电子电路设计课程设计-基于cb555定时器的光控灯设计毕业论文.docx

电子电路设计（模拟篇）

基于CB555定时器的光控灯

学 校： 青岛大学

姓 名：

学 院： 自动化与电气工程学院

专 业： 电气工程及其自动化

学 号：

2016年 10月 15 日

基于CB555定时器的光控灯设计
摘要
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、二极管或门组成自动光控灯智能电路，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。虽然本文介绍的光控灯只有1个简单的芯片和电阻电容构成，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。
关键词：光敏电阻；555芯片；光控灯
1 光控灯原理
1.1 光控灯的意义与背景
站在新世纪的门槛上，我们感受到的是高速发展的现代科技。降低能耗，节约能源、注重环保，简洁方便是当今家居生活的主题。也因如此，照明灯的需求也在不断的发展，人类有意识的采用各种方法改进它，以适应我们日常生活的各种需要。用光控开关来代替路灯开关、住宅小区的楼道上的开关，只有在光线不足时灯会自动点亮，白天光线充足时不会亮，可以达到节能的目的。同时光控电路具有电路简单，制作容易，工作可靠的特点，可广泛应用于各种楼房走廊的照明设备。
1.2 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555多谢振荡器改变输出电压，从而改变发光二极管两端的电压，进而控制了灯的亮灭。在发射结接上一个继电器，可以控制外接电路的开路或短路。此设计也可以看做是一个用发光二极管指示的光控开关。要求电路在日光照射下，接通+5V电源后，发光二极管四熄灭的，没有光照的时候，发光二极管是亮的。
接通+5V电压，在光线充足的情况下光敏电阻的阻值很小，分压很小，则输入555芯片的TH和TR端为高电平，此时555芯片的输出端为低电平，不能提供足够的电压给发光二极管，则灯不亮；在光线不足时，光敏电阻的阻值很大，分压很大，输入555芯片的TH和TR端为低电平，则555芯片的输出为高电平，此时可以提供足够的电压给发光二极管，灯就发光。
2 光控灯的设计方案
2.1 系统框图
二极管亮灭
CB555
外界光照
光敏电阻

2.2 元器件的选择
（1） 发光二极管（黄） 1只；
（2） CB555芯片 1只；
（3） 电容（0.01uF） 1只；
（4） 光敏电阻 1只；
（5） 可调电阻（100K） 1只；
（6） 电阻（2K，8K） 两只；
（7） CB555芯片
2.3 CB555芯片的介绍
CB555定时器由比较器C1和C2，SR锁存器和集电极开路的放电三极管VT三部分组成。为了提高电路的带负载能力，还在输出端设置了缓冲器G4。

6端口是比较器C1的输入端，2端口是比较器C2的输入端。C1和C2的参考电压UR1和UR2由Vcc经三个5K电阻分压给出。在控制电压输入端co悬空时，UR1=2/3Vcc, UR2=1/3Vcc。如果co外接固定电压，则UR1=Uco,UR2=1/2Uco。
为了防止干扰，当不外加控制电压时，CO端一般通过一个小电容(如0.01μF)接地，以旁路高频干扰。
R’是置零输入端。只要在R’端加上低电平，输出端便立即被置成低电平，不受其他输入端状态的影响。正常工作时必须使R’处于高电平。
TH接至反相输入端，当TH＞UR1时，UC1输出低电平，使触发器置0，故称为高触发端（有效时置0）；TR接至同相输入端，当TR＜UR2时，UC2输出低电平，使触发器置1，故称为低触发端（有效时置1）。

555定时器的用法：
可以设想，如果使UC1和UC2的低电平信号发生在输入电压信号的不同电平，那么输出与输入之间的关系将为施密特触发特性；如果在TR’加入一个低电平触发信号以后，经过一定的时间能在UC1输入端自动产生一个低电平信号，就可以得到单稳态触发器；如果能使UC1和UC2的低电平信号交替地反复出现，就可以得到多谐振荡器。

3 电路仿真
3.1 电路原理图设计与说明

用Proteus绘制的原理图
原理图说明：
接通VCC为5V的电压，通过电阻的分压作用，控制6脚的输入电压为4V，使其始终大于2/3VCC，通过滑动变阻器与光敏电阻的分压，控制2脚的输入电压，从而改变555的输出电压，达到控制发光二极管的亮灭的作用。当光照到光敏电阻，达到一定强度时，其阻值变小，使得2脚的输入电压变大，当输入电压大于1/3VCC时，由555的原理可知，从输出管脚3输出低电平，此时发光二极管不能导通，熄灭；当光照减弱到一定强度时，光敏电阻阻值变大，使得2脚的电压变小，当小于1/3VCC时，由555的原理可知，从输出管脚3输出高电平，此时发光二极管导通，灯亮。此外，还可以通过滑动变阻器调节光控灯点亮所需光照强度的临界值。
3.2 电路仿真
调滑动变阻器为60%，即60K。光敏电阻无光照时，阻值为1M，一级光照强度时阻值200K，二级100K，三级50K，四级20K，五级10K，六级5K，七级2K，八级1K，九级500.
当光照强度在四级以下时，光敏电阻阻值大于20K，根据电阻的分压原理，2脚的输入电压大于1/3VCC，为导通状态，发光二极管亮；

当光照强度在四级以上时，光敏电阻阻值小于20K，根据电阻的分压原理，2脚的输入电压小于于1/3VCC，为截止状态，发光二极管灭。

4 收获与体会
通过这次设计，学习到了CB555芯片的使用方法，并体会到CB555定时在数字电路应用中的重要性以及便捷性，在设计过程当中也遇到了很多的障碍，但都一一克服，收获很多。
5 参考文献
数字电子技术基础（第五版）
百度百科
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71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践
72. 基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现
73. 基于AT89S52单片机的通用数据采集系统
74. 基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究
75. 机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统
76. 基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究
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78. 基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究
79. 基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究
80. 基于双单片机冲床数控系统的研究与开发
81. 基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究
82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究
83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现
84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究
85. 基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现
86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现
87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统
88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现
89. 单片机监测系统在挤压机上的应用
90. MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用
91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用
92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用
93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发
94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计
95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计
96. 基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发
97. 锅炉的单片机控制系统
98. 基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计
99. 基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制
100. 一种RISC结构8位单片机的设计与实现
101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计
102. 基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现
103. 基于MSP430单片机的数字化超声电源的研制
104. 基于ADμC841单片机的防爆软起动综合控制器的研究
105. 基于单片机控制的井下低爆综合保护系统的设计
106. 基于单片机的空调器故障诊断系统的设计研究
107. 单片机实现的寻呼机编码器
108. 单片机实现的鲁棒MRACS及其在液压系统中的应用研究
109. 自适应控制的单片机实现方法及基上隅角瓦斯积聚处理中的应用研究
110. 基于单片机的锅炉智能控制器的设计与研究
111. 超精密机床床身隔振的单片机主动控制
112. PIC单片机在空调中的应用
113. 单片机控制力矩加载控制系统的研究
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