畢業(yè)-交通燈控制系統(tǒng)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——畢業(yè)—交通燈控制系統(tǒng)電子工程系

畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

專業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù)年級(jí)：2023級(jí)

姓名畢業(yè)設(shè)計(jì)題目任務(wù)下達(dá)日期設(shè)計(jì)主要內(nèi)容學(xué)號(hào)交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作0810月30日設(shè)計(jì)提交期限09年6月15日指導(dǎo)教師（簽名）硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)及實(shí)物制作1.整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成以AT89C51單片機(jī)為核心，由I/O口擴(kuò)展，LED主要技數(shù)碼管顯示，緊急狀況中斷電路還有復(fù)位電路等組成。2.按鍵控制臺(tái)，可供警察在室內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)視交通狀況。通過(guò)按鍵可設(shè)置\\緊急狀況發(fā)生時(shí)的交通燈狀態(tài)控制人機(jī)界面十分友好。3.系統(tǒng)采用雙數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能，最大顯示數(shù)字99。4.采用MSC-51系列單片機(jī)AT89C51和芯片74LS245為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)。成果提1、設(shè)計(jì)相關(guān)論文一份交形式2、終審實(shí)物一份★08年10月-09年3月收集整理資料設(shè)計(jì)進(jìn)★4月20日前進(jìn)行方案論證及原理設(shè)計(jì)度安排★5月5日-6月10日進(jìn)行實(shí)物制作與調(diào)試★6月10日前提交設(shè)計(jì)論文和實(shí)物教研室看法系主任看法簽名：2023年月日簽名：2023年月日

裝訂線術(shù)參數(shù)指標(biāo)

電子工程系

畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師同組畢業(yè)設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)目的交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作交通信號(hào)燈自動(dòng)指揮系統(tǒng)控制十字路口。本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)AT89C51和芯片74LS245為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)。系統(tǒng)性能穩(wěn)定，意義功能完善，適用于各種交通指揮。第一種方案：采用數(shù)字電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)。用基本的555芯片（利用單穩(wěn)態(tài)實(shí)現(xiàn)定時(shí)），計(jì)數(shù)芯片（如74LS163，74LS160等）完成計(jì)時(shí)功能，結(jié)合基本元件，通過(guò)規(guī)律電路實(shí)現(xiàn)交通燈的功能。裝訂線

方案論證其次種方案：使用單片機(jī)可編程來(lái)實(shí)現(xiàn)交通燈的控制功能。利用單片機(jī)的外圍擴(kuò)展，顯示電路構(gòu)成基本硬件。然后編程實(shí)現(xiàn)對(duì)定時(shí)，控制，顯示電路的控制。論證：根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，方案一造價(jià)相對(duì)低廉，但存在一定的還缺陷，如線性度、靈敏度差等。我們最終選用其次種方案的設(shè)計(jì)思路。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、功能穩(wěn)定、使用便利。時(shí)間安排指導(dǎo)教師看法審核小組看法●08年10月-09年3月收集整理資料●4月20日前進(jìn)行方案論證及原理設(shè)計(jì)●5月5日-6月10日進(jìn)行實(shí)物制作與調(diào)試●6月10日前提交設(shè)計(jì)論文和實(shí)物簽字：2023年月日組長(zhǎng)簽字：2023年月日桂林航天工業(yè)高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作

摘要：道路交通信號(hào)燈是交通安全產(chǎn)品中的一個(gè)類別，是為了加強(qiáng)道路

交通管理，減少交通事故的發(fā)生，提高道路使用效率，改善交通狀況的一種重要工具。適用于十字、丁字等交織路口，由道路交通信號(hào)控制機(jī)控制，指導(dǎo)車(chē)輛和行人安全有序地通行。近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制技術(shù)日益更新。本文將介紹一種基于單片機(jī)控制的交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。交通信號(hào)燈控制方式好多。本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)AT89C51和芯片74LS245為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)性能穩(wěn)定，功能完善，實(shí)用性強(qiáng)。

Abstract:Roadtrafficlightsisasafetyproduct

categories,istoenhanceroadtrafficmanagementandreducetheoccurrenceoftrafficaccidentsandenhanceroaduseefficiencyandimprovethetrafficconditionsofanimportanttool.Applicabletocross,suchasT-intersection,fromroadtrafficsignalcontrolmachinecontrol,guidanceofvehiclesandpedestriantrafficsafetyinanorderlymanner.Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,theapplicationofSCMisatthesametime,increasinglydriventoupdatethetraditionalcontroltechnology.Thisarticlewillintroduceasingle-chipmicrocomputer-basedcontroloftheautomatictrafficsignalcontrolsystem.Manytrafficlightscontrol.ThesystemusesMSC-51seriessingle-chipandchipAT89C51devicesto74LS245-centricdesignofthetrafficlightcontrolsystem.Stableperformanceofthesystem,functional,practical.

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止，黃燈作為紅綠轉(zhuǎn)換的提醒，形象直觀，簡(jiǎn)單明白，更便利控制。

按鍵控制臺(tái)，可供警察在室內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)視交通狀況。通過(guò)按鍵可設(shè)置\\緊急狀況發(fā)生時(shí)的交通燈狀態(tài)控制人機(jī)界面十分友好。

系統(tǒng)采用雙數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能，最大顯示數(shù)字99。

友好的人機(jī)界面、靈活的控制方式、優(yōu)化的物理結(jié)構(gòu)以及豐富的功能是本設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)。

整個(gè)硬件電路組成模塊如圖1；

AT89C51單片機(jī)

I/0口擴(kuò)展

LED數(shù)碼管顯示

中斷系統(tǒng)復(fù)位電路

圖1-1.系統(tǒng)硬件構(gòu)成模塊

1．2．1功能概述

本設(shè)計(jì)由中斷系統(tǒng)、單片機(jī)、LED數(shù)碼顯示模塊和按鍵等構(gòu)成。單片機(jī)是集成的IC芯片AT89C51單片機(jī)，只需根據(jù)實(shí)際選型。其他部分都需要根據(jù)應(yīng)用要求和性能指標(biāo)自行設(shè)計(jì)。

復(fù)位電路LED數(shù)碼顯示電路中斷系統(tǒng)電路AT89C51單片機(jī)鍵盤(pán)控制電路電源穩(wěn)壓控制電路交通燈控制電路程序運(yùn)行指示電路緊急狀況處理電路2

123456NL1Q7NPNABCDEFGpDQ8NPND12VccVcc458329140R125kR115kDRP110111213141516170177Vcc3534U2VCC紅黃綠N1.1紅黃0305N322N200N124WR.1040374LS2451011121314151617040510k20231716151413121110VccB0B1B2B3B4B5B6B7GNDA0A1A2A3A4A5A6A7CEDIR2345678919112345678P10P11P12P13P14P15P16P17P00P01P02P03P04P05P06P0739383736353433320001020304050607123456789綠N1.213A31274LS24500VccINT1INT0E1.2紅黃綠2127202301紅黃綠2527紅黃綠綠黃01紅0035153414T1T001紅黃綠綠黃紅W103E_105042327C3Y02EL4VCC3131EA/VPP20P21P22P23P24P25P26P2702WL2212223242526272820232223242527C1919181830pC212MX1X2C99RESET紅黃27綠黃ABCDEFGpDS1紅37173616202307RDWRGNDRXDTXDALE/PPSEN10113029A1A23029綠30pW21紅黃硬件總體框圖ABCDEFGpDC11U8051綠S224583291綠黃S383291745017紅A120uR410k紅黃A302R110kS4E1.1202721S3S225S1021011121314151617綠A2E_3W3WF.21011121314151617R210k綠黃紅紅24綠黃27綠黃紅01綠黃23綠2702R310k01Q1NPN00Q2NPN黃0001Vcc紅22紅000177紅黃綠紅黃213736030405綠SL3ABCDEFGpD14583291桂林航天工業(yè)高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

101112131415161701772AQ3NPNR85kR75kQ4NPNTitle3534345120504033E_2Vcc2030405072706Q5NPNQ6NPNBR95kR105kSR.23736BR55kSF.1R65kJ2VccJASizeBDate:File:NumberRevision30-Dec-2023SheetofE:\\see\\workdoucument\\學(xué)習(xí)\\畢業(yè)設(shè)計(jì)\\myself\\交D通raw燈n.dBdby:6桂林航天工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

注：以上電路圖為我們所設(shè)計(jì)的交通燈控制系統(tǒng)的具體電路圖，在東南西北四個(gè)方向的LED指示燈，代表四個(gè)方位的交通信號(hào)燈，電路圖的下方是單片機(jī)控制系統(tǒng)。復(fù)位，中斷等子電路。

1、本系統(tǒng)交通燈控制規(guī)則如下：

(1)每個(gè)街口有左拐、右拐、直行及行人四種指示燈。每個(gè)燈有紅、綠、黃三種顏色。自行車(chē)與汽車(chē)共用左拐、右拐和直行燈。

(2)共有四種通行方式：

①車(chē)輛南北直行、各路右拐，南北向行人通行。南北向通行時(shí)間為1分鐘，各路右拐比直行滯后10秒鐘開(kāi)放。

②南北向左拐、各路右拐，行人禁行。通行時(shí)間為1分鐘。

③東西向直行、各路右拐，東西向行人通行。東西向通行時(shí)間為1分鐘，各路右拐比直行滯后10秒鐘開(kāi)放。

④東西向左拐、各路右拐。行人禁行。通行時(shí)間為1分鐘。(3)在通行終止前10秒鐘，綠燈閃爍直至終止。

2、有倒計(jì)時(shí)時(shí)間顯示時(shí)間，紅綠燈切換提前5秒亮黃燈提醒。

3、若交道口出現(xiàn)緊急狀況，交警可手動(dòng)控制：全路口車(chē)輛禁行、行人通行。緊急狀況終止后再轉(zhuǎn)成自動(dòng)狀態(tài)。

第2部分系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2．1交通燈四種通行模式及行車(chē)方向指示

按交通燈控制規(guī)則，每個(gè)街口有左拐、右拐、直行及行人四種指示燈。每個(gè)燈有紅、綠兩種顏色燈。交道口模型如圖2－1所示：

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圖2－1交道口模型圖

4組LED數(shù)碼管依照設(shè)置的通行時(shí)間（各路口默認(rèn)的通行時(shí)間均為1分鐘）進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，并各自進(jìn)行紅、綠燈顯示，共有四種通行方式，分別為：

圖2-2通行方式一示意圖圖2-3通行方式二示意圖

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圖2-4通行方式三示意圖圖2-5通行方式四示意圖

通行方式一：倒計(jì)時(shí)時(shí)間為60s（通行時(shí)間），紅綠燈狀態(tài)為：南北直行：綠；東西直行：紅；各路右拐：綠；左拐：紅；人行道：南北綠，東西紅；各路右拐比直行滯后10秒鐘開(kāi)放。如圖2-2所示。

通行方式二：倒計(jì)時(shí)時(shí)間為60s（通行時(shí)間），紅綠燈狀態(tài)為：南北左拐：綠，各路右拐：綠，所有人行道：紅。如圖2-3所示。

通行方式三：倒計(jì)時(shí)時(shí)間為60s（通行時(shí)間），紅綠燈狀態(tài)為：東西直行：綠，南北直行：紅，各路右拐：綠，左拐：紅，人行道：東西綠，南北紅，各路右拐比直行滯后10秒鐘開(kāi)放。如圖2-4所示。

通行方式四：倒計(jì)時(shí)時(shí)間為60s（通行時(shí)間），紅綠燈狀態(tài)為：東西左拐：綠，各路右拐：綠，所有人行道：紅。如圖2-5所示。

通行默認(rèn)時(shí)間為1分鐘，系統(tǒng)設(shè)置了任意更改功能，一般主干道通行時(shí)間要比次干道要長(zhǎng)一些，可以根據(jù)實(shí)際狀況進(jìn)行調(diào)整，以提高車(chē)輛通過(guò)率，緩減交通壓力。在通行終止前10秒鐘，綠燈閃爍直至終止。

本設(shè)計(jì)選用LED發(fā)光二極管的紅綠燈狀態(tài)用來(lái)指示左右拐、直行等交通指示信息。綠色表示通行，紅色則表示阻止通行。中間綠色燈亮，表示直行，兩邊紅色燈亮，表示阻止通行；左邊綠色燈亮，表示左拐彎；其他紅色燈亮則表示阻止通行和右拐彎。所有指示信息一目了然。

2．2各功能模塊硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

2．2．1行人通行指示及其實(shí)現(xiàn)

人行道的通行采用紅綠兩種顏色的發(fā)光二極管來(lái)指示，其中多加了一個(gè)黃燈作為提醒紅綠轉(zhuǎn)換的提醒標(biāo)志。按規(guī)則，南北車(chē)輛直行的時(shí)間也就是東西路口行

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3.貼完膠后，應(yīng)在板上墊放一張厚張，用手掌在上面壓一壓，其目的是使全

部貼膠與復(fù)銅板粘貼得更加牢靠。必要時(shí)還可用吹風(fēng)筒加熱，可使用權(quán)貼膠粘度加強(qiáng)，由于所用的貼膠具很好的粘性，而且膠紙又薄，故采用這種貼膠進(jìn)行制板，效果較好，一般是不須再作加熱處理。

4.腐蝕一般采用三氯化鐵作腐蝕液，腐蝕速度與腐蝕液的濃度，溫度及腐蝕

過(guò)程中采取抖動(dòng)有關(guān)，為保證制板質(zhì)量及提高腐蝕速度，我們采用了抖動(dòng)和加熱的方法。

5.腐蝕完成后，應(yīng)用自來(lái)水沖洗清白，并將膠紙去掉，把印刷板抹干。

6.用細(xì)砂布將印刷板復(fù)銅面擦至光亮為止，然后馬上涂上松香溶液。（涂松

香水時(shí)應(yīng)將印刷電路板傾斜放軒再涂以松香水，以免松香水經(jīng)鉆孔流至后面）。

附注：

(1)松香水的作用是防氧化，助焊及增加焊點(diǎn)的光亮度等；松香溶液是用松

香粉末與酒精或天尋水按一定比例配制面成，其濃度應(yīng)適中，以用感有一定粘性即可。

(2)三氯化鐵溶液對(duì)人體皮膚不會(huì)有不良影響，但三氯化若搞到衣服上或地

面上，尋是難以洗掉的，所以使用時(shí)我們是特別防備的。

制板心得：我們?cè)谥瓢暹^(guò)程中，

1.首先是PROTEL設(shè)計(jì)的時(shí)候出現(xiàn)的錯(cuò)誤導(dǎo)致印制電路板制作錯(cuò)誤。2.其次是由于設(shè)計(jì)的理論和實(shí)際有誤差導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

3.焊接過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，譬如焊跳線的時(shí)候，由于接線太多，而且是手工焊接，并且焊接設(shè)備不好，烙鐵頭高溫下簡(jiǎn)單老化氧化和溫度不可控制。因此導(dǎo)致焊盤(pán)脫落，原件燙傷等原因?qū)е聢?bào)廢了好幾塊板子。此外，有些焊盤(pán)太小并且有損壞跡象，所以焊接很不便利。但為了不出現(xiàn)虛焊，卻花了很長(zhǎng)時(shí)間去焊，有些焊點(diǎn)并不是很美觀。

4.焊接過(guò)程中，有時(shí)候焊錫會(huì)不防備將相鄰的兩根引線短路。所以，此次做板積累了一些經(jīng)驗(yàn)，主要是，再次做板的時(shí)候一定要注意PCB的引線之間的距離不能設(shè)置太近。由于我們是手工制作，精度和密度都必需有一個(gè)自由度和能力所

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及的范圍，并且考慮到手工制板的局限性和線路過(guò)細(xì)密導(dǎo)致的氧化和短路故障。我們擁有了這些寶貴的經(jīng)驗(yàn)，相信今后制板，一定會(huì)完美保證電路的實(shí)現(xiàn)！

4．2系統(tǒng)硬件調(diào)試

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們使用了proteus硬件仿真軟件對(duì)該設(shè)計(jì)的硬件電路進(jìn)行了實(shí)物功能仿真，仿真效果良好。實(shí)物交通燈控制系統(tǒng)的PCB電路板焊接工作量十分大，電路安裝完成后，首先進(jìn)行檢查，即確認(rèn)電路無(wú)虛焊，無(wú)短路，無(wú)斷路，集成元件安裝是否正確，之后進(jìn)行電路功能模塊的分級(jí)調(diào)試，根據(jù)電路功能逐級(jí)進(jìn)行：通行方式功能調(diào)試：包括對(duì)四種通行方式控制調(diào)試，行人和行車(chē)方向指示燈亮度和驅(qū)動(dòng)電路調(diào)試；倒計(jì)時(shí)功能調(diào)試：數(shù)碼管亮度調(diào)試；復(fù)位和緊急狀況手動(dòng)控制功能調(diào)試。

4．3系統(tǒng)軟件調(diào)試

本系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)很大，選用一般的偉福仿真器對(duì)程序進(jìn)行編寫(xiě)和調(diào)試。除了語(yǔ)法過(guò)錯(cuò)外，當(dāng)確認(rèn)程序沒(méi)問(wèn)題時(shí)，通過(guò)直接下載到單片機(jī)來(lái)調(diào)試。采取的是自下到上的調(diào)試方法，即單獨(dú)調(diào)試好每一個(gè)模塊，然后再連接成一個(gè)完整的系統(tǒng)，最終完成一個(gè)完整的系統(tǒng)調(diào)試。

4．4系統(tǒng)總體調(diào)試

系統(tǒng)做好后，進(jìn)行系統(tǒng)的完整調(diào)試。主要任務(wù)是檢驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的功能及其效果并校正誤差。

測(cè)試一開(kāi)始，我們就發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)出現(xiàn)了兩個(gè)問(wèn)題：一是有一部分交通燈亮度不夠，所發(fā)出來(lái)的光十分的微弱以致于幾乎感覺(jué)不到它的亮度；二是數(shù)碼管不工作，沒(méi)有時(shí)間顯示。這與設(shè)計(jì)的要求完全不符。為了找出這個(gè)問(wèn)題和解決方法，我們查找了電路的輸出各部分的輸出電平。發(fā)現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)象，我們采用的數(shù)碼管是共陰極數(shù)碼。而控制數(shù)碼段顯示的P1口輸出的是高電平。

經(jīng)多方查閱資料，解決其次個(gè)問(wèn)題可以有兩個(gè)解決方法。其一，將硬件電路作修改，將數(shù)碼管換成共陽(yáng)極的數(shù)碼管。這樣數(shù)碼管就可以正常進(jìn)行時(shí)間顯示了。其二，修改程序，讓控制數(shù)碼管段碼的P1輸出的是低電平。若采用修改硬件電路的方法的話，硬件電路就得作變動(dòng)。已經(jīng)布好的線也必需有相應(yīng)的變動(dòng)，操作起來(lái)比較麻煩。所以，我們采用了其次種方法。修改了程序電路中的段碼代碼。再次調(diào)試，依照設(shè)計(jì)要求的指標(biāo)，系統(tǒng)數(shù)碼管電路部分基本能依照預(yù)先設(shè)定的要求來(lái)進(jìn)行倒計(jì)時(shí)的顯示。亮度要求也基本符合預(yù)先設(shè)想。

接下來(lái)還有一個(gè)問(wèn)題有待解決，交通燈亮度不足，以致于部分交通燈只能勉強(qiáng)看得出來(lái)它在亮而已。這明顯不能滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)多方檢測(cè)，我們認(rèn)為這是由于LED燈驅(qū)動(dòng)能力不足引起的亮度弱問(wèn)題。若要修正這個(gè)問(wèn)題，那就得為L(zhǎng)ED燈增