交通灯控制系统设计正文部分(论文)

通过声音传感器对急救车特殊的鸣叫声的检测，当检测到急救车时把各个路口进入禁行状态，使急救车顺利的通过，达到为人类良好服务的目的。

另外，当采集装置通过红外对管传感器，在禁行时检测到有车辆通过的信号时，直接启动声报警装置，绿灯时可检测车流量并可通过双位数码管显示。

采用倒计时的方案显示各路口目前状态即将转换的时间。

并且可以通过键盘对禁行和放行时间根据需要进行调整。

系统的组成如图所示。

图系统的结构框图长江大学毕业设计正文部第页共页方案设计论证根据设计的基本功能要求，设计方案的选择如下。

电源提供方案的选择为使模块稳定工作，须有可靠电源。

我们考虑了两种电源方案方案采用的稳压电源。

此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用缺点是各模块都采用电源，会使系统复杂。

方案二采用单片机控制模块提供电源。

该方案的优点是系统简明扼要，节约成本缺点是输出功率不高。

鉴于创新和使用不同的技术完成设计，并且的稳压电源技术成熟，大多可以不经任何修改就能正常使用。

综上所述，我们选择第种方案。

键盘方案的选择方案采用矩阵式键盘，此类键盘采用矩阵式行列扫描方式，优点是当按键较多时可降低占用单片机口的数量，缺点为电路复杂，加大了编程难度。

方案二采用式按键，每个按键独占有根口线，每个口的工作状态互不影响，此类键盘采用端口直接扫描方式。

其缺点为当按键较多时占用单片机的口数目较多，优点是电路设计简单，编程相对容易些。

综合考虑两种方案及题目要求，由于本设计只需要复位键和校时键，并没有很复杂的功能键，采用方案二也仅仅需要几个口，系统资源足够用，并且节省口资源，故采用方案二。

信号采集方案的选择信号采集般可以采用以下几种方案方案使用发光二极管和光敏三极管组合。

方案二使用红外发光二极管和接收管组合。

方案三利用激光。

通过对比，在设计中由于是远距离检测，并且该系统是在室外使用，采用发光二极管和光敏三极管组合将受到可见光很大的干扰，因此不能使用方案。

虽然红外光波长比可见光长，受可见光的影响较小，但是红外光也有定的缺点，如大气潮湿的天气雾和云对它有衰减作用。

使用激光可以有效解决以上问题，但激光的使用会增加很大的成本，并且不便于采购。

本次设计主要目的用于理论实践教学使用，因此综合考虑选择了方案，优点是性价比高，便于批量生。

长江大学毕业设计正文部第页共页显示界面方案的选择该系统要完成倒计时状态灯等功能。

基于上述原因，考虑了三种方案方案完全采用数码管显示。

这种方案只显示有限的符号和数码字苻，无法胜任题目要求。

方案二完全采用点阵式显示。

这种方案实现复杂，且须完成大量的软件工作但功能强大，可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等。

方案三采用数码管与点阵相结合的方法因为设计既要求倒计时数字输出，又要求有状态灯输出等，为方便观看并考虑到现实情况，用数码管与灯分别显示时间与提示信息。

这种方案既满足系统功能要求，又减少了系统实现的复杂度。

权衡利弊，第三种方案可互补二方案的优缺，我们决定采用方案三以实现系统的显示功能。

声音采集方案的选择方案采用声音传感器。

这种方案要想实现复杂，尤其是只识别个别声音，不仅需要复杂的硬件电路，还需要繁琐的程序，需要的成本很高。

方案二采用其它器件模拟。

这种方案电路简单，很容易实现，并且不需要很复杂的软件编程。

如利用开关或按键，当按键按下时相当于检测到救护车的声音。

跟本课题结合综合考虑，采用方案二。

芯片简介系列单片机芯片简介系列的推出时的功耗达，而现在的单片机普遍都在左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了互补金属氧化物半导体工艺。

象就采用了即高密度金属氧化物半导体工艺和互补高密度金属氧化物半导体工艺。

虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。

所以这种工艺将是今后段时期单片机发展的主要途径。

其内部结构示意图如下图所示。

长江大学毕业设计正文部第页共页中央处理单元位数据处理测试位，置作方式，即当按键被按下时，键盘接地电路导通，相应口由高电平下降为低电平，系统软件检测到口相应位的电平变化就执行相应的子程序，不同的子程序可以实现不同的功能。

单片机键盘有键盘和矩阵式键盘两种键盘每个口上只接个按键，按键的另端接电源或接地般接地，这种接法程序比较简单且系统更加稳定而矩阵式键盘式接法程序比较复杂，但是占用的少。

根据本设计的需要这里选用了式键盘接法。

式键盘的实现方法是利用单片机口读取口的电平高低来判断是否有键按下。

将常开按键的端接地，另端接个口，程序开始时将此口置于高电平，平时无键按下时口保护高电平。

当有键按下时，此口与地短路迫使口为低电平。

按键释放后，单片机内部的上拉电阻使口仍然保持高电平。

我们所要做的就是在程序中查寻此口的电平状态就可以了解我们是否有按键动作了。

在用单片机对键盘处理的时候涉及到了个重要的过程，那就是键盘的去抖动。

这里说的抖动是机械的抖动，是当键盘在未按到按下的临界区产生的电平不稳定正常现象，并不是我们在按键时通过注意可以避免的。

这种抖动般毫秒之间，这种不稳定电平的抖动时间对于人来说太快了，而对于时钟是微秒的单片机而言则是慢长的。

为了提高系统的稳定，我们必须去除或避开它。

目前的技术有硬件去抖动和软件去抖动，硬件去抖动就是用部分电路对抖动部分加之处理，但是实现的难度较大又会提高了成本。

软件去抖动不是去掉抖动，而是避抖动部分的时间，等键盘稳定了再对其处理。

所以这里选择了软件去抖动，实现法是先查寻按键当有低电平出现时立即延时毫秒以避开抖动经典值为长江大学毕业设计正文部第页共页毫秒，延时结束后再读次口的值，这次的值如果为表示低电平的时间不到毫秒，视为干扰信号。

当读出的值是时则表示有按键按下，调用相应的处理程序。

硬件电路如图所示信号显示驱动电路信号显示采用三极管放大作用是通过小电流控制大电流晶体三极管是种电流控制元件。

发射区与基区之间形成的结称为发射结，而集电区与基区形成的结称为集电结。

晶体三极管按材料分常见的有两种锗管和硅管。

而每种又有和两种结构形式，使用最多的是硅和两种，两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，三极管工作在放大区时，三极管发射结处于正偏而集电结处于反偏，集电极电流受基极电流的控制，的变化量与变化量之比称作三极管的交流电流放大倍数，表示变化量。

在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。

三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫做集电极，基极，发射极。

分成和两种。

我们仅以三极管的共发射极放大电路为图键控电路长江大学毕业设计正文部第页共页例来说明下三极管放大电路的基本原理。

图三极管电路图图三极管放大电路原理图长江大学毕业设计正文部第页共页下面的分析仅对于型硅三极管。

如上图所示，我们把从基极流至发射极的电流叫做基极电流把从集电极流至发射极的电流叫做集电极电流。

这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极上就用了个箭头来表示电流的方向。

三极管的放大作用就是集电极电流受基极电流的控制假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话，并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足定的比例关系集电极电流的变化量是基极电流变化量的倍，即电流变化被放大了倍，所以我们把叫做三极管的放大倍数般远大于，例如几十，几百。

如果我们将个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流的变化，的变化被放大后，导致了很大的变化。

如果集电极电流是流过个电阻的，那么根据电压计算公式可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。

我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。

显示模块整个交通灯倒计时显示和车流量显示，用四个八段共阴极体化数码管显示，其中两位为倒计时显示，另外两位为车流量显示以个发光二极管模拟双向十字路口的红黄绿灯，该电路含有数据锁存器和限流电阻，可使交通灯正常工作。

显示模块电路如图所示。

图中为双向晶闸管，当门极为高电平时晶闸管导通，该支路指示灯亮当门极为低电平时晶闸管关断，该支路指示灯灭。

长江大学毕业设计正文部第页共页信号灯显示电路数码管显示电路图交通灯控制系统显示电路长江大学毕业设计正文部第页共页系统硬件设计选用设备单片机片，并行通用接口芯片片，三片，共阴极的八段四数码管体化片，双向晶闸管三片，三端稳压电源个，红黄绿交通灯各两个，开关键盘导线若干。

系统的总电路如见附录所示。

系统工作原理开关键盘输入交通灯初始时间，通过单片机口输入到系统。

由单片机的定时器每秒钟通过口向的数据口送信息，由的口显示红绿黄灯的燃亮情况由的口显示每个灯的燃亮时间。

通过开关键盘设置各个信号灯的燃亮时间当东西方向放行南北方向禁行时，东西方向绿灯亮秒，然后黄灯亮秒，南北方向红灯亮秒当南北方向放行东西方向禁行时，南北方向绿灯亮秒，然后黄灯亮秒，东西方向红灯亮秒。

由的口向的数据口输出。

通过单片机的位来控制系统是工作或设置初值，当牌位就对系统进行初始化，为系统就开始工作。

红灯倒计时时，当有车辆闯红灯，启动蜂鸣器进行报警，后恢复正常。

增加每次绿灯时间车流量检测的功能，双位数码管显示车流量，直到下次绿灯时间重新记入。

绿灯时间倒计时完毕，重新循环。

交通管理方案东西南北两干道交于个十字路口，各干道有组红黄绿三色的指示灯，指挥车辆和行人安全通行。

红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。

黄灯亮提示人们注意红绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为东西南北两干道的