基于太阳能的智能交通灯设计.docx

基于太阳能的智能交通灯设计.docx

《基于太阳能的智能交通灯设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于太阳能的智能交通灯设计.docx（27页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

基于太阳能的智能交通灯设计

本科毕业设计

（2011届）

题目：

基于太阳能供电的交通灯控制系统的设计

学院:

物理与电子信息工程学院

专　　业:

电子信息科学与技术

班　　级:

11电科

姓名:

曹晨昊

学号:

11110113102

指导老师:

郑崇伟

完成日期:

2015-4-21

物理与电子信息工程学院本科毕业设计（论文）

诚信承诺书

1、本人郑重地承诺所呈交的毕业设计（论文），是在指导教师郑崇伟

老师的指导下严格按照学校和学院有关规定完成的。

2、本人在毕业论文（设计）中引用他人的观点和参考资料均加以注释和说明。

3、本人承诺在毕业论文（设计）选题和研究过程中没有抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。

4、在毕业论文（设计）中对侵犯任何方面知识产权的行为，由本人承担相应的法律责任。

毕业论文（设计）作者签名：

曹晨昊

班级：

11电科学号：

11110113102

2015年3月20日

目录

摘要I

AbstractII

1引言3

1.1课题背景与意义3

1.2相关研究综述3

1.3本课题的主要研究内容4

1.4单片机概述4

2系统硬件设计5

2.1总体电路图5

2.2单片机总体设计5

2.3关于STC89C525

2.4交通灯控制系统设计6

2.4.1十字路口具体控制要求6

2.4.2复位电路的设计7

2.4.3晶振电路时钟的设计7

2.4.4显示系统的设计8

2.5太阳能供电系统8

2.5.1DIY太阳能9

2.5.2太阳能系统的设计9

3软件设计12

3.1系统设计环境12

3.2软件设计流程12

3.3系统程序代码分析13

4调试结果17

4.1电路是否正常17

4.2电路按键图17

4.3系统设置模式18

4.4紧急模式18

5总结20

致谢20

参考文献21

附件1元件清单22

附件2系统实物图和原理图23

摘要

随着经济社会的发展，城市规模的不断扩大，日益增长城市交通的问题也越来越成为一个主要的社会问题。

越来越多的研究人员花费精力于研究交通灯的设计，而交通灯的技术也日渐成熟。

它们的出现有助于疏导交通使交通的问题明显得到舒缓。

交通灯控制方法很多，本系统采用的是STC89C52来设计交通灯系统，能够实现交通灯的基本功能并用太阳能来作为供电设施。

本系统实现了红绿黄灯循环点亮的功能，可以手动设置红灯和黄灯的时间。

并且能够根据实际情况来全部点亮黄灯或者红灯或者绿灯。

该系统的意义是电路简单易懂，成本较低，并且用太阳能作为它的供电系统绿色而且环保。

关键词：

STC89C52单片机；交通灯；太阳能；时间显示

Abstract

Withthedevelopmentofsocietyandeconomy,theenlargementofcityscale,thegrowingurbantrafficproblemisbecomingamajorsocialproblem.Moreandmoreresearchersdevotethemselvestoresearchthedesignofthetrafficlights,andthetrafficlighttechnologyismature.Theirpresencewillhelpthetrafficproblemsoftrafficsignificantly.Therearemanytrafficlightscontrolmethods,thissystemusesaSTC89C52todesignatrafficlightsystem,Itcanreachethebasicfunctionofthetrafficlightandusesolarenergyaspowersupplyfacilities.Thissystemrealizedthefunctionofred,green,yellowlightcyclelight,canbemanuallysetaredlightandyellowlighttime.Andcanaccordingtotheactualsituationtoalllightyelloworredorgreenlight.Isthesignificanceofthesystemcircuitissimple,thecostislow,andusethepowersupplysystemofsolarenergyasitsgreenandenvironmentalprotection.

Keywords:

STC89C52singlechipmicrocomputer;Trafficlights;Solarenergy;Timetoshow

1引言

经济快速发展,日益拥挤的城市交通引起人们的关注。

如何进行交通管理成为了一个主要问题。

对于大多数城市的交通信号灯，交通信号灯是不确定的,所以会发生这样的情况，亮着停止灯的那个路口排着长龙，而亮着通行灯的那个路口则没有一辆车，这是一种效率上的浪费。

交通信号灯的随机性变化,已经无法适应快速发展的交通情况。

随着全世界车流量的快速增加，各个大城市都出现了交通负载瘫痪的情况。

所以从80年代开始，一些大城市着力于修建高速公路，而在这些高速公路出现的一开始，确实在一定程度上缓解了交通。

但是，车流量爆炸性的增长，高速公路依然无法解除燃眉之急

我们需要实时控制的智能交通信号灯，根据交通流来改变交通信号灯情况,更好地实现智能控制交通灯的十字路口。

在比如上海这种大城市能一定程度缓解早晚班高峰期所带来的压力，从而提高城市的工作效率。

而本文使用的太阳能供电系统清洁环保不会产生任何污染，是一种可再生的资源。

对于大气的环保，生态的平衡或者是全球变暖都不会有任何的影响。

太阳能的可再生，清洁以及长久性受越来越多的人喜欢。

由于太阳能蓄电池的成本较高，所以本文没有使用太阳能蓄电池，在亮度不足的时刻需要使用普通电源。

本系统可以适配普通的电源和太阳能电源，在白天阳光较充裕时使用太阳能电源，当太阳光不足时调节到普通电源。

1.1课题背景与意义

最早的交通灯出现在伦敦的街头，是以燃煤气为光源红，蓝两色的手动式交通灯。

到了1869年1月2日，由于这种交通灯的原因，使交警收到了伤害，最后所有通过燃煤气为原料的交通灯都被取缔了。

1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。

分别有压力控制红绿灯和声控红绿灯，压力控制红绿灯是当车辆经过时，压力会传导信号，然后红灯自动变成绿灯。

而声控红绿灯是司机经过十字路口时按下喇叭，交通灯感受到声音信号然后自动从红灯转变成了绿灯。

经过了不断的发展，红绿灯的身影终于出现在了大大小小的城市中。

随着经济的发展，人流量的增加现阶段，单一的时间控制交通灯已经满足不了城市的需求，许多设计工作者又设计出许多智能化，自动化，数字化等更先进的交通灯控制方案，这更方便于维护管理，给人们提供了更加便利的交通环境[1]。

而如今，城市的规模还在不断的扩大，人口也是日益增多。

所以只有去寻找更加高效的交通灯，搜索如何提高交通效率的方法。

才能跟得上时代的步伐。

所以对于交通灯的研究是非常重要的。

1.2相关研究综述

本文参考了一些关于使用其他单片机系统来制作交通灯的范文，以及关于STC89C52单片机的概述，可以说每种单片机都有各自的好处，不能绝对的说那种最好，只能说没有最好只有最适合的一种，对于交通灯系统的制作STC89C52和AT89S52两种单片机是比较好的选择，而本文选择的是前者。

另外也参阅了一些关于太阳能的研究，太阳能的工作原理以及简单的DIY太阳能电池的制作方法。

1.3本课题的主要研究内容

调研城市道路交通状态，熟悉道路交通规则，查阅相关的文献，设计以单片机为核心器件太阳能为供电电源，模仿城市十字路口交通灯的功能，并能满足特殊的控制要求，当检测到救护车、消防车到来时，四个路口的信号灯全部变成红灯，特殊车辆通过后，恢复原先的通行状态的交通控制电路。

在国内外交通灯普遍发展的情况下，出现了越来越多不同的交通灯。

而本课题主要研究的是基于STC89C52芯片的智能交通灯系统的运作方式与功能，展现一些本交通灯所展现出的一些优势与便捷。

采用STC89C52单片机以及单片机最小系统和三极管驱动电路以及外围的按键和数码管显示等部件，设计一个基于单片机的交通灯设计。

设计一个简易的太阳能供电系统，来为交通等系统提供电源

主要目标

1、用单片机stc89C52设计一个交通灯系统，并用数码管显示时间，LED指示通行。

2、用protel99se设计电路图，pcb图等

3、数码管用三极管驱动。

4、按键功能：

黄灯常亮（深夜模式）、红灯禁行、东西通行，南北禁行、南北通行，东西禁行、时间加、时间减、切换、确定。

1.4单片机概述

在信息不断发展的现代，电子科技越来越向着集成，一体化发展。

Intel公司发明的单片机不仅仅在体积上实现了缩小化而且更是在实用性方面有了很大的突破。

单片机是采用大规模集成技术把中央处理器CPU，ROM,RAM等等一系列的原件集中到一块硅板上形成一个小型的智能计算机系统[2]。

单片机的一大优势是可以镶嵌进入到各种设备中，其他网络就无法完成这一点的要求。

而现在单片机也向着功能越来越多，部件越来越齐全，功耗越来越小，体积也是越来越小的方向发展。

最早的单片机诞生于1971年，经历了SCM,MCU,SOC三种阶段。

在最早的SCM（单片微型计算机）阶段，研究者们主要致力于研究单片机系统的最佳体系结构，为后来单片机的发展奠定了基础。

MCU（微控制器）阶段，单片机进入了快速发展的阶段，以及开始能够满足各种电路的需求，对于各种外围电路的兼容能力也是越来越强。

发展MCU的重任落在了各种电气，电子厂家的肩上。

发展MCU最有名的应该属Phillips公司了。

SoC嵌入式系统式的独立发展之路，单片机发展的重要因素，就是应用系统如在单片机上更好的而解决，因此，单片机的发展之路自然有了系统化趋势。

随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机系统的设计会得到越来越全面的发展。

所以单片机的理解可以从单片微型计算机，单片微控制器向单片微型系统前进了

单片机经过1、2、3、3代的发展，正朝着多功能、高性能、低电压、低功耗、低价格、大存储容量、强I/O功能及较好的结构兼容性方向发展。

2系统硬件设计

2.1总体电路图

电路仿真图如附件2所示，由按键电路，显示电路和电源接口电路组成。

而按键电路总共有5个不同的按键系统。

设置键接在单片机的P1.0口控制用于设置时间，加键和减键分别连接于单片机的P1.1口和P1.2口用于在设置模式下增加或者减少时间，紧急模式键连接于单片机的P1.3口用于设置不同的模式，还有复位键连接于单片机的RST口用于复位电路。

电源接口电路主要由一个电源按键和电源线接口组成作用是电源的接入。

显示电路由4个数码管和12个LED灯组成主要作用是倒计时的显示和灯的闪烁。

2.2单片机总体设计

1.STC89C52单片机做为控制核心的设计，采用模块化设计，主要包括以下几个模块：

单片机控制系统，按键和显示，倒计时模块等等。

2.STC89C