基于单片机路灯控制系统的设计

基于单片机路灯控制系统的设计内容摘要：

图 8 路灯控 制电路 该模块采用节能的 1W LED 灯，当电路出现故障时，单片机通过内部 AD采集电路采样点的电压变化量后对数据进行处理。 （ 5） 声 光报警模块 R618Q190 12L1be e pV C CP D 0 R65 10D1V C CPD0 图 9 声光报警电路 天津电子信息职业技术 学院毕业设计论文 7 当 系统出现故障时，蜂鸣器会发出警报声，同时报警指示灯也会点亮。 （ 6） 电源模块 V i n1GND2V o u t 3U8 7 8 0 512J9C30 .1 UC80 .1 UC44 7 0 UC71 0 0 U+ 5 V 图 10 5V稳压电路 电源是系统中最重要的模块之一， 输入电源经稳压块后输出稳定的 +5V 电源 ，用以驱动整个系统。 （ 7） 恒流源模块 1. 原理介绍： 恒流源是输出电流保持不变的电流源，而理想的恒流源为： a)不因 负载 (输出电压 )变化而改变。 b)不因环境温度变化而改变。 c)内阻为无限大。 （ 31） 恒流源之电路符号： 理想的恒流源 实际的流源 图 11 恒流源 理想的恒流源，其内阻为无 限大，使其电流可以全部流出外面。 实际的恒流源皆有内阻 R。 天津电子信息职业技术 学院毕业设计论文 8 ： 图 12 三极管恒流特性 从三极管特性曲线可见，工作区内的 IC 受 IB 影响，而 VCE 对 IC 的影响很微。 因此，只要 IB值固定， IC 亦都可以固定。 输出电流 IO 即是流经负载的 IC。 （ 32） 电流镜 电路 Current Mirror： 电流镜是一个输入电流 IS 与输出电流 IO 相等的电路： 图 13 电流镜电路 Q1 和 Q2 的特性相同，即 VBE1 = VBE2， β1 = β2。 （ 33） 天津电子信息职业技术 学院毕业设计论文 9 三极管之 β 受温度的影响，但利用电流镜像恒流源，不受 β 影响，主要依靠外接电阻 R经 Q2 去决定输出电流 IO（ IC2 = IO）。 方案 1: 图 14 恒流源电路 从左边看起 :基极偏压 （ 34） 所以 VE=VB = （ 35） 又因为射极电阻是 1K,流经射极电阻的电流是 （ 36） 所以流经负载的电流就就是稳定的 1mA 方案 2. 天津电子信息职业技术 学院毕业设计论文 10 图 15 恒流源电路 这是个利用稳压二极管提供基极偏压 ， VE=VB =， 流经负载的电流 （ 37） 方案 3. 图 16 恒流源电路 这个 有一点不同 :利用 PNP 三极管供应电流给负载电路 .首先 ,利用二极管 V的压降 ,提供 V基极偏压 (10 – 3 x = ). K电阻只是用来形成通路 ,而且不希望 (也 不会 )有很多电流流经这个电阻。 VE=VB + =， PNP 晶体的 560欧姆电阻两端电位差是 , 所以电流是 2mA。 天津电子信息职业技术 学院毕业设计论文 11 如果只用一个三极管不能满足需求 ,可以用两个三极管架成 : 图 17 恒流源 或是 图 18 恒流源 方案 4. 电路图 如下所示： 天津电子信息职业技术 学院毕业设计论文 12 图 19 恒流源电路 图中的第一组运放电路是跟随器，对输入的电压取样电路进行阻抗变换。 最前面的双向开关负责将正负 12V 电压接入，这个电压是运放的供电电压，并提供给其他线路作为电源输入， C24 和 C25 电容是运放正负电源端的滤波电容，紧靠运放电源引脚。 R11 和电位器 RW4组成了一个电压取样电路，通过改变电位器 RW4 滑动端的位置取出不同的电压值，同时这个取出的电压值也是输出电流的正比例控制值，电位器滑动头的电压就按照串联分压的方式计算得出，后端的 R15 和电容 C20 作为取出电压信号的阻容滤波电路，因为后端接的是运放的正端，电位器的滑动头不输出电流。 运放的 1 脚输出的电压等于 3脚的电压，既是电位器滑动端的电压值。 运放上面的 R12 和 D9 是供电电源 12V的指示电路， 12V 通过开关供给后 D9发光指示电压正常。 后面的一组运放是实现电压到恒流的转换，电路中有正反馈也有负反馈，但线路是稳定的状态，计算的时候运放也是按照虚短和虚断的分析方式， C21 是电压信号的滤波电容，假设第一组运放 1脚输出的电压是 V，第二组运放 5脚正端的电压是 V1，那么电阻 RS1 左端的电压值为 2V1，因为电阻 R16 和 R18 是相同的数值。 电阻 RS1 右端的电压按照 R13 和R14 分压电路计算的话数值是 V1(VV1)=2V1V，这样我们就可以计算出 RS1 两端的电压是 V，所以流过 RS1 电阻的电流是恒定的，另外考虑到 RX1 和 R13 相对 RS1 和负载的阻值不在同一个数量级，比他们大好多倍，因此流过 RS1 的电流基本都流向负载，很少量的电流流向 R13和 RX1，所以输出的电流基本是恒定的。 在以上的计算中 V1 的数值是不确定的，他是根据负载的大小变化的，但是不论 V1 的数值怎么变化，通过计算可以知道流过电阻RS1 的电流是不变的，以为它两端的电压是 V，而 V 这个电压值是第一组运放的输出，在电位器不调节的时候 V的数值是固定的，流过 RS1 的电流不变，所以输出电流也不变，实现恒流控制。 后面一组运放电路中 Q4三极管的作用时增大运放的电流输出能力，因为负载比较小，运放驱动能力可能不 够， R19 基本没有作用在电路中， RX1 可能是负载或者假负载，比如输出不接任何负载，电流基本都流过 RX1，如果不接 RX1，在没有负载的情况下输出就是电压最大值接近 12V，在这种电压输出下，运放的正负端会有较大的压差，有可能会损坏运放 358。 同时在线路的设计上也要保证负载流过恒定电流产生的电压值不能超过 12V，如果超过电源供电电压，不能实现恒流工作性能。 RX1 不取吧，估计也没事，取小了对负载不好，要比负载大 10倍以上啊，要忽略流过他的电流 天津电子信息职业技术 学院毕业设计论文 13 本系统采用方案四的恒流源电路，以实现系统的功能。 系统流程图如下： 图 1。