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31 高、低触发端VTH ＝VTL ＝0< Vcc ，比较器Ａ1 输出为高电平，Ａ２输出为低电平，3 即R D = 1 ，S D = 0 （1 表示高电位，0 表示低电位）RS 触发器置1，定时器输，出u0 = 1 此时Q = 0 ，定时器内部放电三极管截止，电源Vcc 经R1 ，R2 向电容Ｃ充_ _ 1 电，uc 逐渐升高。

当uc 上升到Vcc 时，A2 输出由0 翻转为1，这时R D = S D = 1 ，3 _ _ _ RS 触发顺保持状态不变。

所以0<t< t1 期间，定时器输出u0 为高电平1。

_ _ 2 t = t1 时刻，c 上升到Vcc ，u 比较器A1 的输出由1 变为0，这时R D = 0 ，D = 1 ，S 3 RS 触发器复0，定时器输出u0 = 0 。

t1 < t < t2 期间，Q = 1 ，放电三极管Ｔ导通，电容Ｃ通过R2 放电。

uc 按指数_ 规律下降，当uc < _ _ 2 Vcc 时比较器A1 输出由0 变为0，RS 触发器的R D = S D = 1 ，3 Ｑ的状态不变，u0 的状态仍为低电平。

_ 1 t = t2 时刻，c 下降到Vcc ，u 比较器A2 输出由1 变为0，触发器的R D = 1，RS 3 S D = 0，触发器处于1，定时器输出u0 = 1 。

此时电源再次向电容C 放电，重复上_ 述过程。

通过上述分析可知，电容充电时，定时器输出u0 = 1 ，电容放电时，u0 = 0，电容不断地进行充、放电，输出端便获得矩形波。

多谐振荡器无外部信号输入，却能输出矩形波，其实质是将直流形式的电能变为矩形波形式的电能。

由图（D）可知，振荡周期T = T1 + T2 。

T1 为电容充电时间，T2 为电容放电时间。

充电时间T1 = ( R1 +R2 )C ln 2 ≈ 0.7( R1+ R2 )C 放电时间T2 = R2C ln 2 ≈ 0.7 R2C 矩形波的振荡周期T = T1 + T2 = ln 2( R1 +2 R2 )C ≈ 0.7( R1+ 2 R2 )C 因此改变R1 、R2 和电容C 的值，便可改变矩形波的周期和频率。

2.1.2 555 定时器构成的施密特触发器只要将555定时器的2号脚和6号脚接在一起，就可以构成施密特触发器。

这个施密特4触发器的电压传输特性是反相的。

5号脚悬空时，正向阈值电压和负向阈值电压分别为Vcc 和Vcc 。

2 3 1 3 555定时器构成的施密特触发器施密特触发器的工作波形52.2 光敏电阻光敏电阻器（photovaristor）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；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。

2.3 半导体数码管数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。

共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。

共阳数码管在应用时应将公共极COM 接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。

当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。

共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。

共阴数码管在应用时应将公共极COM 接到地线GND 上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就会被点亮。

6该设计中选用的是七段数码管如下图所示，为共阴极的，用CD4511译码驱动器进行驱动。

2.4 译码器CD4511 CD4511 是一个用于驱动共阴极LED （数码管）显示器的BCD 码—七段码译码器，特点如下：具有BCD 转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的C MOS 电路能提供较大的拉电流，可直接驱动LED 显示器。

CD4511 的内部有上拉电阻，在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作。

CD4511 引脚图如下：" Q9 其功能介绍如下：7BI：4 脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。

LT：3 脚是测试输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不管输入DCBA 状态如何，七段均发亮，显示“8”。

它主要用来检测数码管是否损坏。

LE：锁定控制端，当LE=0 时，允许译码输出。

LE=1 时译码器是锁A1、A2、A3、A4、为8421BCD 码输入端。

a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1 有效。

还有两个引脚8、16 分别表示的是GND 和Vcc。

CD4511 功能图如下：输入LE BI LI D X X 0 X X 0 1 X 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 10 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 X C X X 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 11 1 1 X B X X 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 X A X X 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 X a 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 b 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 c 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 输出d e 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 锁存f 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 g 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 显示8 消隐0 123456789 消隐消隐消隐消隐消隐消隐锁存2.5 计数器74LS390 集成电路74LS390 芯片为双10 进制计数器，其具有时钟输入CLOCK A（B）和复位端（CLEAR）可提供手动输入复位。

，并且通过四位输出端输出10 进制BCD 码。

引脚图：8A、B 为时钟输入引脚CLEAR 为异步清零端ＱＡ、ＱB、ＱC、ＱD 为BCD 码输出端3、电路的设计与分析 3.1 电路设计的框图光控电路计数电路译码电路数码管计时电路3.2 电路的设计与分析3．2．1 光敏电阻与555 定时器构成的控制电路9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，Vi< 1 Vcc ；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 1 Vcc 。

当光敏电阻周围环境由光变暗时，Vi 增大过程中达到值Vcc 时，引发施 3 3 密特触发器翻转，输出由低电平跳变为高电平。

施密特触发器输出跳变为高电平同时引起LED 灯的开启，多谐振荡器产生时钟信号和计数电路的触发器触发。

而2 当光敏电阻周围环境由暗变光时，Vi 减小过程中达到值Vcc 时，引起触发器翻3 转，输出由高电平跳变为低电平。

触发器输出跳变为低电平使LED 灯熄灭，多谐振荡器不工作，且计数电路触发器不触发。

因此，由光敏电阻和555 定时器组成的控制电路起到总电路开关的作用。

3．2．2 多谐震荡电路的设计与分析10多谐震荡器在总电路中的电路图如图所示，C1=10nF，C2=10uF，R1=20KΩ，R2=100 KΩ，按上电路图与555 定时器相连构成可产生频率为1Hz 的多谐振荡器。

多谐振荡器为计数器提供时钟脉冲。

时钟周期T=0.7（R2+2R1）C1=1s。

3．2．3 译码显示电路的设计与分析当电路正常工作时，数码管上会按照设计要求显示路灯持续工作的时间与工作的次数。