LED光控灯课程设计

电子技术课程设计

led光控电路设计

目录

一、内容摘要 ................................................................................................................................... 2

二、设计指标 ................................................................................................................................... 2

三、系统框图 ................................................................................................................................... 2

四、模块设计 ................................................................................................................................... 3

（1）、直流稳压电源模块设计 ............................................................................................... 3

（2）、多谐振荡器设计模块 ................................................................................................... 4

（3）、光控电路模块设计 ....................................................................................................... 7

（4）、LED驱动电路设计模块 ................................................................................................ 7

五、系统整体设计原理及其电路图 ............................................................................................... 8

六、系统设计所需元器件汇总 ..................................................................................................... 10

七、电路设计问题及成果评价 ..................................................................................................... 10

八、设计心得体会 ......................................................................................................................... 11

九、参考文献 ................................................................................................................................. 11

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led光控电路设计

LED光控电路设计

一、内容摘要

最近几年LED发光技术的应用日趋广泛，首先LED发光效率最高的Φ5小功率LED，它的发光效率轻易的就能达到100LM/W，而且正在快速提高，已经超过了150LM/W。国内小功率LED的发光效率也在不断提高,而白炽灯的发光效率不到20LM/W，小功率LED的发光效率已经明显比白炽灯高出很多了，而且性能稳定，其发光效率还可大幅度的提高。多个小功率LED聚集到一起，完全能够实现照明功能。其次LED在各种装饰技术和指示灯的应用也十分广泛。发展这种技术是整个社会在光照发面的趋势。

实现LED的自动控制现在一般是采用声光控制开关或人体感应开关。本LED彩灯是光控，其设计电路主要由六非门集成电路CD4069、十进制计数器、脉冲分配器集成电路CD4017、三端稳压集成电路LM7089等组成。本电路在白天不会工作，夜晚可以自动点亮，可以作为家庭装饰灯具、商店广告灯或节日彩灯使用。

本电路通过采用计数分配器CD4017组成的驱动控制电路,光敏二极管组成的光控电路，555定时器组成的多谐振荡器和LM7809组成的稳压电源来实现光控循环点亮LED灯的功能。

二、设计指标

本电路设计的功能主要有：

1) LED灯由光线控制，在白天灯不亮，夜晚或黑暗时间灯自动点亮 2) 各个LED灯实现循环流水状亮灯效果

3) 亮灯的效果频率可以由改变设计电路参数来改变

三、系统框图

本系统设计一共包含三个设计模块。其中有稳压电源设计模块、多谐振荡器模块、光控电路设计模块、LED控制电路设计模块，各模块的主要作用如下：

1) 稳压电源主要作用是为CD4069和CD4017提供电源，还为亮灯供电。 2) 多谐振荡器为LED驱动电路中CD4017提供计数脉冲。 3) 光控电路为实现可以光控亮灯与否而设计。

4) LED驱动电路设计是为实现各个LED灯循环流水亮灯而设计

LED光控电路系统的设计模块组成流程图如下图1所示：

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稳压电源设计模块 供给电源 多谐振荡器设计模块 提供计数脉冲 控制电路 供给电源 LED驱动控制电路模块 光控电路设计模块 四、模块设计

（1）、直流稳压电源模块设计

直流稳压电源可以由以下四部分组成：

? 电源变压器：把220V电网电压降至所需电压。 ? 整流电路：把交流电压转换成脉动的直流电压。 ? 滤波电路：减小脉动使输出电压平滑。

? 稳压电路：在电网电压波动或负载电流变化时保持输出电压基本不变。

直流稳压电源设计流程图如下图2所示： 整流电路 滤波电路 电源变压 器 图2（稳压电源设计流程图）

直流稳压电源模块设计选用元器件有：集成三端稳压器LM7809,变压器，滤波电容，发光二极管（工作指示作用），桥式整流电路。

直流稳压电源设计原理图如下图3所示：

图1（系统设计流程框图）

稳压电源

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T2NLT_PQ_4_10220v~24D11U1LM7809CTLINEVREGVOLTAGECOMMONC2C31uF C1220uF XMM1LED131B4B42300uF R11.6kOhm 图3（直流稳压电源设计原理电路图）

（2）、多谐振荡器设计模块

自激多谐振荡器用于产生连续的脉冲信号。电路采用电阻、电容组成RC定时电路，用于设定脉冲的周期和宽度。调节RW或电容C，可得到不同的时间常数；还可产生周期和脉宽可变的方波输出。

多谐振荡器的基本组成： ? 开关器件：产生高、低电平 ? 反馈延迟环节（ RC电路）：利用RC电路的充放电特性实现延时，输出电压经延时后,

反馈到开关器件输入端，改变电路的输出状态,以获得所脉冲波形输出。 ? 其组成流程图如下图4所示：

反馈RC延时电路 开关电路

产生矩形脉冲

图4（多谐振荡器电路设计流程图）

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本系统中多谐振荡器电路设计是采用的555定时器LM556设计制成，555定时器工作原理图如下图5所示：

VCC5V(8)R11kOhm (5)74LS10N(6)R21kOhm U2U3B(2)74LS00DU3CU1U5ARd (4)74LS00DU4A(7)R31kOhm Q1R41kOhm BJT_NPN_VIRTUAL(1)74LS04N

图5（555定时器内部结构）

555定时器真值表：

表1（555定时器真值表）

输入 阈值输入 × <2/3Vcc >2/3Vcc <2/3Vcc 触发输入 × <1/3Vcc >1/3Vcc >1/3Vcc 复位(RD) 0 1 1 1 输出(VO) 0 1 0 不变 输出 放电管T 导通 截止 导通 不变

1) 多谐振荡器分析方法：其分析与单稳态电路相似，但电容器C的充电电阻是R1+RW+R2 ，

放电电阻是R2 。当VC是低电平时，555定时器低触发，VO为高电平，放电管T截止，电容器经（R1+RW+R2）充电，当充电至VC=VTH>1/3VCC时，电路高触发，输出VO变为低电平，放电管T导通，电容器经R2放电，当放电至VC=VTR<1/3VCC时，电路又进

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