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1、毕 业 设 计（论 文）论文题目： LED 照明自动控制装置 所属系部： 电子工程系指导老师： 职 称： 学生姓名： 班级、学号: 专 业： 年 月 日摘要随着城市市政建设的发展，传统的路灯控制与维护手段以远远不能适用城市现代化发展的速度。城市市政建设日新月异，宽阔的街道，各种各样的路灯给城市带来了光明的同时也增添了城市的魅力。但是由于道路路灯众多，传统的人工管理模式已经和快速的现代化的城市建设不相适应。本文将介绍用小器件模拟现实物品。设计个简单的基于光电传感器控制继电器的路灯控制系统，阐述系统控制的原理。关键词：光敏电阻 CD4011 555 定时器 目录前言 .5一、设计目的和要求 .61
2、、设计作用、实用价值 .62、设计要求 .6二、设计方案 .61、方案一 .62、方案二 .72、设计思路与原理 .73、实现功能 .8三、元器件的选择 .91、LED 的发光原理 .92、LED 光源的基本特征 .92.1 发光效率高 .92.2 耗电量少 .92.3 使用寿命长 .102.4 安全可靠性强 .102.5 有利于环保 .103、光敏电阻的介绍 .103.1 光敏电阻器 .103.2 结构 .113.3 光敏电阻的工作原理 .114、 NE555 引脚功能及工作原理 .125、CD4011 .146、9013 9012 .157、电位器 .16四、电路的安装与调试 .161、电
3、路的安装与焊接 .162、调试过程 .173、实物图 .18结束语 .19谢 辞 .20参考文献 .21附录 1 元器件清单 .22附录 2 电路原理图 .23前言路灯在我们日益更新的生活中越来越普遍，一般路灯是白天关闭，夜晚开启。如果人工控制路灯的开关，不但费时费力，而且在天气变化时，不容易掌握开关路灯的时间，给群众带来很大的不便。在本设计中介绍一种自动光控灯，这样不但省时省力，节约资源，而且可以提高灯的寿命。采用 555 时基电路施密特触发器，及电阻、发光二极管或与非门组成自动光控灯电路，会给我们带来新颖智能的便利；当光线好时，灯不会发光，到光线很差时，灯会自动开启照明。本文介绍的光控灯只
4、有 1 个 NE555 的芯片、非门 CD4011、贴片电阻和贴片电容等构成，却可以模拟光控灯，也达到了节电节能的目的，同时它的原理也有广泛的应用。一、设计目的和要求1、设计作用、实用价值通过自动控制路灯电路有效的节约了能源，减少了人力和物力的浪费。随着 LED 产业的技术进步、成本的进一步降低，以及人们对环保、安全、节能等要求的不断提高，LED 在特种领域的应用规模将不断扩大，它已经趋向取代传统的照明白光 LED 的光效，由于白光 LED 具有的长寿命、无污染、低功耗的优点。在人们的工作生活中扮演越来越重要的角色。所谓光控路灯，就是能够在黄昏时自动接通路灯的电源，在黎明时自动关闭路灯，实现对
5、路灯的自动控制。关于路灯自动控制的电路。基本原理都是相同的，即利用自动控制理论如何让实现自动控制。实现方式可谓各种各样，五花八门，这也是由于具体的使用要求和环境的差异所决定的。常见的控制方式有声控，光控以及声光结合的控制，当然还可以利用单片机，DSP 等微控制器来实现。在保证足够可靠性的基础上，为了尽量节约成本，利用简易的分立元件来实现，显得既经济又实用，在提倡节约型社会的今天无疑值得推广。 2、设计要求设计一个路灯自动控制开关电路，用光敏电阻实现自控，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。(1)利用光敏电阻作为光敏传感器，555 作为滞后比较器来设计
6、电路。(2)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。二、设计方案1、方案一利用单片机的定时器功能，实施简洁方便，主要的缺点是当控制系统断电或死机以后，需要人工重新定时。2、方案二利用光敏元件的特性来实现当光照强度足够能自动关闭路灯，用继电器替代单片机的功能，此方案设计难度低、成本低等优点，设计方框图如图 1 所示。图 1 设计框图2、设计思路与原理电路采用光敏电阻来感受外界光的强弱，然后采用数字电路中应用广泛的时基定时器 NE555 及与非门 CD4011 组成，并结合光敏元件定时控制路灯的亮暗。在发射结接上一个继电器，可以控制外接电路的
7、开路或短路。此设计也可以看做是一个用发光二极管指示的光控开关。采用直流 12V 供电，主要控制电路由光敏电阻、CD4011、555 定时器组成。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。D1 D2
8、D3 D4 D5D6 D7 D8 D9 D10GNDR32kR52kGNDVCCTRIG2Q3R4CVolt5 THR6DIS7VCC8GND1U2 555GNDC3103K2C410uF/25VGNDC510uF/25VQ29012R42KVCCRP150KRP250KC22200uF/25VGNDK21K21123U1ACD4011564U1BCD40118910U1CCD4011121311U1DCD4011R12KC1470uF/25VD11GNDR22KQ19013GNDK1K11K11VCC12J1 VCCGNDRG图 2-1 电路原理图3、实现功能功能：1、因为每天天黑的时间不是
9、完全一样，所以不能以时间来确定每天晚上几点亮灯，路灯控制系统中要求路灯根据光线的亮暗来选择打开路灯，而且亮暗的定义要是可调的，而不是一成不变的。2、到半夜的时候行人稀少，需要关闭掉一半的路灯，达到节能的效果又有必要照明的功能，什么时候关闭，时间也需要能可调。三、元器件的选择1、LED 的发光原理发光二极管的核心部分是由 p 型半导体和 n 型半导体组成的晶片，在 p 型半导体和 n 型半导体之间有一个过渡层，称为 p-n 结。在某些半导体材料的 PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN 结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工
