模擬路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告-資料下載頁(yè)
2025-02-04 05:31本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】序，以節(jié)約能源。當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時(shí)，控制器能發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并顯示故障路燈的地址。此模擬路燈采用1W白光LED作為照明光源，LED的驅(qū)動(dòng)電源采用可調(diào)脈沖式恒流源，開發(fā)了數(shù)字式和模擬式電源各一套，可由用戶根據(jù)使用的成本選擇。支路控制器應(yīng)能根據(jù)環(huán)境明暗變化，自動(dòng)開燈和關(guān)燈。標(biāo)出定位點(diǎn)，由定位點(diǎn)確定物體位置）由左至右到達(dá)S點(diǎn)時(shí)（見圖2），燈1亮；可調(diào)恒流源功率應(yīng)能在20%～100%范圍內(nèi)設(shè)定并調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)誤差≤2%。用感光器件是必須手段，由于題目中無測(cè)量要求，傳感器可采用高靈敏度（低精度，寬范圍）的光敏電阻來完成。調(diào)節(jié)誤差≤2%的要求可知要制作一個(gè)精度要求≤2%的恒流源，難度較小；考慮，在設(shè)計(jì)中可以設(shè)計(jì)出兩種不同的方案，分別滿足不同的需求。FGPA可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜。定性，并且可應(yīng)用EDA軟件仿真、在線調(diào)試，易于進(jìn)行功能擴(kuò)展，響應(yīng)速度快。級(jí)控制系統(tǒng)采用。但存在成本高的缺陷。
【正文】 數(shù)計(jì)算： 設(shè)計(jì)最大輸出電流： 50mA 基準(zhǔn)源輸入電 壓： Ui=15V 基準(zhǔn)源設(shè)計(jì)輸出電壓： Uo= 限流電阻兩端電壓： U=UiUo 限流電阻阻值 R=U/I=200 三極管并聯(lián)穩(wěn)壓器輸出電壓： 10V （可通過調(diào)節(jié)電位器獲得） 限流電阻最終確認(rèn)為如圖 15 中所示。 16 模擬版可調(diào)恒流源設(shè)計(jì) 電路如圖 16 圖 16 模擬可調(diào)恒流源 模擬版可調(diào)恒流源的優(yōu)勢(shì)在于成本較低。本可調(diào)恒流源采用了“粗調(diào) +微調(diào)”控制方案，可以非常容易調(diào)節(jié)到所需的電流值。 “粗調(diào) +微調(diào)”的實(shí)現(xiàn)方式如圖 17 所示 圖 17 粗調(diào) +微調(diào) 17 電容器兩端的 電壓為 200mV， 電阻兩端的輸出電壓可從 40mV～ 200mV 間調(diào)整，50k 電位器是粗調(diào)電位器， 5k 電位器為微調(diào)電位器。 最小輸出電壓 Umin=200* /（ 55+5） v=40mV 最大輸出電壓： 200mV 調(diào)整范圍： 40/200*100%～ 200/200*100%，即為 20%～ 100%，符合題目要求 電 原理 圖（詳見附錄 一 ） 計(jì) 流程圖（見附錄 二 ） 主程序（見附錄 三 ） PCB 板圖 （ 見附錄 四） 整機(jī)結(jié)構(gòu)圖及工藝說明 面板圖及可調(diào)部件說明 調(diào)試 電路的測(cè)試方案 按照題目要求測(cè)試 各 個(gè)部分的功能 測(cè)試儀器： 數(shù)字萬用表（ VICTOR V9808），電源兩臺(tái)（ APS1051） ， 示波器 測(cè)試結(jié)果 ： 基本要求一測(cè)試：設(shè)定時(shí)鐘、開關(guān)燈時(shí)間，電路能按要求正常工作； 基本要求二測(cè)試：用黑色套管套住感應(yīng)頭（測(cè)環(huán)境用光敏電阻），電路能開啟 LED，并讓其正常發(fā)亮，拿開套管， LED 熄滅?；疽蠖y(cè)試完成。 基本要求三測(cè)試：用物塊 M 由左至右通過 S 點(diǎn)時(shí)，燈 1 亮，當(dāng)物體通過 B 點(diǎn)時(shí)，燈 1滅，燈 2 亮；再讓物體 M 由右 至左移動(dòng)時(shí)，亮燈次序與上相反； 基本要求四測(cè)試：在支路控制器設(shè)定開燈、關(guān)燈時(shí)間，經(jīng)測(cè)試，能達(dá)到基本控制要求； 基本要求五測(cè)試：用黑色套管套住故障檢測(cè)傳感器（模擬路燈出現(xiàn)故障二不亮），當(dāng)套管套住燈 1 或燈 2，或同時(shí)套住燈 燈 2， lcd1602 均能在對(duì)應(yīng)地址顯示“ NO”，并由蜂鳴器發(fā)出 1Hz 脈沖的報(bào)警聲，紅色發(fā)光二極管（報(bào)警指示燈）閃爍，故障報(bào)警系統(tǒng)測(cè)試完成。 發(fā)揮部分的調(diào)試 發(fā)揮部分測(cè)試： 利用數(shù)字萬用表（勝利 VC890D）電流檔對(duì)單元控制器中的恒流源進(jìn)行測(cè)試。當(dāng)調(diào)至某一電流值時(shí)，萬用表顯示穩(wěn)定， 無異常跳變現(xiàn)象。發(fā)揮部分 1 測(cè)試完成。 設(shè)定恒流源的電流輸出大小，能觀察到燈的亮度發(fā)生明顯變化，說明單元控制器具有調(diào)光功能，設(shè)定跳變時(shí)間，跳變后電流，能在時(shí)間到達(dá)后進(jìn)行跳變，自動(dòng)調(diào)整到設(shè)定的電流，由于功率 =電流 X 時(shí)間，因此，路燈能在規(guī)定時(shí)間按設(shè)定要求自動(dòng)減小電源輸出功率。用兩18 臺(tái)數(shù)字萬用表（ VC890D）電流檔對(duì)電流，電壓進(jìn)行同時(shí)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)輸出功率可從 17%調(diào)到100%，經(jīng)過調(diào)整，使其調(diào)整范圍限制在 20%～ 100%，調(diào)試完成。 7 系統(tǒng)中存在的不足和改進(jìn)的方向 系統(tǒng)中的不足： 采用的電源是 220V 轉(zhuǎn) 15V 的變壓 器，雖然是考慮到系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境的惡劣性（電網(wǎng)電壓波動(dòng)大），但對(duì)于一個(gè)供電只需要 6V 的系統(tǒng)來說，電壓偏高，在一定程度上有浪費(fèi)的傾向。 改進(jìn)方案： 采用“光電池 +蓄電池”的節(jié)能方案。光電池為蓄電池充電（白天），蓄電池保存電能，在夜間放電，真正節(jié)能。 8 總結(jié) 本模擬路燈控制系統(tǒng)采用單片機(jī) STC89C52 作為系統(tǒng)控制核心，用 LCD1602 液晶顯示器作為顯示器，具有 顯示直觀、制作調(diào)試方便，性價(jià)比高 的特點(diǎn)。單元控制器部分采用數(shù)控恒流源對(duì)輸出電流進(jìn)行控制，精確可靠，顯示直觀。 為了彌補(bǔ)數(shù)控恒流電源中 DA 轉(zhuǎn)換器價(jià)格高昂的 缺陷，特開發(fā)了模擬恒流源，調(diào)整范圍是 20%～ 100%（可通過調(diào)整微調(diào)電阻進(jìn)行擴(kuò)展到 1%～ 100%），符合題目要求。 在本次設(shè)計(jì)、制作的過程中，我們遇到了種種突發(fā)狀況，比如在單片機(jī)電源未接的情況下單片機(jī)仍能工作，但帶來了許多問題，比如測(cè)量不準(zhǔn)，報(bào)警器無故報(bào)警等；在制作過程中，由于 種種原因 ，未能采用 高質(zhì)量的萬能板（比如纖維萬能版），出現(xiàn)了短路的現(xiàn)象，讓制作一度陷入困境。經(jīng)過團(tuán)隊(duì)的仔細(xì)分析，排除種種困難，終于解決了所有的問題，取得了較好的成果。 在為期四天三夜的時(shí)間里，我們認(rèn)識(shí)到節(jié)約時(shí)間、化繁為簡(jiǎn) 在生產(chǎn)、生活中的重 要性，經(jīng)過此次電子設(shè)計(jì)大賽，我們更認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)協(xié)作和團(tuán)隊(duì)精神的重要性，也提高了解決問題的能力。 19 致謝 感謝大賽的組委會(huì)給了我們這個(gè)鍛煉自身的機(jī)會(huì)，感謝 學(xué)校和 老師對(duì)我們的辛勤栽培，感謝我們已經(jīng)畢業(yè)的師兄給我們資金上的援助，還有我們的父母、親人給了我們無私的援助。 20 參考文獻(xiàn)： 周志敏 .LED 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [M].北京：人民郵電出版社， 2021 李 洋 .現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)與創(chuàng)新 [M].北京：中國(guó)電 力出版社， 2021 高吉祥 .基本技能訓(xùn)練與單元電路設(shè)計(jì) .北京：電子工業(yè)出版社， 2021 （全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)系列教程 ）
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