过电流之后，电流就随着光照强度的增大而变大，从而实现光电转换。当光敏电阻无光源照射时，电路处于高通状态，这时与非门１处是高通，那么11将会是高通，此时继电器开关将会改变，此时电路的LED发光。而整个电路也将会处于导通状态。光敏电阻调节电路图如图3-1所示。
图3-1 光敏电阻电路设计图
3.2多谐振荡器电路
电阻R2和电容C2、C3构成定时电路。定时电容C2上的电压UC作为高触发端TH（6号引脚）和低触发端TL（2号引脚）的外触发电压。放电端DC（7号引脚）接在示波器。电压控制端CV（5引脚）不外接控制电压而接入高频干扰旁路电容C3（103uF）。直接复位端R（4号引脚）接高电平，使NE555处于非复位状态。输出端（3号引脚）电平由（2号和6号引脚）控制，当（2号引脚）的电位低于1/3VCC时（3号引脚）输出高电平继电器工作当（2号引脚）电位大于1/3VCC且（6号引脚）大于2/3VCC时（3号引脚）输出低电平。观察产生的波形如图３-2所示。
图3-2 多谐振荡器电路图
3.3波形图分析
本波形图中A端黄色线，接C２电容端，也就是２号引脚，测得C２电容充放电，当处于上升阶段时是充电，其充电最高只能达到大约2/3VCC,下降阶段是放电，最低只能达到大约1/3VCC。B端蓝色线是接的3号引脚，在其上升到下降的阶段3号引脚高电平，继电器工作，此时LED灯将会亮，到波形下降时，在下降到上升的阶段，3号引脚低电平，继电器不工作，此时LED灯将会熄灭。C端红色线接７号引脚放电端，D端绿色线接RL２控制的五个LED灯，其周期受3号引脚输出端影响，与其周期相同，原因是LED灯的亮暗时间是3号引脚高电平与低电平所持续的时间，所以周期相同。从整体来看，光敏电阻通过CD4011的输高通低来控制整体电路通断电，通过RL1继电器的作用来达到在白天黑夜自动同断电的目的，RL1控制五个LED灯，当黑暗降临会亮，当光照达到一定强度时会被熄灭，没有定时功能，而在有多谐振荡器的电路所控制的LED灯，将会根据多谐震荡器的特性，达到定时控制，实现半夜一半灯亮一半灯暗的目的。波形图如图3-3所示
图3-3波形图
通过分析多谐震荡器，可计算出电容充放电时间，振荡周期以及振荡频率如
图３-4
图３－４多谐振荡器工作原理图
（1）电容充电时间T1：（用三要素法计算）
T1=0.7R1C (3-1)
（2）电容放电时间T2
T2=1.1R C （3-2）
（3）电路振荡周期T
T=T1+T2=（0.7R1+1.1R2)C （3-3）
（4）电路振荡频率f
f =1/T （3-4） 根据多谐振荡器的电容充放电时间，就可以控制一半路灯亮暗的时间,根据
上式（3-1）(3-2)计算出路灯亮暗时间。R=3.8K、C=2200uF由（3-2）得T1=5.8s、T2=9.19s由公式（3-3）路灯亮暗时间T=T1+T2=14.99s由（3-4）f=0.667
4整体电路设计原理图与测试
4.1软件仿真与调试
总电路由上图3-1、图3-2组成只需要调节光照强度，就可以打开电路开关，以及调节电容C2的大小、电阻R7、Rv1的大小，可调节一半灯光亮暗的时间长短，即是D2、D4、D7、D8、D10等LED灯，RP2=3.8K、C=2200uF可根据上式（3-1）、（3-2）计算出灯光亮的时间t1=14.99s、实际测得t2=10.29s有误差分析可得t=t2-t2=4.7s，灯光暗的时间与亮的时间是对称的，整体原理图如图4-1所示。
图4-1 总电路仿真图
4.2硬件仿真与调试
此实物图采用12V直流电源供电，白天的时候利用光敏电阻感光阻值变大CD4011（1号引脚）电位变成低电位，同样（11号引脚也变成低电位），继电器不接通，路灯不亮。当夜晚来临时光敏电阻感光阻值变小导致CD4011（1号引脚）电位变成低电位，此时一号引脚电位约为11.7v,电位经过四个CD4011降低为4.8v（11号引脚）此时CD4011（1号引脚）电位为高电位，同样（11号引脚也为高电位）。经过R2电阻分压，使Q1导通，进而RL1继电器磁线圈通电，铁片吸合，RL1输出电位约为2.0v此时D7，D3，D9，D5，D11五个灯亮。由于RL1导通，分出约为9.1v电压输入到Q2的基极，此时Q2发射极为高电位，电位约为5v，流入555计时器8号引脚和4号引脚，由于4号引脚电位约为5v，故NE555一直处于非复位状态。此时5号引脚电位约为2.5v，2号引脚和6号引脚电位
随电容器C2充放电状态而变化，3号引脚电位高低随2和6号引脚电位变化而变化。当3号引脚为高电平时，RL2接通，路灯全亮；当到后半夜时利用电容C2充电使（3号引脚）变成低电位，继电器RL2不工作，一半的路灯不亮。实物图如图4-2所示。
图4-2路灯自动节能控制系统实物图
路灯自动节能控制PCB图4-4所示。此图通过Altium Designer Winter 09，加入所需元件设计而成。
图4-3路灯自动节能控制系统PCB图
路灯自动节能控制--2019.12.26 - 图文
