智能交通灯设计-毕业设计

本科生毕业论文（设计）系（院）专业电子信息工程论文题目智能交通灯学生姓名指导教师（姓名及职称）班级学号完成日期：年月智能交通灯设计xx物理与电子工程学院电子信息工程【摘要】在现代社会中，交通灯是交通系统中的重要组成部分，而很多的交通灯都存在一定的缺陷，灯亮的时间很多是固定的，降低了交通运作的效率。本论文以中、小城市为研究对象，结合单片机应用技术和交通工程基础，对智能交通灯系统进行了研究。本文章采用STC89C51单片机的交通灯控制系统，该系统采集在一定时间内经过的车流量，根据车流量的大小而改变红绿灯的时间。该系统抗干扰能力强、成本低、智能控制等特点。【关键词】交通灯车流量倒计时智能控制1目录1.绪论........................................................................21.1.交通灯的发展...........................................................21.2.课题研究的背景.........................................................21.3.课题研究的主要内容.....................................................21.4.课题研究方案.......................................................................................11.4.1.系统总体方案.........................................21.5.课题研究的意义...................................................................................32.单元电路设计.................................................................32.1.单片机概述.............................................................32.2.74HC573芯片简介........................................................42.3.光电开关概述...........................................................42.4.报警电路设计...........................................................52.5.流程图..................................................................62.6.系统设计................................................................73．调试与系统仿真...............................................................83.1.系统仿真................................................................83.2.调试...................................................................12总结与思考....................................................................14[参考文献]....................................................................15附录I系统原理图..............................................................17附录II元器件安装与焊接.......................................................181．元器件的安装...........................................................182．元器件的焊接............................................................18附录III程序设计..............................................................181.程序设计.................................................................18附录IIII元件清单.............................................................3321.绪论1.1.交通灯的发展1858年，英国出现了在早的交通信号灯，通过燃煤的红、蓝的信号灯。1868年，英国出现了煤气信号灯，红色表示停止，绿色表示注意。1914年，美国出现了用电控制的红绿黄等。1918年，出现了带控制的红绿灯。通过压力传感。信号灯是交通史上的一项伟大的发明，对道路的管理有着重要的意义。1.2.课题研究的背景在我们的生活中有很多的交通灯，传统的交通灯主要有一下三方面的缺陷：（1）车辆放行时间相同，车辆多的一方容易出现车辆堆积。（2）当某方向无车时，恰好是该方向上的车辆通行时间。（3）当一方向车流量很大时，不能自动延长绿灯时间，降低了通行的效率。因此，本系统利用红外光电开关检测车流量，根据车流量的大小而控制红绿灯的时间，采用STC89C51单片机进行智能控制。本系统易操控、抗干扰能力强、适用于大多数路口，因此具有很高的价值。1.3.课题研究的主要内容（1）交通灯的原理。（2）交通灯的硬件设计。（3）车流量检测系统。（4）程序设计。1.4.课题研究方案1.4.1.系统总体方案3图1系统总体结构框图1.5.课题研究的意义在当今飞速发展的时代，交通工具对我们有很大的帮助，各种工具的增加，交通堵塞成为一个严重的问题，对于交通的管理成为重要的一部分，交通管理直接影响到交通的效率，本设计根据车流浪的大小智能控制红绿灯的时间，极大的提高了交通效率，减少堵塞，避免堵塞交通事故。2.单元电路设计2.1.单片机概述STC89C51最高工作频率80MHZ，工作在5V电源下，片内含可反复擦除1000次的只读程序存储器，2个16位定时器/计数器，32个I/O口，具有上电自动复位和按键手动复位功能，适应环境能力强，可工作在-75℃到+85℃，STC89C51可直接编程，不需要编程器。图2STC89C51实物图红绿灯显示模块数码管显示模块车流量检测信号STC89C51单片机电源模块42.2.74HC573芯片简介74HC573八路锁存器，属于高新能的COMS器件，在与单片机连接时不需要新的驱动，直接可以使用，74HC573的输出与输入一样，对单片机输出的数据有很好的寄存与输出功能，同时具有一定的保持功能，当输入消失时，输出任然保持一定时间。74HC573特点：输入输出口分布在芯片的两侧，为电路提供简便的接口。为单片机和负载提供传输口。2.3.光电开关概述光电开关广泛应用于各个产业中，光电开关对我们的生活有很大的帮助，不管是军事科技，还是生活电器都大量的使用这些传感器，光电开关对测速、计数、检测物体的存在、检测物体的大小都有着实际的运用。通过与其他传感器的对比，光电开关工作原理简单、成本低、实用价值高、抗干扰能力强，因此广泛应用在自动与半自动的产业中。光电开关通过发射一个脉冲信号，在一定的范围内，如果有物体经过，那么，光信号就会被反射回来，光电开关再将光信号转换为电信号，将电信号送到单片机，经过一定的程序处理，对信号计数，在一定的时间内，单片通过程序处理，根据车流量的多少而改变红绿灯的时间，从而实现智能调节时间。图3红外开关52.4.报警电路设计将蜂鸣器接在P2.2口，蜂鸣器一段接电源，另一端接输入。蜂鸣器是由电磁线圈和振动膜组成，电流进过电磁线圈产生磁场使得振动膜片发出声音，单片机I/O口的电流很小，所以需要电路放大电流，加入一个三极管对电流放大，蜂鸣器才能正常工作。本设计中蜂鸣器有着报警功能，当某一方向上是红灯时，这时如果有车经过，那么本系统就会提出警示，当时绿灯时，报警停止，报警对交通有着重要的作用，时刻提醒人们注意交通安全，对降低交通事故很很大的帮助。图4报警电路62.5.流程图图5流程图开始初始化赋车流量25车流量大于30吗车流量大于20小于30吗车流量小于20吗执行状态1红绿灯计时50秒执行状态2红绿灯计时40秒数码显示执行状态3红绿灯计时30秒noyesno72.6.系统设计图6系统总电路系统说明：接通电源后，首先南北方向绿灯，东西方向红灯，倒计时30秒，当倒计时25秒时，南北方向黄灯，倒计时5秒，5秒后，南北方向红灯，东西方向绿灯。本系统具有更具车流量智能调节红绿灯的时间，红外光电开关对车道上经过的车辆计数，每当一辆车经过是，红外光电开关便接收一个信号，将这个信号送T1口，T1口对信号计数，经过一分钟，T1口将计数送入系统，根据相应的程序调节红绿灯显示的时间。本系统中分三个层次，当计数小于15的时候，进行30秒倒计时，当计数在15到25之间时，进行40秒倒计时，当计数大于25时，进行50秒倒计时。当某一方向红灯时，如果有车辆经过，这时系统将给出警报，蜂鸣器进行报警。同时，智能交通灯有7个按键，在单片机左边第9引脚的是复位引脚，当按下S1时，全部亮红灯，此时是紧急模式，全路禁行，以处理紧急情况；当按下S2时，全部亮绿灯，以备需时之用;当按下S3时，全部亮黄灯；当按下S4时，此时可以测试车流量的数据；当按下S5时，南北通行，而东西禁行；当按下S6时，东西通行，而南北禁行。83．系统仿真与调试3.1.系统仿真图7智能交通灯仿真图当接通电源时，南北方向通行，开始30秒倒计时，东西方向红灯，南北方向倒计时25秒后，亮黄灯，倒计时5秒后，南北方向红灯，东西方向绿灯。图8接源显通电示9当红外光电开关检测车流量小于20辆每分钟时，红路灯倒计时30秒；当红外光电开关检测车流量在20辆到30辆之间时，红路灯倒计时40秒；当红外光电开关检测车流量大于30辆每分钟时，红路灯倒计时50秒。图950S倒计时当按下S1时，全部亮红灯，此时是紧急模式，全路禁行，以处理紧急情况。图10按下S1全路禁行10当按下S2时，全部亮绿灯，以备需时之用。图11按下S2全路绿灯当按下S3时，全部亮黄灯。图12按下S3全路黄灯11当按下S4时，此时可以测试车流量的数据。此时南北车道的车流量为27辆每分钟。图13按下S4车流量统计当按下S5时，南北通行，而东西禁行。图14按下S5南北通行12当按下S6时，东西通行，而南北禁行。图15按下S6东西通行3.2.调试首先在proteus绘制电路图，绘制好电路图，加载程序，红绿灯显示正常，数码管出现乱码。图16电路调试13检查程序，重新加载，同样是乱码。图17电路调试检查硬件，仔细观察电路焊接，没有发现明显的线路问题，用万用表测试，经过几番测试，发现单片机的P0.3口脱焊，P0口正是连接数码管，改正过后再测试，显示正常。图18电路正常显示14总结与思考经过几个月的努力，智能交通灯基本完成了，在这次的实践操作中，我学到了很多书本少很难学到的知识，在焊接电路板的时候遇到很多困难，平时在书本上看到的一个非常简单的单片机在焊接的时候感觉很无力，对各个引脚的连接，感觉很繁杂，一不小心不是接反了，就是脱