高精度智能型路灯开关.doc

题目 高精度智能型路灯开关 班级 13能源（2）班 学号 201310610206 姓名 李鑫 指导 鲁昌龙 时间 2014年12月17日 景德镇陶瓷学院电工电子技术课程设计任务书姓名 李鑫 班级 13能源（2）班 指导老师 鲁昌龙 设计课题： 高精度智能型路灯开关电路设计任务与要求设计一个高精度智能型路灯开关电路，根据应用电路的功能，然后完成以下任务：1、 分析电路由几个部分组成，并用方框图对它进行整体描述；2、 对电路的每个部分分别进行单独说明，画出对应的单元电路，分析电路原理、元件参数、所起的作用、以及与其他部分电路的关系等等；3、 用简单的电路图绘图软件绘出整体电路图，在电路图中加上自己的班级名称、学号、姓名等信息；4、 对整体电路原理进行完整功能描述；5、 列出标准的元件清单；设计步骤1、 查阅相关资料，开始撰写设计说明书；2、 先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明；3、 依次对各部分分别给出单元电路，并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与其他部分电路的关系等等说明；4、 列出标准的元件清单；5、 总体电路的绘制及总体电路原理相关说明；6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。参考文献【1】秦曾煌；电工学简明教程；高等教育出版社；2007.6【2】刘修文；新编电子控制电路300例；机械工业出版社；2005.4【3】何希才；常用电子电路应用365例；电子工业出版社；2006【4】陈尔绍；电子控制电路实例；电子工业出版社；2004【5】门宏；精选电子制作图解66例；人民邮电出版社；2001【6】陈有卿；新颖集成电路制作精选；人民邮电出版社；2005目录1、 高精度智能型度路灯开关总体方案和原理说明.42、 主控及输入电路.53、 拾光及雨控电.64、 电路电源.75、 总电路原理及相关说明.86、 总体电路原理图.97、 元件清单.108、 参考文献.1110、设计心得体会. 121、 高精度智能型路灯开关总体方案和原理说明在现代生活中，路灯越来越多，人们而对路灯的要求也就越高，这个开关同时受到光线、雨水和定时控制，具有定时精度高、抗外界光线干扰能力强等特点，非常适合控制各种室外照明设施的自动开关，如广场、街道、码头的照明设施以及广告灯箱，投光灯、霓虹灯的开关控制。该开关具有以下功能：（1） 当在天黑的时后（即光线照度在1-10Lx内连续可调）将会自动开灯。（2） 定时关灯，定时的范围被分为10档，即1-10（1）小时，根据用户不同的需要进行自由设定。 （3）抗外界光线干扰的能力特别强，防止因灯光或闪电等强光干扰或是人为遮光行为而造成控制器的错误判断从而导致控制器的错误动作。（4） 为了防止下雨天对用电器和人员造成伤害，下雨时电路会自动切断电源，雨停后电路将自动送电。图1 高精度智能型路灯开关工作流程图如图1所示，当天气晴朗时，该高精度智能型路灯开关电源电路为整机供电，主控电路与拾光电路判断是否进入傍晚，当确定是傍晚时控制输出电路打开路灯，等到次日拂晓时，控制器认为不是短时间强光照射的情况下，即对定时器进行复位工作以便于次日傍晚工作前的判断。当遇到雨天时，为防止人员触电或是损坏设备，雨控电路会直接切断电源，使输出回路直接由主控回路控制，定时接通电源使路灯工作，当雨停时，整机恢复送电，继续工作。2、 主控及输入电路图2 主控及输入部分原理图 主控电路是由振荡电路（C3、XTAL和C2）、复位电路（R1和C1）和IC1单机片（AT89C2051)等组成。主控电路由以下程序完成：（1） 对黑天和白天的光线强度作出判断，光线强度达到开启照度的时候，10秒钟之内会连续不断的进行判断，以确定傍晚是否临近，防止控制器在干扰的情况下做出错误动作，一旦判断出是真正临近傍晚时，控制输出电路打开路灯等用电器。（2） 被控电路开启之后，该控制器将不受包括自身的灯光照射在内的外界光线干扰影响，直到定时器关闭被控电路。（3） 被控电路在该控制器定时关闭之后，这一晚不需要再开启被控电路，直到第二天傍晚之前它对外界光线强度再次进行连续不断的比较和判断，等到第二天拂晓之后对控制器进行复位，如果是持续不超过600秒的夜间的强光干扰，定时器依然会确定不是拂晓，并且不会进行复位。输入电路是由R3、R5、R6和BCD拨码开关等组成，BCD拨码开关是用来设定开启的时间，从1到10分别代表定时为1到10个小时，RP1、R3、R5、R6是设定开启时的光照强度。3、 拾光及雨控电路图3 拾光及雨控电路原理图拾光电路是由光敏电阻R4组成的，用来接收外界光并传给控制器。雨控开关则是由雨敏电阻R11和IC2（LM324)等组成，无雨的时候，R13、R14为高阻值为IC2-1提供基准电压，使IC2-1输出低电平，当下雨的时候，R11为低阻值，使IC2-1输出高电平，当雨天的时候，IC2-3输出低电平，原因是形成钳位电路的IC2-2和VD1中IC2-2输出了低电平，通过VD1钳制才输出的低电平，从而使输出回路无输出。当不下雨的时候，IC2-2输出高电平，使得主控电路直接控制输出电路。 4、 电源电路图4 电源电路原理图电源电路时由三端稳压器WY7805、变压器T、滤波电容C9和C8与整流桥B等组成。整流桥和滤波电容将变压器输出的12V电压整流、滤波为+12V直流电压，供给继电器，经过三端稳压器稳压后输出+5V电压，从而供给整机电路。五、总电路原理及相关说明做好程序调试工作后，将程序拷贝到IC1（AT89C2051)，电源电路中的变压器将家庭用电电压转化为12V的交流电压并输出，再经过整流、滤波输出+12V的直流电压，供给继电器，而后在经过三端稳压器稳压至+5V的直流电压，然后输送给主控电路，当在晴天时，主控电路中的定时器与光敏电路开始对接收到的光线强度进行连续不断的判断，在10秒内判断出是否临近傍晚，一旦确定了进入傍晚，输出电路将打开被控电器，当被控制电路开启后，控制器就不会受到外界光线的照射影响，直到定时器定时关闭被控电路，当第二天拂晓时，控制器会被复位电路（R1、C1）进行复位，从而使定时器复位，以便于第二天傍晚的再次判断。当遇到阴雨天时，雨控电路中的雨敏电阻R11会变为低电阻使得IC2-1输出高电平经过低电位的IC2-2与VD1形成的钳位电路,钳制IC2-3输出低电平，使得输出电路没有任何输出，从而达到临时断电的作用，当定时器开始定时开启电路时便会接通电路，并给被控电器送电。当工作的时候，由R12、VD2、VD3和R21组成的工作状态电路会出现显示，当待开启被控电路状态时，工作状态电路显示为红色指示灯（VD2）持续亮，绿色指示灯（VD3）不亮；当红色指示灯（VD2）以周期为2秒闪烁，同时绿色指示灯（VD3）恒亮时，此时为被控电器开启状态；当红色指示灯（VD2）以周期为1秒频闪时，则可判断干扰光状态；当红色指示灯（VD2）熄灭时，为供电线路停电或是控制器出现故障。将电路板调试好后进行安装，可将机芯安装在铁壳内，以防止电器间的干扰，并用铁皮将控制电路和输出电路隔离开，安装时要把调光电位器（RP1)、红绿指示灯（VD2和VD3）、光敏电阻插座、BCD拨码开关和雨敏电阻插座安装在机壳上。完成安装即可投入使用。 六、总电路原理图七、元件清单序号名称元件标号型号数量1电阻R110k12电阻R21k13电阻R3100k14电阻R410k15电阻R5100k16电阻R63k17电阻R710k18电阻R810k19电阻R9100k110电阻R10560k111电阻R11YM112电阻R1210k113电阻R1315k114电阻R1447k115电阻R1547k116电阻R1710k117电阻R1810k118电阻R1947k119电阻R205k120电阻R211k121单机片IC1AT89C2051122运放集成电路IC2LM324323三极管BG18550124三极管BG28050125整流二极管VD11N4148126红色发光二极管VD25mm127绿色发光二极管VD35mm1八、参考文献 【1】秦曾煌；电工学简明教程；高等教育出版社；2007.6 【2】刘修文；新编电子控制电路300例；机械工业出版社；2005.4【3】何希才；常用电子电路应用365例；电子工业出版社；2006 【4】陈尔绍；电子控制电路实例；电子工业出版社；2004【5】门宏；精选电子制作图解66例；人民邮电出版社；2001【6】陈有卿；新颖集成电路制作精选；人民邮电出版社；2005九、设计心得体会经过一个星期的查阅资料与思考，我终于知道高精度智能型路灯开关是如何设计出来的了，从选题到查阅资料再到分析和思考，每一步都觉得不易，看着简简单单的路灯开关，其实设计它并非易事，这是科研者们的智慧的结晶，电路原理图映入眼帘的时候只觉得好复杂，分析它也花费了不少心思，查阅了许多资料，去图书馆借相关书籍并记录好有用资料。开始设计制作设计报告了，首先要解决的问题是怎样做高精度智能型路灯开关的工作流程图，我事先在草稿纸上多次演练流程图的正确画法，先分析其工作原理然后结合工作原理画出大致的流程图，下一步就是运用老师传给我们的Visio软件，开始对软件并不熟悉根本无从下手，只能一点一点摸索着弄，虽然流程图画出来了，但并不是很美观知道现在也只能是对该软件做到略知一二的程度，毕竟没有充足时间去学习，什么东西都只能摸索着弄了，流程图画完了紧接着就要画整体的电路原理图了，由于我设计的电路图有些复杂，好多元件都没有，只能用里面的绘图工具一点点画了，弄了好久总算是弄出来了，在分析各电路的工作状态与形式的时候也比较复杂，要知道在晴天和雨天，白天和黑天机器都是怎样运作的，怎样才能做到高精度且智能，在这过程中也认识了好多元件并知道