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1、万 博 科 技 职 业 学 院毕业设计（论文）报告系 别 电子信息工程系 专 业 应用电子技术 年 级 11级 学 制 三年 学 号 1101011044 姓 名 二一四年五月题目光控照明电路的设计主要内容主要由太阳能电路、光控电路、555振荡电路、照明电路、单片机控制的液晶显示电路组成。采用STC12C5A60S2作为主控制器来控制液晶的点亮与显示,555构成的多谐振荡器来控制led的闪亮,太阳能电池板对蓄电池充电来给整个电路供电，光控电路利用光敏三极管3DU5C对光敏感的特性和开关管的开关特性来实现，即白天或光线较亮的时候，控制灯及液晶不亮，而在晚上或光线较暗时控制灯及液晶点亮。导师评语成
2、 绩导 师III毕业设计论文 光控照明电路的设计摘 要本设计所讲述的是一种太阳能警示电路的设计与制作。主要由太阳能电路、光控电路、555振荡电路、照明电路、单片机控制的液晶显示电路组成。采用STC12C5A60S2作为主控制器来控制液晶的点亮与显示,555构成的多谐振荡器来控制led的闪亮,太阳能电池板对蓄电池充电来给整个电路供电，光控电路利用光敏三极管3DU5C对光敏感的特性和开关管的开关特性来实现，即白天或光线较亮的时候，控制灯及液晶不亮，而在晚上或光线较暗时控制灯及液晶点亮。本设计完成了硬件电路和软件的设计,实现了闪烁警示功能。该系统扩充方便,实用安全,取得了良好的社会效益。使用太阳能作
3、为能源,光敏电阻作为感光元件,闪烁时间和频率易于调节,有效地起到了警示作用。关 键 词单片机、LCD、太阳能、555振荡器、光敏三极管目录摘要I绪论1第一章 电路设计21.1电路设计要求21.2 电路框图21.3 电路原理图及解析31.4电路分析及计算41.4.1光控电路41.4.2 555振荡电路51.4.3 照明电路51.4.4显示电路6第二章 电路相关知识72.1 太阳能电池72.1.1太阳能发电系统组成72.1.2太阳能电池工作原理72.1.3太阳能电池的作用82.2光敏三极管82.3单片机简介82.3.1单片机工作条件92.3.2单片机引脚92.4 12864液晶的介绍92.4.1
4、12864液晶概述92.4.2 12864液晶基本特性102.4.3 12864液晶的引脚10第三章 软件设计说明113.1 Keil uVision4简介113.2 Keil uVision4使用方法113.3程序流程图12第四章 PCB板的制作134.1 布线要求及思路134.1.1布线注意事项134.1.2布线思路134.1.3 PCB板的制作14第五章 电路的调试155.1电路的初步调试155.2电路最终现象165.3测试数据16结论17致 谢18参考文献19附录20绪论随着城市化进程的加快,城市建设与施工越来越多,为防止过往车辆、行人发生事故,通常在施工现场都要设置醒目的施工标志,特
5、别是在夜晚和下雨、下雪、浓雾等天气危险性更大,通常要开启警示灯以确保安全。为了提高警示效果、节省电能和方便使用,本设计使得警示灯工作在闪烁状态，并且加上了LCD12864液晶来显示字符。在电路的设计中，如何提高电路在光线临界状态的稳定性，是设计的难点所在。由于光敏器件的电阻值变化是连续的，因此在靠近临界点时，容易造成不稳定，所以我们采用了性能较稳定的光敏三极管。利用了其光线较强时，电阻值较低，而光线较暗时则电阻较大的特点来实现警示灯的闪亮。我们在设计电路的时候采用了太阳能作为电源，太阳能不象煤和石油一样用交通工具进行运输，而是应用光学原理，通过光的反射和折射进行直接传输，或者将太阳能转换成其它
6、形式的能量进行间接传输。太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式，本设计采用太阳能电池板18V电压给太阳能蓄电池充电，输出12V电压来给整个电路供电。太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，再加上过充电保护、过放电保护就可以稳定的供电了。我们通过查阅大量的书籍和资料，才在老师和同学的帮助下，设计出了这种太阳能警示电路。虽然困难重重，例如，电路部分功能实验中没有反应，PCB制作错误，元器件使用不当等。但最后我们还是成功了。我们设计的电路特性优越，用途广泛，功能健全，使用方便。 1毕业设计论文 光控照明电路的设计第一章 电路设计
7、1.1电路设计要求1.控制功率100W；2.进行整体方案的比较与论证；3.提供完整的电路设计框图和原理图；4.有电路原理概述与分析；5.对相关设计参数进行计算与分析；6.设计一个光控照明电路，此电路对周围光线的强弱做出反应（以人眼感官为准）时，能自动打开照明装置，并根据周围光线强弱自动分级调节周围亮度；1.2 电路框图太阳能电池光控电路555振荡器单片机液晶显示控制电路稳压电路图1.2电路框图1.3 电路原理图及解析图1.3 电路原理图图1.3电路原理图解析：太阳能电池板给其蓄电池充电输出12V直流电压，12V直流电通过场效应管7809输出9V直流电。下面分为白天与夜晚两种情况来讲解电路：白天
8、：白天光敏三极管因光照呈低阻状态，VT1截止，VT2导通，晶闸管BT169D因G端为低电平而截止，电压无法通过555振荡器、单片机及液晶，导致发光二极管不亮，液晶无显示。夜晚：夜晚光敏三极管呈高阻，VT1导通，VT2截止，晶闸管BT169D导通，电压通过晶闸管BT169D的阴极为555振荡器供电，这时发光二极管即可点亮。再经过场效应管7805给单片机及液晶供电。在单片机中加载程序，即可点亮液晶。1.4电路分析及计算1.4.1光控电路光控电路由光敏三极管3DU5C，三极管9011、9014，单向晶闸管BT169D及几个电阻组成。 图1.4.1光控电路为了达到设计的要求，我们选用了阻值范围为5K-
9、50M的光敏三极管。白天：RVTS=5K UVT1b=9*(5/(300+5)0V VT1不导通 IVT2=U/R2=9/5.12mAIQ VT2导通 Uce=0.2V IR4=Uce/R4=0.2/300=0.67AIQ VT1导通 UVT2b0V VT2不导通 IVSG=U/(R3+R4)=9/(3.3+0.3) =2.5mA Ivs触 =2mA VS导通根据以上计算可得：白天光敏三极管因光照呈低阻状态，VT1截止，VT2导通，晶闸管BT169D因G端触发电流不够而截止。夜晚光敏三极管呈高阻，VT1导通，VT2截止，晶闸管BT169D导通。 1.4.2 555振荡电路如图就是555组成的多
10、谐振荡器，电路很简单只要给它输入一定的电压就可以工作了。本设计中输入的电压为8V。555可输入的电压范围为4.5V至12V。RP1、R5、R6、C1为定时元件，和555时基电路共同组成了振荡电路的振荡频率。D1为回流二极管C2为滤波电容各引脚功能：引脚功能脚接地脚输出端脚控制信号输入、脚接电源、脚信号输入端 表1Vi=8V图1.4.2振荡电路Uoutmax=8-0.3=7.7V Uoutmin=0.3VT=0.7（Rrp1+R5+R6）C1Tmax=0.7(100+100+470)*10*0.001=5sTmin=0.7(100+100) *10*0.001=0.7s调节RP1可以改变电路的振
11、荡周期。在1至5秒范围内，调节RP1至醒目的闪光间隔，引人注意。1.4.3 照明电路 图1.4.3照明电路照明电路由发光二极管、限流电阻、驱动电路组成。R7为限流电阻驱动电路由555振荡电路组成Vi=8VVomax=8-0.3=7.7V Vomin=0.3VLED正向饱和电压为3V UR7=5V PR7=（UR7* UR7）/R7=25/300=0.08W因此电路设计没有问题输出端会产生一定频率的输出信号来使LED闪烁，可以改变输出频率来改变LED的闪烁间隔。1.4.4显示电路图1.4.4显示电路显示电路由单片机、液晶及其外围电路组成。电路的电源部分是通过场效应管7805给单片机及液晶提供+5
12、V的电压。YT1为晶振C3、C4为起振电容YT1、C3、C4、C5、R8组成了单片机的晶振复位电路R9为限流电阻调节RP2的阻值可以改变液晶的亮度 本设计中12864液晶的使用很方便，、脚接地，、脚接电源，-及-脚接单片机的数据端,脚与电源之间接一个调节亮度的电位器RP2，-脚悬空即可。显示电路分析：将程序加载到单片机中来驱动液晶显示。电路连接好之后通电，液晶上会显示前方施工 注意安全。调节RP2的阻值可以改变液晶的亮度。第二章 电路相关知识2.1 太阳能电池2.1.1太阳能发电系统组成太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或 110V，还需要配
13、置逆变器。各部分的作用为：（一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能量转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。（二）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。（三）蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。2.1.2太阳能电池工作原理当太阳光照射到半导体上时，其中一部分被表面反射掉，其余部分被半导体吸收或透过。被吸收的光，当然有一些变成热，另一些光子则同组成半导体的原子价电子
