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1、本本 科科 毕毕 业业 设设 计计(2011 届届)题题 目：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）物理与电子信息工程学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书诚信承诺书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
2、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i目 录摘要I Abstract.II 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 STC89C52.5 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
3、.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 2.5.1 DIY 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23I摘摘 要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
4、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：关键词：STC89C52 单片机；交通灯；太阳能；时间显示IIAbstractWith the development of
5、 society and economy, the enlargement of city scale, the growing urban traffic problem is becoming a major social problem. More and more researchers devote themselves to research the design of the traffic lights, and the traffic light technology is mature. Their presence will help the traffic proble
6、ms of traffic significantly.There are many traffic lights control methods, this system uses a STC89C52 to design a traffic light system,It can reache the basic function of the traffic light and use solar energy as power supply facilities. This system realized the function of red, green, yellow light
7、 cycle light, can be manually set a red light and yellow light time. And can according to the actual situation to all light yellow or red or green light. Is the significance of the system circuit is simple, the cost is low, and use the power supply system of solar energy as its green and environment
8、al protection. Key words:STC89C52 single chip microcomputer; Traffic lights; Solar energy; Time to show31 引言引言经济快速发展,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
9、 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
10、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
11、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
12、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4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
13、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 protel 99se 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
14、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
15、 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。52 系统硬件设计系统硬件设计2.1 总体电路图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
