自动路灯控制器的设计
合肥学院
计算机科学与技术系
微机原理与接口技术
课程设计
课程设计科目自动路灯控制器的设计
学生姓名陈超
学号1304012026
班级 13计科2班
指导教师高玲玲、何立新
时间2016.1.10
1、题意分析与解决方案
1.1 题意需求分析
自动路灯控制器的设计，先在LED数码管上显示时钟初值，包含有“时”、“分”、“秒”(例如07小时59分59秒)，时钟按每秒运转动态显示。当当前显示时间与实际时间不一致时，应具有校时功能，即可以通过矩阵键盘对时钟数值进行设置、修改。而且可以按设计的时间使LED灯亮和灭。当前数码管显示时间与所设定的亮灯和灭灯时间相等时，可以使LED灯亮和灭。
所以在本课程设计中，应需要解决的问题有：
（1）如何驱动LED数码管，将时钟该数值显示在数码管上；
（2）如何实现对矩阵键盘的扫描，获取按键值来对不正确的时钟数值的时、分、秒进行修改；
如何实现当当前数码管显示时间与所设定的亮灯和灭灯时间，驱动LED灯，持续亮灯，亮灯后，继续走时。
1.2 解决问题方法及思路
1.2.1硬件部分
本实验中我们要用到的硬件主要是8253、8259、8279、8255、矩阵键盘、LED七段数码管、LED灯。
设计一个时钟，包含有时、分、秒，驱动LED七段数码显示时间。对于设定的时钟初值如何显示在数码管上，可以利用8279接口芯片来驱动数码管。8279模块的B 端、C端分别接到数码管的段选和位选。实现时钟走时，可利用8253定时器/计数器来实现时钟按每秒走时。将8253芯片的OUT0端接到8259的IR0端口，通过8253的电平输出来触发中断，实现每过1s，秒值加1，并更新数码管的显示。
对于时钟数值与要求时钟不一致时，利用矩阵键盘来触发时钟的修改功能。矩阵键盘的分配如下：0—9键为数字功能键，相应键值代表所要修改的数值，E 键为时钟修改取消键，F键为时钟修改确认键。按下时钟修改确认键后，进入修改，从时的十位开始到秒的个位逐位修改。
按照亮灯和灭灯时间，驱动LED灯，并用8255来驱动。8255有A口、B口、C口，用C口的PC口与LED灯连接，若当前时间与设定时间相等时，则将PC1置成低电平，此时LED灯亮。若不相等，则置PC1为高电平。
1.2.2软件部分
设定时钟初值，将设定的初值存储在缓冲区中，然后按照LED数码管的显示特性和字模表，通过8279模块的B端、C端先送段选，后送位选，以驱动数码管，实现将时钟数值显示在数码管上。为了简便8253的操作，可以利用8253的定时器/计数器0来定时0.5s，然后定义标志量对0.5的计时个数进行判断，从而达到时钟以1s为单位进行走时，时钟的动态显示。8253触发8259的中断时，在中断程序中判断秒值是否等于60，若不相等，则继续计时；若相等，则将秒值置0，分值加1，接着判断分值是否等于60，若不等于，则继续走时；若等于，则分值置0，时值加1，最后对时值进行判断。若时值等于24，则时值置0；若不等于24小时，则继续走时。8279模块通过A端、D端获取矩阵键盘的状况，对矩阵键盘的按键的状态判断，来确定是否修改时钟。当按下的键值为F键值时，则进行时钟修改程序。接着获取相应的数值键，来修改时间。LED灯亮灭功能中，比较当前钟值与设定的灯亮时间值是否一样，当一样时，对8255的C口的PC口通过控制字使得与其相连的LED灯亮，比较当前钟值与设定的灯灭时间值是否一样，则将PC口的值置高电平，使LED灯灭。
2、硬件设计
2.1选择芯片8253
2.1.1芯片8253在本设计中的作用
8253定时器/计数器芯片为本实验提供计时功能，对8253完成控制字的设置、定时初值的写入等初始化后，可以实现定时0.5s，然后利用对0.5s的计数标志量的判断，比较其是否为2，来实现1s为单位的走时效果。
2.1.2 8253的功能分析
8253可编程定时/计数器是Intel公司生产的通用外围芯片之一，主要由数据总线缓冲器、读/写逻辑、控制字寄存器及3个计数器组成。8253内部有三个计数器，分别成为计数器0、计数器1和计数器2，他们的机构完全相同。每个计数器的输入和输出都决定于设置在控制寄存器中的控制字，互相之间工作完全独立。每个计数器通过三个引脚和外部联系，一个为时钟输入端CLK，一个为门控信号输入端GATE，另一个为输出端OUT。每个计数器内部有一个8位的控制寄存器，还有一个16位的计数初值寄存器CR、一个计数执行部件CE和一个输出锁存器OL。执行部件实际上是一个16位的减法计数器，它的起始值就是初值寄存器的值，而初始值寄存器的值是通过程序设置的。输出锁存器的值是通过程序
设置的。输出锁存器OL用来锁存计数执行部件CE的内容，从而使CPU可以对此进行读操作。8253芯片有6种工作方式：①方式0：计数结束中断；②方式1：可编程触发器；③方式2：频率发生器；④方式3：方波发生器；⑤方式4：软件触发选通信号；⑥方式5：硬件触发选通信号。本实验中，采用的是8253的定时/计数器0，工作在方式2，在计数结束后输出上升沿触发中断。
2.1.3 8253的技术参数
图2-1 8253芯片引脚图
D7-D0：双向三态数据线
CLK0-CLK2：计数输入，用于输入定时基准脉冲或计数脉冲
GATE0-GATE2：门控输入，用于启动或禁止计数器的操作，以使计数器和计测对象同步。低电平禁止工作，为高电平或GATE上升沿出发后，允许计数器工作
OUT0-OUT2：输出信号，以相应的电平指示计数的完成，或输出脉冲波形A1、A0：片内地址寄存器地址输入信号，用于寻找3个计数器和控制字寄存器
#RD、#WR、#CS：分别为读、写和片选信号，均为低电平有效
表2-1 控制功能表
#CS #RD #WR A1 A0 寄存器选择及其操作
0 1 0 0 0 计数器0置计数初值
0 1 0 0 1 计数器1置计数初值
0 1 0 1 0 计数器2置计数初值
0 1 0 1 1 置控制字
0 0 1 0 0 计数器0读出计数值
0 0 1 0 1 计数器1读出计数值
0 0 1 1 0 计数器2读出计数值
0 0 1 1 1 无操作（D7-D0三态）
1 X X X X 禁止（D7-D0三态）
0 1 1 X X 无操作（D7-D0三态）
2.2选择芯片8255
2.2.1 芯片8255在本设计中的作用
本实验中利用8255芯片的A通道来控制LED灯。
2.2.2 8255的功能分析
8255A采用40脚双列直插式封装单一+5V电源，全部输入/输出均与TTL电平兼容，为可编程通用并行接口芯片。它有24条可编程的I/O引脚，与Intel 系列微处理器完全兼容，直接的位清0或置1功能，简化了接口控制。8255A是可编程并行接口，内部有3个相互独立的8位数据端口，即A口、Ｂ口和Ｃ口。三个端口都可以作为输入端口或输出端口。8255有三种工作方式。方式0：基本输入输出，端口与外设之间无联络信号，只能使用无条件传送方式输入输出数据；方式1：是选通输入输出方式，PC口用作联络信号；方式2：双向数据传送方式，仅A口有此功能。Ａ口有三种工作方式：即方式０、方式１和方式２，而Ｂ口只能工作在方式０或方式１下，而Ｃ口通常作为联络信号使用。8255A的工作只有当片选CS效时才能进行。8255A在本设计中起并行传输接口作用，将C口作为输出端口，对PC口进行操作，通过C口向LED灯传输数据，来驱动LED灯工作。
2.2.3 8255的技术参数
PA7~PA0：A口数据信号线。
PB7~PB0：B口数据信号线。
PC7~PC0：C口数据信号线。
RESET：复位信号。当此信号来时，所有寄存器都被清除。同时三个数据端口被自动置为输入端口。
D7~D0：它们是8255A的数据线和系统总线相连。
CS:片选信号。在系统中，一般根据全部接口芯片来分配，若低位地址（比如A5、A4、A3）组成各种芯片选择码，当这几位地址组成某一个低电平，8255A 被选中。只有当其有效时，读信号写才对8255A进行读写。
RD：读信号。当此信号有效时，CPU可从8255A中读取数据。WR：写信号。当此信号有效时，CPU可向8255A中写入数据。
A1、A0：端口选择信号。8255A内部有3个数据端口和1个控制端口，共4个端口。
规定：
A1、A0为00时，选中A端口；
A1、A0为01时，选中B端口；
A1、A0为10时，选中C端口；
A1、A0为11时，选中控制口。
输入最低电压：min＝-0.5V，max＝0.8 V
输入最高电压：2.0 V
输出最低电压：0.45 V
输出最高电压：2.4 V
表2-2 8255A的技术参数
参数名称符号测试条件最大规范值最小规范值
输入低电平电压VIL 0.8V -0.5V
输入高电平电压VIH Vcc 2.0V
VOL IOL=2.5MA 0.45V
输入低电平电压
（数据总线）
VOL IOL=1.7MA 0.45V
输入低电平电压
（外部端口）
输入高电平电压
VOH IOH=-400MA 2.4V
（数据总线）
VOH IOH=-200MA 2.4V
输入高电平电压
（外部端口）
-0.4MA 1.0MA
达林顿驱动电流IDAR REXT=750
VEXT=1.5V
电源电流ICC 120MA
输入负载电流IIL I=Vcc—0V +10MA -10MA
输出浮动电流IOFL Vout=Vcc--0 +10MA -10MA 8255A主要参数分析：8255A的达林顿驱动电流最大为4.0 mA, 当电流超过达林顿驱动电流是芯片就有可能会被损坏，而LED的驱动电流要比它高的多发光，在保证8255Ａ芯片安全的同时又能让LED管显示就会需要外加器件。
2.3选择芯片8259
2.3.1 芯片8259在本设计中的作用
本实验中利用8259芯片来实现LED灯的亮灭。
2.3.2 8259的功能分析
8259A有4个初始化命令字ICW1～ICW4，它们按照一定的顺序送入，用于设置8259A的初始状态。无论何时，当微处理器向8259A发送一条A0=0和D4=1的命令时，这条命令就译码为ICW1。 A0=0和D4=1是ICW1的标识位! 利用
A0=0,D4=1对ICW1寻址。[1]
（1）ICW1:规定8259的连接方式(单片或级联)与中断源请求信号的有效形式(边沿或电平触发)。命令字格式
ICW1
图2-2 ICW1命令字
如图所示，利用A0=0,D4=1寻址。
注意：D7、D6、D5、 D2在8086/8088系统中不用，可为1，也可为0。它们在8080/8085系统中使用。
(2) ICW2（中断类型码字）
ICW2是设置中断类型码的初始化命令字。
编程时用ICW2设置中断类型码高5位T7～T3，低3位自动插入IR的编码。
ICW2
图2-3 ICW2命令字
例如:写入ICW2的内容为40H,则IR0～IR7对应的8个中断类型号依此
为:40H、41H、….47H，8个中断类型号一定是连号!
ICW2决定了某位中断请求输入线所对应的向量类型码,可以使CPU自动得到相应的中断请求的中断类型号。
(3) ICW3（级连控制字）
ICW3是标志主片/从片的初始化命令字。
(4) ICW4（中断结束方式字）
ICW4为方式控制初始化命令字。
2.3.3 8259的技术参数
8259A的引线及内部结构
1、引脚信号
8259A引脚信号如下图所示：
图2-4 8259A芯片引脚图
D7～D0：双向、三态数据线，与系统数据总线相连。对8259A编程时，命令字由此写
入；在第二个中断响应总线周期中，中断类型码由此传给CPU。 RD ：读信号，输入，与系统控制总线IOR 相连。RD =0时，CPU对8259A进行读操作。 WR ：写信号，输入，与系统控制总线IOW 相连。当WR =0时，CPU对8259A进行写操作。
A0：片内寄存器寻址信号，输入，用于对片内寄存器端口寻址。每片8259A 有两个寄
存器端口，A0=0时，选中偶地址端口，A0=1时，选中奇地址端口。在与8088系统相连时，可将该引脚与地址总线的A0连接；与8086系统连接时，可将该引脚与地址总线的A1连接。 CS ：片选信号，输入。CS =0时，8259A被选中。在与8088系统相连时，系统地址信号A15~A1经译码器译码后为8259A 产生片选信号。
SP /EN ：双功能双向信号。当8259A工作在缓冲模式时，它作为输出，用于控制缓冲器的传送方向。当数据从CPU送往8259A时，SP /EN 输出为高电平；当数据从8259A送往CPU时，SP /EN 输出为低电平。当8259A工作在非缓冲模式时，它作为输入，用于指定8259A是主片还是从片（级联方式）。SP /EN =1的8259A为主片，SP /EN =0的8259A为从片。
INT：中断请求信号，输出，与CPU的中断请求信号线INT相连。在级联方式下，从片的INT与主片的IR7~IR0中的某一根连接在一起。
INTA ：中断响应信号，输入，与CPU的中断响应信号线INTA 相连。
CAS2～CAS0：级联控制线，主片的CAS2～CAS0与从片的CAS2～CAS0对应相连。
对于主片，CAS2～CAS0为输出信号；对于从片，CAS2～CAS0为输入信号。当从片发起的中断请求被响应时，主片通过CAS2～CAS0送出相应的编码给从片，告诉从片该中断请求被允许。
IR7～IR0：中断请求输入信号，由外设输入。上升沿（边沿触发方式）或高电平（电平触发方式）表示有中断请求到达。 VCC：＋5V电源输入信号。
GND：电源地
2.4选择芯片8279
2.4.1 1、可编程并行接口芯片8279
1）8279的作用
在本设计中用8279芯片控制键盘输入和LED显示。
2）8279的功能分析
8279芯片是一种通用的可编程序的键盘/显示接口器件，单个芯片就能完成键盘输入和LED显示控制两种功能。可与任何8位机接口。8279A芯片包括键盘输入和显示输出两个部分。若采用8279作为键盘/显示器接口，则可以实现对键盘、显示器自动扫描，8279主要是管理键盘输入和显示器输出的。8279可编程键盘显示器接口芯片具有动态显示驱动电路简单、不占用CPU 的时间、可自动进行键盘扫描、与计算机接口方便、编程容易、系统灵活等特点．当今已成为设计计算机应用系统，特别是实时性较高的测控系统的首选器件之一。
DB0~DB7
~OUTB3
~OUTA3
SL0~SL3
RL0~RL7
SHIFT
CNTL/STB
BD
图2-5 8279的内部框图
图中，IRQ：中断请求输出线，DB0~DB7：双向数据总路线（传送命令、数据、状态），RD、WR：读写控制输入端，RESET：复位输入端，CLK：时钟输入端，CS：片选，C和/D（A0）：片内寄存器选址，OUTA0~A3、OUTB0~B3：8位显示输出端，B D：熄灭显示输出端，SL0~SL3：公用扫描输出线，RL0~RL7：键盘回馈
输入线，SHIFT：抵挡键输入线，CNTL/STB：控制/选通输入线。另外，8279的键盘接口部分内部有一个8×8位先进先出的堆栈（FIFO），用来存放键盘输入代码，显示器接口部分内部有一个16×8位显示RAM，用来显示段数据，能为16位LED显示器（或其它显示器）提供多路扫描接口。
3）8279的引脚信号和功能
8279可编程键盘显示器接口芯片具有动态显示驱动电路,不占用CPU 的时间、可自动进行键盘扫描、与计算机接口方便、编程容易、系统灵活等特点。 8279A 是可编程的键盘/显示接口芯片。它既具有按键处理功能，又具有自动显示功能，在单片机系统中应用很广泛。8279A内部有键盘 FIFO （先进先出堆栈）/传感器，双重功能的 8×8=64B RAM，键盘控制部分可控制 8×8=64 个按键或 8×8 阵列方式的传感器。该芯片能自动消抖并具有双键锁定保护功能。显示 RAM容量为 16×8，即显示器最大配置可达 16 位 LED数码显示。
4）8279的命令字及其格式
8279三种工作方式：键盘工作方式、显示工作方式和传感器工作方式。
键盘工作方式：双键互锁和N键轮回。双键互锁是指当有两个以上按键同时按下时，只能识别最后一个被释放的按键，并把其键值送入内部FIFO RAM中。N 键轮回是指当有多个按键同时按下时，所有按键的键值均可按扫描顺序依次存入FIFO RAM中。
显示工作方式：是指CPU输入至8279内部FIFO RAM的数据的输出格式，有8个字符左端入口显示、16个字符左端入口显示、8个字符右端入口显示、16个字符右端入口显示四种方式。
传感器方式：是指扫描传感器阵列时，一旦发现传感器的状态发生变化就置位INT向CPU申请中断。
选择不同的工作方式均是通过CPU对8279送入命令来进行控制。8279共有8种命令，命令寄存器为8位，其中D7～D5为命令特征位，D4～D0为命令的控制位。CPU对8279写入的命令数据为命令字，读出的数据为状态字。
8279共有八条命令，其功能及命令字格式分述如下。
（1）键盘/显示方式设置命令字
命令格式：
其中：D7、
式，如表1-2所示。
表2-3 显示方式选择
D4 D3 显示方式
0 0 8个字符显示，左端入口
0 1 16个字符显示，左端入口
1 0 8个字符显示，右端入口
1 0 16个字符显示，右入口
所谓左入口，即显示位置从最左一位（最高位）开始，以后逐次输入的显示字符逐个向右顺序排列；所谓右入口，则是显示位置从最右一位（最低位）开始，以后逐次输入显示字符时，已有的显示字符依次向左移动。KKK（D2、D1、D0）：用来设定七种键盘/显示扫描方式，如表2-4所示。
表2-4 键盘/显示扫描方式
D2 D1 D0 键盘/显示扫描方式
0 0 0 编码扫描键盘，双键锁定
0 0 1 译码扫描键盘，双键锁定
0 1 0 编码扫描键盘，N键轮回
0 1 1 译码扫描键盘，N键轮回
1 0 0 编码扫描传感器矩阵
1 0 1 译码扫描传感器矩阵
1 1 0 选通输入，编码显示扫描
1 1 1 选通输入，译码显示扫描
（2）时钟编程命令
命令格式
其中：D7、D1、D0）用来设定外部输入CLK时钟脉冲的分频系数N。N取值范围为2～31。如CLK输入时钟频率为2MHZ，PPPPP应被置为10100（N=20），才可获得8279内部要求的100KHZ的时钟频率。
（3）读FIFO/传感器RAM命令
命令格式：
其中：D7、
式时使用。在CPU读传感器RAM之前，必须用这条命令来设定所读传感器RAM中的地址。AAA（D2、D1、D0）为传感器RAM中的八个字节地址。AI（D4）为自动增量特征位。当AI=1时，每次读出传感器RAM后地址自动加1使地址指向下一个存储单元。这样，下一个数据便从下一个地址读出，而不必重新设置读FIFO/传感器RAM 命令。
在键盘工作方式中，由于读出操作严格按照先入先出顺序，因此，不需使用这条命令。
（4）读显示RAM命令
命令格式：
其中：D7、
出的显示RAM地址。AAAA（D3、D2、D1、D0）用来寻址显示RAM中的存储单元。由于位显示RAM中有16个字节单元，故需要4位寻址。AI（D4）为自动增量特征位。AI=1时，每次读出后地址自动加1，指向下一地址。
（5）写显示RAM命令
命令格式：
其中：D7、之前用这个命
令字来设定将要写入的显示RAM地址。AAAA（D3、D2、D1、D0）为将要写入的显示RAM中的存储单元地址。AI（D4）为自动增量特征位。AI=1时，每次写入后地址自动加1，指向下一次写入地址。
（6）显示禁止写入/消隐命令
其中：D7
IW/A、IW/ B（D3、D2）为A、B组显示RAM写入屏蔽位。当A组的屏蔽位D3=1时，A 组的显示RAM禁止写入。因此，从CPU写入显示器RAM数据时，不会影响A的显示。这种情况通常在采用双4位显示器时使用。因为两个四位显示器是相互独立的。为了给其中一个四位显示器输入数据而又不影响另一个四位显示器，因此必须对另一组的输入实行屏蔽。BL/A、BL/ B（D1、D0）为消隐设置位。用于对两组显示输出消隐。若BL=1，对应组的显示输出被消隐。当BL=0，则恢复显示。
（7）清除命令
其中：D7
表2-5 显示RAM清除方式
D4 D3 D2 清除方式
1 0 ×将全部显示RAM清为00H
1 1 0 将全部显示RAM置为20H，A组输出0010，B组输出0000
1 1 1 将全部显示RAM置为FFH
0 ××D0=0不清除，D0=1按上述方法清除
CF（D1）用来置空FIFO存储器，当CF=1时，执行清除命令后，FIFO RAM被置空，使INT输出线复位。同时，传感器RAM的读出地址也被置为0。CA （D0）为总清的特征位。它兼有CD和CF的联合效能。在CF =1时，对显示的清除方式由D3、D2的编码决定。显示RAM清除时间约需160us。在此期间状态字的最高位D7=1，表示显示无效。CPU不能向显示RAM写入数据。
（8）结束中断/错误方式设置命令
其中：D7
①作为结束中断命令。在传感器工作方式中使用。每当传感器状态出现变化时，扫描检测电路就将其状态写入传感器RAM，并启动中断逻辑，使INT变高，向CPU 请求中断，并且禁止写入传感器RAM。此时，若传感器RAM 读出地址的自动递增特性没有置位（AI=0），则中断请求INT在CPU第一次从传感器RAM读出数据时就被清除。若自动递增特征已置位（AI=1），则CPU对传感器RAM 的读出并不能清除INT，而必须通过给8279写入结束中断/错误方式设置命令才能使INT变低。因此，在传感器工作方式中，此命令用来结束传感器RAM的中断请求。
②作为特定错误方式设置命令。在8279已被设定为键盘扫描N键轮回方式以后，如果CPU给8279又写入结束中断/错误方式设置命令（E=1），则8279将以一种特定的错误方式工作。这种方式的特点是：在8279的消抖周期内，如果发现多个按键同时按下，则FIFO状态字中的错误特征位S/E将置1，并产生中断请求信号
和禁止写入FIFO RAM。
上述八种用于确定8279操作方式的命令字皆由D7D6D5特征位确定，输入8279后能自动寻址相应的命令寄存器。因此，写入命令字时唯一的要求是使数据选择信号A0 =1。
5）8279的状态字及其格式
8279的FIFO状态字，主要用于键盘和选通工作方式，以指示FIFO RAM中的字符数和有无错误发生。
其格式为：
其中：Du（D7RAM由于清除显示或全清命令尚未完成时，Du=1，此时不能对显示RAM写入。
S/E（D6）为传感器信号结束/错误特征位。该特征位在读出FIFO 状态字时被读出。而在执行CF =1的清除命令时被复位。当8279工作在传感器工作方式时，若S/E=1，表示传感器的最后一个传感器信号已进入传感器RAM；而当8279工作在特殊错误方式时，若S/E=1则表示出现了多键同时按下错误。
O、U（D5、D4）为超出、不足错误特征位。对FIFO RAM 的操作可能出现两种错误：超出或不足。当FIFO RAM 已经充满时，其它的键盘数据还企图写入FIFO RAM ，则出现超出错误，超出错误特征位O（D5）置1；当FIFO RAM已经置空时，CPU还企图读出，则出现不足错误，不足错误特征位U（D4）置1。
F（D3）表示FIFO RAM中是否已满标志，若F=1表示已满。
NNN（D2、D1、D0）表示FIFO RAM中的字符数据个数。
6）数据输入/输出格式
对8279输入/输出数据不仅要先确定数据地址口，而且数据存放也要按一定格式，其格式在键盘和传感器方式有所不同。
（1）键盘扫描方式数据输入格式
键盘的行号、列号及控制键格式如下：
RL0～RL7
状态确定)
SL0～SL2
状态确定)
图2-6 键盘控制键格式
控制键CNTL、SHIFT为单独的开关键。CNTL与其它键连用作特殊命令键，SHIFT可作上、下挡控制键。
（2）传感器方式数据输入格式
此种方式8位输入数据为RL0～RL7的状态。
格式如下：
2.5选择LED数码管
2.5.1七段LED显示器
1)七段LED显示器的作用
本次设计需要用到LED显示器显示预设的温度界限值以及测定的温度值。
2)七段LED显示器功能分析
图2-7 LED显示器原理图
七段LED显示器可以控制在哪几个数位上，哪几个发光二极管亮，从而显示数字。其工作原理：如果发光二极管共阳极，则输入为0时亮，为1时不亮，反之如果发光共阴极，则输入1时亮，0时不亮。发光二极管时一种外加电压超过额定电压时发生击穿，并因此能产生可发光的器件，数码显示器通常由多个发光二极管来组成七段或八段笔画显示器，当段组合发光时，便会显示某一个数码管或字符，七段代码的各位用作a—g和DP的输入
3)七段LED显示器技术参数
表2-6 LED显示的技术参数
PCW LF Vr Ir If p 对应变量散射颜色BT235 70 25 5 ≥1.5 ≤2.5 200 SEL-10 红
BT144 100 40 5 ≥0.5 ≤2.5 565 绿
BT134 100 40 5 ≥0.5 ≤2.5 585 蓝
主要参数:此时的驱动电流为25mA。
4)七段LED显示器真值表
表2-7 LED字型显示原理
字符
二进制输入
A B C D
字型码
a b c d e f g dp
OX
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 0 1
1 1 1 1 1 1 0 0
0 1 1 0 0 0 0 0
1 1 0 1 1 0 1 0
1 1 1 1 0 0 1 0
0 1 1 0 0 1 1 0
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2.6选择矩阵键盘
图2-8 矩阵键盘原理图1)小键盘在本设计中的作用
本设计中，小键盘用于输入十六进制数字。
2)小键盘的功能分析
通常使用的键盘是矩阵结构的。2×8=16个键的键盘，
键盘工作方式：双键互锁和N键轮回。双键互锁是指当有两个以上按键同时按下时，只能识别最后一个被释放的按键，并把其键值送入内部FIFO RAM中。N 键轮回是指当有多个按键同时按下时，所有按键的键值均可按扫描顺序依次存入FIFO RAM中。
扫描输出的键值已经在寄存器内部转化为数字输出。
2.7选择LED灯
图2-9 LED灯原理图
2.7.1 LED灯在本设计中的作用
模拟路灯，让LED灯按设定时间亮灭。
2.7.2 LED灯的功能分析
在本设计中用8255的PC口接LED灯。在比较当前时间与设定时间一样时，给LED灯一个低电平，使LED灯亮。
2.8硬件总逻辑图及其说明
硬件原理图：
接线说明：
硬件说明：
8253用来产生0.5s计时，使时钟正常走时，8259用来获取8253的0.5s的定时信号，每计数结束一次就进入中断程序一次，8279用来驱动LED数码管，使其显示时钟数值，8279还用来对矩阵键盘进行扫描，来获取相应的键值，8255用来控制LED灯，模拟路灯亮灭。
2.8硬件总逻辑图及其说明
硬件原理图：
图2-10 硬件原理图
图 2-11 硬件原理图
3．控制程序设计
3.1控制程序设计思路说明
实验启动后，在LED数码管上显示出时钟初值，然后动态显示，每隔1s刷新数码管时钟数值。在动态循环过程中，若检测到矩阵键盘F键按下，即确认键按下，则进入时钟修改程序。然后从时值的十位，从左向右，到秒值的个位，读
取键值，逐位进行修改，若修改到最后一位，则修改结束后，自动以该设置值开始走时，若不需要修改到最后一位，则按所需修改好后，按下确认键以表示修改结束。挡在时钟修改过程中检测到E键按下时，则取消此次时钟修改，将原时钟数值继续显示在LED数码管上。在将时钟数值显示数码管上过程中，比较当前时间与所设定的路灯亮时间是否一样，若一样，则通过8255芯片的C口传一个低电平给LED灯，使LED灯亮。
3.2 程序流程图
图3-1 主程序流程图
图3-2 中断子程序4、上机调试过程
路灯控制器课程设计
电子技术课程设计 课程设计任务书 20 16 - 20 17学年第一学期第18周—19周 题目《路灯控制器》 内容及要求 ①设计一个路灯控制自动照明的电路 ②当日照光亮到一定程度时使灯自动熄灭，而日照光暗到一定程度时又能自 动点亮。开启和关断的日照光照度根据用户进行调节。 ③设计计时电路，用数码管显示路灯当前一次的连续开启时间。 ④设计计数显示电路，统计路灯的开启次数。 进度安排 1、查资料，确定方案（三 天） 2、方案设计（天） 3、仿真调试 （二 天） 4、硬件实现与调试 （三 天） 5 、 撰写课程设计报告并答辩（天）学生姓名:
目录 前言 (3) 一选题背景 (4) 1．1 设计要求 (4) 1．2 指导思想 (4) 二方案论证 (5) 2．1 方案说明 (5) 2．2 方案原理 (5) 三电路的设计与分析 (6) 3 . 1 电路原理框图. (6) 3．2单元电路的设计与分析. (6) 四. 电路的调试与分析 (13) 4．1调试使用的仪器. (13) 4．2 电路的调试 (13) 五．总结 (15) 5．1 设计体会 (15) 5．2 改进提高 (15) 六. 附录及参考文献 (16) 6.1 附录1 元器件清单. (16) 6.2 附录2 电路的原理图. (16)
6.3 附录3 实物图 (17) 6.4 参考文献 (18) 、八、- 前言 在现代城市中，效率意识日益突出，人们希望不需要人力资源的浪费，希望使效率合理使用最大化。因此，自动路灯控制器是实现无人管理自动开关的重要设计。本课程设计的任务就是设计一个路灯控制器。鼓励学生在熟悉基本原理的前提下，与实际应用相联系，提出自己的方案，完善设计。
课程设计《路灯控制器的设计任务书》
电子技术课程设计 路灯控制器设计任务书 电气工程学院 2013/12/13
1．设计目的与要求 设计一个路灯控制电路，准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能：（1）具有光控功能，白天光线较亮、即使有声音时路灯也不亮，光线较暗、有声音时路灯点亮。 （2）具有声控功能，晚上光线较暗、有声音时路灯点亮，声音消失后延时照明一段时间后自动熄灭。2．设计内容 （1）画出电路原理图； （2）元器件及参数选择； （3）电路仿真； （4）SCH文件生成与打印输出。 3．编写设计报告 写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有总结体会。
1.路灯控制器设计 摘要：路灯控制器主要由声控电路、光控电路、延时电路组成。白天的时候，在光控电路（无论有无声音）作用下，电路的开关元件处于断开状态，LED灯不亮。晚上没有声音的时候，在声控电路作用下，电路的开关元件处于断开状态，LED仍旧不亮；当有声响的时候，电路的开关元件闭合，灯LED形成通路，LED亮，由于延时电路的存在，LED持续亮一段时间后熄灭。 关键词：声控光控延时LED灯 2 总体设计方案 2.1设计思路 整个电路由声控电路，光控电路及延时电路等部分组成。光控电路对外界的光亮度进行检测，输出与光亮程度相对应的电压信号，从而实现白天灯泡不亮，而晚上遇到声响时，通过声控电路使灯泡自动点亮。声控电路主要将声音信号转换为相应的电信号而实现自动控制，延时电路使声音消失后延长一段光照时间。也就是说在白天的时候主要由光控电路起作用抑制声控及延时电路，晚上时声控部分的电路起主要作用，光控电路部分对声控电路部分抑制作用消失；因此延时部分就用电容充放电的过程完成延时功能。光控部分用光敏电阻，光敏电阻的特性就是光照的时候呈低阻状态，无光照的时候呈高阻状
基于51单片机智能路灯控制器设计与实现
摘要 摘要 现在，随着微电子技术和集成电路技术的快速发展，单片机技术无处不在。单片机作为计算机科学与技术的重要组成部分，作为嵌入式系统的先头兵，片上系统的先行者，已经被广泛应用到了各行各业，尤其是与控制相关的领域，极大的提高了产品的智能化程度和技术水平，已经成为了当今社会十分重要的技术领域。随着社会需求和单片机应用领域的不断扩展，各类智能产品、控制系统都是以单片机技术为核心来进行开发设计的。 本系统采用MSC—51系列单片机89C51和相关的光电检测设备及设计智能路灯控制器，实现了能根据实际光线条件通过8051芯片的P1口控制路灯开关功能。随着社会文明的不断发展，城市照明已不仅局限于街道照明，而且发展成了城市景观等装饰性照明的综合市政工程。 关键词：路灯单片机技术设计
ABSTRACT ABSTRACT Nowadays, with the rapid development of micro-electronic technology and integrated circuit technology, Single Chip Micro-computer (MCU) technology is being used everywhere. MCU has been used in all kinds of industries, especially in the areas concerning the controlling as the important ingredient in the computer science and technology, the front-runner in the embedded system. It has improved products’Intellectualized and technical standards and been a quite important technical area in our recent social needs and the applied areas of MCU expanding, types of mental produce and control systems are designed with MCU as the central technology. The system uses MSC MSU-51 and Relevant photo electric equipment to design intelligentized controller of streets lights and realize the function of controlling the switches according to the actual conditions of light through P1 port of 8051 chip. As the ever-accelerated development of social civilization, City light is not only confined to the street lighting but also developed into the urban landscape and decorative Keywords: lamp MCU-technology design
路灯自动控制电路
路灯自动控制亮熄 指导老师：秦老师 日期；2015.7.1 应用电子技术行业分析（李福祥） 1、应用电子技术多样化 应用电子技术专业培养掌握电子仪器测量技术、可编程逻辑控制器应用技术、微电子组装（SMT）技术，具有电子产品生产过程管理、质量检测及设备维护能力的高级技术应用性专门人才。应用电子技术专业面向现代电子技术行业，适应高科技电子产品和设备的生产、建设、服务和管理第和管理第一线需要，培养具有现代电子技术专业理论知识与应用能力，可从事现代电子产品开发、生产管理、设备维护、电子工艺与质量管理、技术支持、工程施工、产品销售及售后服务等工作的高技能专业人才。 2、应用电子专业就业前景 本专业毕业生基础知识扎实，动手能力强，能面向企、事业单位就业，能从事企业的电子产品设计与新产品开发，从事企业设备的安装、调试、检测、运行和维修，从事现代企业管理及产品营销。据调查，现阶段对于电子信息工程人才的需要量十分巨大，“电子信息工程”的专业，对缓解当前该类人才的供需矛盾是非常必要的。电子信息工程专业人才已经成为信息社会人才需求的热点。电子信息产业是一项新兴的高科技产业，被称为朝阳产业。根据信息产业部分析，“十五”期间是我国电子信息产业发展的关键时期，预计电子信息产业
仍将以高于经济增速两倍左右的速度快速发展，产业前景十分广阔。未来的发展重点是电子信息产品制造业、软件产业和集成电路等产业。 3、应用电子技术行业分析 随着电子产品的快速发展，电子产品的大众化。应用电子技术也迎来好的发展，应用电子技术未来几年也会跟随电子产品的发展而变得热门。 选择方案 单片机控制电路 路灯由光敏电阻和单片机两部分控制。光敏电阻能实现路灯夜间自动点亮，白天自动关闭功能。单片机能实现时钟显示功能和定时功能。这样便能在规定时间内对路灯进行开关和降耗的控制，即有故障保护，保证了夜间照明。路灯点亮时产生反馈信号到单片机，由单片机实现计时显示。
利用Proteus仿真实现路灯自动控制开关电路的设计
路灯自动控制开关电路的设计 组员： 班级： 设计一个路灯自动控制开关电路，用光敏传感器实现自控，能在天黑时自动点亮路灯，天亮后又自动关灯。控制电路用电池供电，熄灯后电路耗电小。 简要具体实现：当傍晚光照强度渐弱或清晨光照强度渐强来控制路灯的通或断开。主要利用光敏电阻作为光敏传感器，555作为滞后比较器来设计电路，当光线强到一定程度时，555的输出发生跳变，当光线暗到一定程度时，555 的输出也要发生跳变。 一.设计的作用 自动控制开关路灯电路，用光敏传感器实现自控，能在天黑时自动点亮路灯，天亮后又自动关灯，通过自动控制路灯电路有效的节约了能源，更重要的是减少了人力和物力的浪费。 二.设计的具体实现 1. 系统概述 设计思想就是通过光敏电阻遇关改变阻值从而影响端电压的特性，利用555定时器构成的施密特触发器来控制继电器的关断与闭合，使路灯亮灭。 施密特触发器是一种整形电路，它能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。与普通触发器相比，它有以下特点： （1）具有两个稳定的状态，但没有记忆作用，输出状态需要相应的输入电压来维持。 （2）属于电平触发，能对变化缓慢的输入信号作出响应，只要输入信号达到某一额定值，输出即发生翻转。 (3)具有回差特性，电路对从低电平上升和从高电平下降的输入信号具有不同的阈值电压，这种回差特性使其具有较强的抗干扰能力。 利用555定时器构成的施密特触发器，当在白天时，输出产生高电平，继电器触点断开，路灯不亮；当在黑夜时，输出产生低电平，继电器触点闭合，路灯亮。 工作原理：当白天有光照射的情况下，光敏电阻呈低阻状态，2处于高电平，使触发器的输出端输出低电平，继电器断开路灯不亮，控制指示灯LED1亮。当黑夜无光照射的情况下，光敏电阻呈高阻状态，2处处于低电平，使触发器的输出端输出高电平，继电器得电，触点闭合，路灯亮，控制指示灯LED2亮。 2．单元电路设计与分析 仿光电路就是按照光敏电阻有光或无光时，呈现低阻或高阻状态设计的，它采用两个电阻分压来实现。电子开关就是利用三极管正偏饱和导通和截止状态来设计的。555定时器是一种将模拟电路与数字电路的功能巧妙结合在一起的多用途单片集成电路。施密特触发器是一种整形电路，它能将边沿变化缓慢的电压
基于51单片机的路灯控制系统设计开题报告
一、本课题的内容及研究意义 1、论文研究的目的和意义 如今，照明电路的数量越来越多，使得城市街道、小区内的路灯的用电量占城市用电量的比重越来越大，在用电高峰期时，电网超负荷运行，电网电压都低于额定值，在用电低谷期供电电压又高于额定值，当电压高时不但影响照明设备的使用寿命，而且耗电量也大幅增加，当低谷时，照明设备有不能正常工作。 所以，对城市的路灯的设计已经成为了当务之急，特别是午夜之后车流量急剧减少时，应该适当的关闭路灯，节约用电。但是我国的既节能又能延长路灯寿命的技术相比国外却是落后了，因此智能节能路灯控制系统的设计对于城市的发展至关重要。本论文旨在设计一套对外界光线和电压信号的采集来控制路灯的自动启停以及智能调压的控 制系统，它能对路灯进行稳压、调压、自启动并延长路灯寿命的作用。 2、论文研究内容 本设计可以通过对外界光线和电压信号的采集来控制路灯的自动启停以及智能调压从而减少城市路灯照明耗电量，又对输入电压进行稳压调节来提高用电效率。要求独立选择芯片、设计电路、编制程序、调试、完成整个系统功能。 主要内容如下： (1) 根据控制技术的特点，进行路灯系统设计的整体研究与设计。 (2) 针对光线和电压信号的采集，采用数据采集技术。 (3) 通过按键可对相关的参数值进行设置，从而实现对不同时间进行不同的开灯模式。 (4) 当电压符合额定电压时，系统自动进行稳压。 (5) 在午夜之后降低电压以调节路灯亮度，实现调压。 二、本课题的研究现状和发展趋势 目前，路灯系统一般采用钠灯、水银灯、金卤灯等灯具。这类灯具有发光效率高、光色好、安装简易等优点，被广泛使用，但同时也存在着诸如：功率因子低、对电压要求严格、耗电量大等缺点。 我国目前大部分城市都采用全夜灯的方式进行照明，普遍存在的问题有两点：一方面因为后半夜行人稀少，采用全夜灯的方式浪费太大，因此，有的地方采取前半夜全亮，后半夜全灭的照明方式；有的地方在后半夜采用亮一隔一或亮一隔二的节能措施，此种方式虽然节约了电费支出，却带来了社会治安和交通安全问题，不利于城市安全问题。 另一方面，在后半夜因行人稀少，而应该降低路灯的亮度，以避免光源污染，影响居民的晚间的休息。但由于后半夜是用电低谷期，电力系统电压升高，路灯反而比白天更亮了。这不仅造成了能源浪费，还大大影响了设备和灯具的使用寿命。目前，路灯照明广泛采用高压钠灯，其设计寿命在12000小时以上，在正常情况下至少可用3年，但是由于超压使用，现在路灯的使用寿命仅仅只有1年左右，有的甚至只有几个月，造成
路灯自动控制开关电路的设计
路灯自动控制开关电路的 设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
路灯自动控制开关电路的设计 一、实验要求 可以根据光照的强度自动控制路灯的通、断。当傍晚光照强度渐弱或者清晨光照强度渐强来控制路灯的通或者断以及其灯的强度。 二、实验目的 1.了解自动调光台灯电路的结构及工作原理 2.让我们学会更好的自主学习和团队合作 三、实验原理 ·············调光台灯电路及工作原理电路图············· 功能实现：当环境光照弱，它发光亮度就增大；环境光照强，发光亮度就减暗。 当开关S拨向位置2时，它是一个普通调光台灯。RP、C和氖泡 N组成张弛振荡器，用来产生脉冲触发可控硅VS。一般氖泡辉光导通电压为60－80V，
当C充电到辉光电压时，N辉光导通，VS被触发导通。调节RP能改变C充电速率，从而能改变VS导通角，达到调光的目的。R2、R3构成分压器通过VD5也向C充电，改变R2、R3分压也能改变VS导通角，使灯的亮度发生变化。 当S拨向位置1时，光敏电阻RG取代R3，当周围光线较弱时，RG呈现高电阻，VD5右端电位升高，电容C充电速率加快，振荡频率变高，VS导通角增大，电灯两端电压升高、亮度增大。当周围光线增强时，RG电阻变小，与上述相反，电灯两端电压变低，高度减小。四、实验步骤 调试时，将RP调到阻值为零位置，S置于位置2，用万用表测电灯两端交流电应在200V以上，如低于200V可略减小R1或增大R3阻值，使之达到要求。光敏电阻RG应安装在台灯底座侧面台灯光线不能直接照射的地方，用来感受周围环境照度。调光台灯的灯泡宜用40W的白炽灯。调整好的电路即可投入使用；S拨向2为普通调光台灯，调RP可选择适当的高密度；S拨向1为自动台灯，先调RP选择好适当亮度，如环境照度变暗时，台灯亮度会逐渐变亮，增大照度。 五、实验实物
路灯控制器的设计
路灯控制器的设计 目录 前言 (1) 1、硬件系统设计 (1) 1.1总体框图设计 (1) 1.2单片机选型 (1) 1.3独立式按键控制电路 (2) 1.4LED动态显示电路 (6) 1.5时钟芯片DS1302 (8) 1.6路灯控制电路 (9) 1.7电路原理 (10) 1.8直流稳压电源 (10) 2、软件设计 (11) 3.1设计思想 (11) 3.2主程序模块 (11) 3.3显示程序模块 (13) 3.4按键程序模块 (14) 3.5定时器程序模块 (15) 3、系统调试 (18) 结论 (19) 致谢 (20) 参考文献 (21)
摘要 本设计是利用单片机芯片为主体和附属电路共同构成的路灯控制器。 正文中首先简单描述了硬件系统工作原理，并附有硬件系统设计框图。论述了本次毕业设计所应用各种硬件接口技术和各个接口模块功能及工作过程并具体描述了外接电路接口的软硬件调试。 本文写的主导思想是软硬相结合，以硬件为基础来进行各功能模块描写。 关键词：单片机位码段码显示路灯控制电路
前言 随着大中城市规模的不断扩大，城市市容的改善，照明路灯的数量越来越多，其用电量占城市的总用电量的比例不断增加，以往的路灯照明大多采用直接供电方式，人工送电人工关闭，这种方式有许多不足：在不需要亮灯有时没及时关灯，在需要开灯时有时又不及时开灯。利用人工送电，增加人员开资，有时又不能及时开闭，既影响正常照明又浪费电能。因而有必要针对上述问题开发出一种使用方便又节能的装置，这种装置具有以下功能。 （1）显示功能：可显示输入电压、输出电压、三相电流、功率因素、有功、无功等参数。 （2）定时启停：不同地区不同季节，昼夜交替时间是不同的，系统能根据地区和季节自动调节开闭路灯时间。 （3）调时功能：定时时间出现误差，可以进行调时。 （4）去抖动：可去除前沿抖动，使CPU对键控制时一次性成功。 我所设计的这个自动开灯灭灯系统简单，实用性强，成本低，使用维护方便，软件功能强，运行稳定等优点。
路灯控制系统的设计及制作
word文档整理分享 电子综合开发实践报告 设计课题：路灯控制器的设计与制作 专业班级：___________ 学生学号：__________ 学生姓名：________ 秦疆彬__________ 设计时间：2014 年1月月_________ 信息科学与技术学院 2014年1月
路灯控制器的设计与制作 一、设计任务与要求 （1）设计制作一个路灯自动照明的控制电路，当日照光亮到一定的程度时路灯 自动熄灭，而日照光亮暗到一定程度时路灯自动点亮。 （2）设计计时电路，用数码管显示路灯当前一次的连续开启时间。 （3）设计计数显示电路，统计路灯的开启次数。 二、方案设计与论证 了解常用路灯控制的各种方法，及各自的优缺点，通过相互的比较，确定设计方案，并对所用传感器进行选型，同时加以电路的设计与分析，完成设计任务。下面对路灯控制器的原理，路灯控制器中用到的主要元件以及在电路中的作用分析。 该路灯控制器是由光敏电阻、555定时器、计数器、译码器、数码管显示器和受控灯组成。光敏电阻器又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器，当光照减弱时，光敏电阻阻值增大，555 定时器的2、6端口出现低电平，当它到达一定值时，3 口出现高电平，且大于2/3 （VCC,路灯亮。反之，当光照增强到一定时，光敏电阻阻值减小， 3 口出现低电平，小于1/3 （VCC，路灯熄灭。为了避免外部干扰所带来的错误反应（例如来往的车灯给光敏电阻带来的短暂激励），我们利用电容充电带来的时间延迟来解决问题。经以上论证，方案可行。
三、单元电路设计与参数计算 该部分电路相当于总电路的开关，通过光照强弱的变化改变光敏电阻的阻 值，从而改变Vi 的电压值。在该电路中Vi 即为由555构成的施密特触发器的输 入电压，Vi 的改变会引起施密特触发器的翻转，从而改变输出电平，达到开关 的效果。当光敏电阻周围的环境光照强度比较强时，电阻阻值为几百欧左右，Viv 1 -V cc ；当光敏电阻周围的环境光照强度比较弱时，电阻阻值为 1兆欧左右，Vi> 3 2 V cc 。当光敏电阻周围环境由光变暗时，Vi 增大过程中达到值1V cc 时，引发施 3 3 *数码管显示 图2.1流程框图 1、光敏电阻与555定时器构成的控制电路 图3.1光控电路
路灯控制器设计
任务与要求安装在公共场所或道路两旁的路灯通常希望随日照光亮度的变化而自动开启和关断，以满足行人的需要，又能节电。1、设计制作一个路灯自动照明的控制电路。当日照光亮到一定程度时使灯自动熄灭，而日照光暗到一定程度时又能自动点亮。开启和关断的日照光照度根据用户要求进行调节，可选用一个合适的LED 灯做实验。2、设计计时电路，用数码管显示路灯当前一次的连续开启1
时间。3、设计计数显示电路，统计路灯的开启次数。开始日期2010 年6 月20 日完成日期2010 年7月1日路灯控制器学生：梁振华林明彬谭晓欣指导教师：刘丹摘要：摘要：本设计采用74LS390、74LS00、CD4511、555 等芯片来完成路灯亮暗控制与所需要的数字逻辑显示功能（在七段数码管上按规律显示特定的数字）。本设计具有逻辑清晰、设计巧妙等特点，能很好的符合课程设计的要求。关键词：关键词：光敏电阻计数器555 定时器数码管引言：引言：本设计主要是通过光敏电阻通过对外界的光线的强弱的感应来控制555 的高低电平输出，从而控制路灯的开或关。为了使计时与计数电路同步启动，555 的输出接计时电路的使能端，计数电路的脉冲端。脉冲的产生是用555 接成一个频率为1HZ 的多谐振荡器，用CD4511 驱动共阴极的七段数码管做显示电路。1、方案原理当光照减弱时，光敏电阻阻值增大，555 定时器的2、6 端口出现低电平，当它到达一定值时，3 口出现高电平，且大于2/3VCC，路灯亮。反之，当光照增强到一定时，光敏电阻阻值减小，3 口出现低电平，小于1/3VCC，路灯熄灭。为了2
避免外部干扰所带来的错误反应（例如来往的车灯给光敏电阻带来的短暂激励），我们利用电容充电带来的时间延迟来解决问题。经以上论证，方案可行。2、元器件原理介绍2.1 555 定时器555 定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成器件，它性能优良，适用范围很广，外部加接少量的阻容元件可以很方便地组成单稳态触发器和多谐振荡器，以及不需外接元件就可组成施密特触发器。因此集成555 定时被广泛应用于脉冲波形的产生与变换、测量与控制等方面。555 管脚图2.1.1 555 定时器构成的多谐振荡器由555 定时器组成的多谐振荡器如图(C)所示，其中R1、R2 和电容C 为外接元件。其工作波如图(D)所示。设电容的初始电压U c ＝0，t＝0 时接通电源，由于电容电压不能突变，所以3
路灯控制器设计与仿真
学号: 数字电子技术课程设计 路灯控制器的设计与仿真 系部名称：电气工程系 专业名称：电气工程及其自动化 指导老师：史振江 完成日期：2014年12月26日
课程设计评定表
摘要 本设计制作的路灯控制器, 它由光信号控制电路、路灯驱动电路、振荡脉冲产生电路、计数译码电路和数码显示器组成。主要实现当处于暗环境下（晚上）能够自动开灯，当处于亮环境下（白天）能够自动关灯；能自动记录“路灯”的 开灯次数（用1位数码管显示）；能记录“路灯”开灯时间。通过用Multisim10 画电路原理图和用Multisim10仿真和理论分析设计出路灯模拟控制的蓝本。本 设计具有逻辑清晰、设计巧妙等特点，能很好的符合课程设计的要求。 关键词：数码管译码器计数器
目录 第一章引言 (5) 第二章设计任务及目的 (5) 工1303数字电子技术课程设计任务书2 (5) 第三章电路设计总方案及原理框图 (6) 3．1电路设计总方案 (6) 3．2电路原理框图 (6) 第四章单元电路图及设计方案 (6) 4．1开关控制电路设计总方案 (6) 4．2开关控制电路所用器件功能介绍 (7) 4．2．1 555定时器 (7) 4．2．2 由555定时器构成的施密特触发器 (7) 4．3开关控制电路电路图 (8) 如图4.4所示为路灯开关控制电路。 (8) 4．4开关次数记录显示电路设计总方案 (9) 4．5开关次数记录显示电路所用器件功能介绍 (10) 4．5．1 计数器 (10) 4．5．2译码器 (10) 4．6开关次数记录显示电路图 (11) 4．7开启时间数码显示器设计总方案 (12) 4．8开启时间数码显示器电路图 (12) 4．9 由 555定时器构成的多谐振荡器 (13) 4．10 由 555定时器构成的多谐振荡器电路图 (14) 第五章仿真软件Multism10介绍 (16) 第六章电路仿真 (16) 6．1总电路图 (16) 6．2电路仿真结果 (17) 如图6.2 (17) 第七章元件清单表 (18) 第八章总结 (19) 第九章参考文献 (19)
智能路灯节能控制器的设计与实现
智能路灯节能控制器的设计与实现 豆豆网技术应用频道2009年07月03日【字号：小中大】收藏本文 关键字：雷达系统LabVIEW智能远程控制系统声音控制计数器地震烈度计运动控制器 0 引言 随着我国经济高速发展，人民生活水平日益提高，能源和资源变得日益紧张，电力短缺已成为制约国民经济发展的突出矛盾。目前我国照明消耗的电能约占电力生产总量的10％～20％，而城市公共照明则在照明耗电中占30％，并且近几年随着让城市亮起来的口号的提出，全国路灯的数量仍在迅猛地增长。公共路灯节能的口号便由此而提出。通常的节能途径有两个：一个是采用节能光源；二是采用合理的控制线路。本文在使用节能光源的情况下采用合理的控制线路来实现路灯节能。在供电系统中，为避免送电过程中的线路损耗和用电高峰时造成末端电压过低，供电部门均采用较高电压进行传输。因此路灯承受电压多高于灯具的额定电压。然而据调查我国小型城市晚上21：00后，大中城市00：00以后道路上几乎空无一人。从而造成了“人少车稀灯更亮”的不合理情况。为了避免这种情况，大多数城市和地区均采用了发达国家早已淘汰了的隔盏关灯的原始路灯控制方法。这种方法不仅导致路面照度分布不均，而且会减少路灯使用寿命。本文采用“全年分三季，一季分时段”的分时控制思想实现节能的目的。在不同的时段投入不同的供电电压运行，在保证路灯正常照明的前提下，兼顾到了用电低谷期节能的效果。同时利用电力载波技术实现对路灯运行状况的实时监控。 1 系统硬件电路的设计 1．1 智能路灯控制系统 该智能路灯节能系统主要由电量检测电路、实时时钟、自耦变压器电路、显示电路及载波通信等电路组成。将一年大致分为三个季节段来对路灯进行控制，使其在不同的季节有不同的开关灯时间。而从开灯到关灯根据当地交通又可大致分为三个阶段(高峰、正常、低谷)来对路灯进行控制。从实时时钟芯片中将当前的路灯工作状况进行相应的归类，由单片机输出控制接触器的线圈的断合，而其触点的输出分别控制自耦变压器的三个触
路灯控制器的设计与实现
学科分类号080 6 本科生毕业论文(设计) 题目（中文）：路灯控制器的设计与实现 （英文）： Design and Implementation Street Lamp Controller 2013年 5 月 10 日 目录 摘要.............................................................. 关键词.............................................................. Abstract ............................................................ Key words ........................................................... 1 前言.............................................................. 选题背景 ...................................................... 研究现状 ...................................................... 研究目的和意义 ................................................ 2 任务分析与方案论证................................................ 任务分析 ...................................................... 方案论证 ...................................................... 系统主控模块方案选择...................................... 光电转换方案选择.......................................... 显示模块方案选择.......................................... 3 系统硬件设计...................................................... 单片机最小系统 ................................................ 光控电路 ...................................................... 继电器驱动电路 ................................................ 报警电路 ......................................................
光控自动路灯设计讲解学习
光控自动路灯设计
光控自动路灯设计 一、设计的任务与要求 利用光照的强度作为路灯的起控点，实现光线较亮时，自动关闭，晚上光线较暗时，自动开启路灯的控制。 了解常用路灯控制的各种方法，及各自的优缺点，通过相互的比较，确定设计方案，并对所用传感器进行选型，同时加以电路的设计与分析，完成设计任务。 二、设计分析 利用光照强度为传感器，目前最为常用且性价比较高的就是光敏电阻，利用其光线较强时，电阻值较低，而光线较暗时则电阻较大的特点，利用电桥，可将光线信号转换成电信号，再通过电压比较器等方式，可以有效地完成控制需要。 这类设计中，只要能将光线信号取出，整个设计也便完成了大半，至于控制部分的设计，可采用继电器输出，这样就算驱动较大的路灯负载，只需要再加接触器便可完成。在本系统的设计中，如何提高系统光线临界状态的稳定性，是设计的难点所在，由于光敏电阻的电阻值变化是连续的，因此，在靠近临界点时，容易赞成不稳定，在设计中若能用运放电路来完成处理，则可将运放接成电压比较器的方式，这样可以完成较为精确的起控；若采用分立元件来处理，可以采用稳压管来稳定工作点，只地当分压大于稳压管的击穿电压时，电路才能起控。 三、设计内容
1、光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。 光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达1~10M欧,在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4~0.76）μm 的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。 2、光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子—空穴对，参与导电，使电路中电流增强。为了获得高的灵敏度，光敏电阻的电极常采用梳状图案，它是在一定的掩膜下向光电导薄膜上蒸镀金或铟等金属形成的。光敏电阻的主要参数是：（1）光电流、亮电阻。光敏电阻器在一定的外加电压下，当有光照射时，流过的电流称为光电流，外加电压与光电流之比称为亮电阻，常用“100LX”表示。（2）暗电流、暗电阻。光敏电阻在一定的外加电压下，当没有光照射的时候，流过的电流称为暗电流。外加电压与暗电流之比称为暗电阻，常用“0LX”表示。
路灯控制器的设计
评分： 课程设计论文路灯控制器 学校：陕西航空职业技术学院 专业：电气自动化 班级：09321 学号：0932106 姓名：王培洁 指导老师：李春丽
目录(一)设计任务 （二）基本要求 (三）设计方案 （1）路灯控制器的原理 （2）光敏电阻调光路 （3）光敏电阻式光控开关 （4）光敏电阻调光路 （5）继电器 （6）电路的分析 （四）电路原理图设计 （五）路灯控制器的主要零部件介绍 （1）路灯控制器的设计 （2）器件的选择 三端稳压集成电路 半导体二极管 发光二极管 光敏电阻 （六）心得体会 （七）参考文献
用中小规模的集成电路设计一个路灯控制器 （二）基本要求 1 基本要求 (1) 自制稳压电源。 (2) 该控制器具有环境亮度检测和控制功能，当处于暗（亮）环境下能够自动开（关）灯，为了演示方便，在现场演示时，当调光台灯（模拟自然光）较暗（较亮）时相当于暗环境（亮环境），此时另一个受控台灯（模拟路灯）将被点亮（熄灭），以此实现光控功能。 (3) 能自动记录“路灯”的开灯次数（用1位数码管显示）。 (4) 能累计“路灯”开灯时间（用2位数码管显示）。 2、发挥部分 (1) 设计一个环境亮度指示器用以检测环境亮度，在现场演示时，当调光或者改变光电传感器和光源之间的距离时，环境亮度指示器的输出电压应有不同的反应。 (2) “路灯”点亮（熄灭）能受环境亮度指示器的控制（如：开关有“较暗”和“很暗”两挡，当位于“很暗”挡时（完全遮住光电传感器），“路灯”将被点亮；当位于“较暗”挡时（局部遮住光电传感器），“路灯”将被点亮。 (3) 其它，如：声音控制“路灯”点亮，延时熄灭等。
基于单片机的智能路灯控制系统的设计
基于单片机的智能路灯控制系统的设计 摘要：随着社会进步，需求和单片机应用领域的不断扩展，各类智能产品、控制系统都是以单片机技术为核心来进行开发设计。本系统采用MSC-51系列单片机AT89C51和相关的光电检测设备设计路灯控制器， 关键词：路灯；单片机技术；控制 如今，路灯已经是城市道路景观的一个重要部分，已经成为城市照明系统中不可缺少和不可分割的一部分，成为了市民出行和城市美化、亮化的一个基本要求。随着社会文明的不断发展，城市照明已不仅局限于街道的照明，而且发展成了了城市景观等装饰性照明的综合市政工程。社会对亮灯率、开关灯的准确率、故障检测的实时性和维修的及时性要求不断提高。 随着社会经济的不断发展，能源短缺已经日益制约着经济发展的严重障碍，其中电力短缺已成为制约国民经济的突出矛盾。我国目前的市场上有多种路灯节能控制产品，能达到一定的节能效果，但就功能和效果上还不能尽如人意，主要有以下几种情况：第一种，采用自耦变压器及磁饱和电抗器的降压技术。其不足是由于反应速度较慢，用电高峰时电压降到非稳定区容易造成灯光闪灭，不能自动调节，同时如果电压突然升高，则会对灯具造成损坏，相对来说稳压效果较差；第二种是采用电子器件构成的可控硅式设备。该设备主要采取简单的相控技术，不足之处是元器件较容易发热损坏。而为了更好的达到控制的目的，现在国内外都开始采用智能控制方式，如光控、声控、时控等，国外甚至开始采用太阳能供能光控方式来控制路灯，基本可以达到完全自给
自足的效果。而本文中研究的就是光控路灯的控制器设计。 1.设计题目 智能路灯亮灭控制系统设计 2.设计内容 设计一套路灯亮灭控制系统,以MCS-51系列单片机为核心完成测控任务,当日照亮度超过阈值,控制灯灭;反之,则控制灯亮。并且要求阈值可调。 3.方案总体设计与论证 本次课程设计课题是《智能路灯亮灭控制系统设计》。此课题要求以路灯控制器为对象，完成硬件系统和软件程序的设计，实现以光线强弱方式来控制路灯的亮灭功能，属于软硬件相结合的题目。其中硬件电路部分主要包括以下几个部分：单片机最小系统、路灯控制电路部分、光电检测电路部分；软件部分主要包括二个电子软件Altium designer、 Keil-C51软件和路灯控制、光电检测两个程序模块。工作原理如下图所示： 工作原理图 硬件电路设计由6个部分组成：信号采集放大电路，A/D
路灯自动控制开关电路的设计
路灯自动控制开关电路的设计 一、实验要求 可以根据光照的强度自动控制路灯的通、断。当傍晚光照强度渐弱或者清晨光照强度渐强来控制路灯的通或者断以及其灯的强度。 二、实验目的 1.了解自动调光台灯电路的结构及工作原理 2.让我们学会更好的自主学习和团队合作 三、实验原理 ·············调光台灯电路及工作原理电路图·············功能实现：当环境光照弱，它发光亮度就增大；环境光照强，发光亮度就减暗。 当开关S拨向位置2时，它是一个普通调光台灯。RP、C和氖泡 N组成张弛振荡器，用来产生脉冲触发可控硅VS。一般氖泡辉光导通电压为60－80V，当C充电到辉光电压时，N 辉光导通，VS被触发导通。调节RP能改变C充电速率，从而能改变VS导通角，达到调光的目的。R2、R3构成分压器通过VD5也向C充电，改变R2、R3分压也能改变VS导通角，使灯的亮度发生变化。 当S拨向位置1时，光敏电阻RG取代R3，当周围光线较弱时，RG呈现高电阻，VD5右端电位升高，电容C充电速率加快，振荡频率变高，VS导通角增大，电灯两端电压升高、
亮度增大。当周围光线增强时，RG电阻变小，与上述相反，电灯两端电压变低，高度减小。 四、实验步骤 调试时，将RP调到阻值为零位置，S置于位置2，用万用表测电灯两端交流电应在200V 以上，如低于200V可略减小R1或增大R3阻值，使之达到要求。光敏电阻RG应安装在台灯底座侧面台灯光线不能直接照射的地方，用来感受周围环境照度。调光台灯的灯泡宜用40W 的白炽灯。调整好的电路即可投入使用；S拨向2为普通调光台灯，调RP可选择适当的高密度；S拨向1为自动台灯，先调RP选择好适当亮度，如环境照度变暗时，台灯亮度会逐渐变亮，增大照度。 五、实验实物 ·················图一·······························图二··················六、实验总结 本次实验是《电力电子技术》最后一次实验，本次设计性实验，主要实现的功能是：根据光照的不同，实现灯的强度的变化，相当于路灯的简化。在拿到实验题目的时候，我们首先想到的是：光敏电阻。在实验之前，我们首先在网上查找资料，通过小组的讨论最终设计出实验电路。光敏电阻的工作原理是：当其处于黑暗环境时，光敏电阻处于高阻态，导致VD5右端电位升高，电容C充电速率加快，振荡频率变高，VS导通角增大，电灯两端电压升高、灯泡的亮度增大；当光敏电阻的环境亮度变大的时候，光敏电阻的阻值减小，实现亮度的减弱。 本次设计性实验比较简单，很快的就完成了。在实验中也没有出现意外，主要是我们没有200K的电位器，所以使用了两个104的电位器串联，最终结果一样。本次实验让我们加强的小组的协作能力，提高了我们沟通能力，让我们受益颇多。
自动光控制路灯电路设计(已实现)
电子线路课程设计 题目路灯控制器设计 专业班级09物电电信一班 学生姓名徐旷怡陈梦达周吉指导教师张丹 二O一二年十一月
路灯控制器的设计 设计说明： 安装在公共场所或道路两旁的路灯，通常是随环境的亮和暗而自动的关断和开启或者自身亮度，同时可以对消耗的电功率进行测量。实验时用1W白光LED （3.3V@300mA）代替路灯，用调光台灯替代环境光线变化。（LED采用恒流供电，电流变化可以与LED亮度的变化约为线性变化。） 设计要求： 基本部分 1、自制电路供电的稳压电源； 2、LED采用恒流供电。 3、该控制器具有环境亮度检测和控制功能，当处于暗（亮）环境下能够自 动开（关）灯，为了演示方便，在现场演示时，当调光台灯（模拟自然光）较暗（较亮）时相当于暗环境（亮环境），此时另一个白光LED（模拟路灯）将被点亮（熄灭），以此实现光控功能。 发挥部分 1、设计一个环境光线检测器，其输出电压能随光线近线性变化； 2、受控的LED灯能随环境光线的明暗变化调整亮度，使在LED灯光照射范围内的光照强度保持恒定。 一、设计方案 为了实现LED灯随环境光线的明暗变化调节亮度，我们使用了光敏三级管3DU33和运算放大器构成的基本电路。通过光敏三级管得感光特性控制第一级运算放大器的输入电压，然后通过反馈来调节LED灯的明暗变化。实现该电路的电路原理图如下： 图1
二、原件清单 三、电路原理 我们设计的电路原理图可以分为三个组成部分：电压控制电路，运算放大器比较电路和电流负反馈电路。 1、运算放大器比较电路 如图2，电压控制电路是根据3DU33的感光特性来控制支路电压值得变
路灯控制器的设计(实验报告)
路灯控制器的设计(实验报告)
徐州师范大学物电学院 本科生课程设计 课程名称：电子线路课程实训 题目：路灯控制器的设计 专业班级：电子信息工程（08物41） 学生姓名：禹勇 学生学号： 08224035 日期： 指导教师： 物电学院教务部印制
光照时光敏电阻上获得的电压大于4.6V 为高电平。 R 4 DC 7 Q 3G N D 1 V C C 8 TR 2 TH 6 CV 5 U7 NE555 R3 10k R4 10k C1 0.1u Q1 8050 C2 47uf 555时时钟产生与控制模块 NE555是一个能产生精确定时脉冲的高稳态控制器，在多谐振荡器工作方式时，其输出的脉冲占空比由两个外接电阻和一个外接电容确定。上图中R1,R2,C2组成周期约为1HZ 的脉冲并由3脚输出。利用三极管的开关特性（给上图NPN 型三极管基极高电平其发射极与集电极导通）控制NE555的VCC 并控制脉冲的开始与结束，三极管基极高电平由光敏电阻与固定电阻串联分压获得。
D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP 5TCU 12DN 4TCD 13 PL 11MR 14 U1 74192 R1 10k 74LS192计数器与复位模块 74LS192是可预置的十进制同步加/减计数器。74LS192的4脚（减计数）5脚（加计数）为脉冲输入端（上升沿有效）不用的一脚接高电平；12脚为进位输出端,13为错位输出端，分别接到下一级的5脚与4脚；D0-D3为并行数据输入端，Q0-Q3为输出端（分别接到74LS48的7脚，1脚，2脚，6脚）。正常工作时14脚接低电平，11脚接高电平。74LS192的11脚只要给低电平74LS192就复位，所以用上拉电阻让11脚置高，按下复位键74LS192将复位。