畢業論文—交通燈控制系統(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ，通過軟件使所有紅燈亮，路口車輛禁行，行人通行，直至緊急情況結束后再轉成常規的自動狀態。2．2．5倒計時計數功能及其實現本系統使用數碼管完成倒計時顯示功能。以南北方向為例，數碼管顯示的數值從綠燈的設置時間最大值往下減，每秒鐘減1，一直減到0。然后又從紅燈的設置時間最大值往下減，一直減到0。接下來又顯示綠燈時間，如此循環。系統共有4 個二位的LED 數碼管，分別放置在模擬交通燈控制板上的四個路口。因為相同直線方向上的數碼管應該顯示同樣的內容，所以我們可以把它們同樣對待。也就是說各個方向的數碼管個位（把數碼管第二位定義為個位，第一位定義為十位）用一根信號線控制，十位用另一根信號線控制。這里采用動態顯示。考慮到單片機的P1口驅動數碼管七位段碼的能力，我們利用一片74LS245芯片來作為數碼管的位驅動芯片。經實驗證明，該8路同相三態雙向總線收發器芯片的驅動能力完全可以滿足本設計的顯示要求。第3部分 系統軟件設計硬件平臺結構一旦確定，大的功能框架即形成。軟件在硬件平臺上構筑，完成各部分硬件的控制和協調。系統功能是由軟硬件共同實現的，由于軟件的可伸縮性，最終實現的系統功能可強可弱，差別可能很大。因此，軟件是本系統的靈魂。軟件采用模塊化設計方法，不僅易于編程和調試，也可減小軟件故障率和提高軟件的可靠性。同時，對軟件進行全面測試也是檢驗錯誤排除故障的重要手段。3．1 軟件總體流程圖軟件總體設計及流程圖見圖31，主要完成各部分的軟件控制和協調。本系統主程序模塊主要完成的工作是對系統的初始化，發送顯示數據，同時對按鍵進行掃描，等待外部中斷，以及根據所需要的功能進行相應的操作。其流程圖如圖31所示。開始初始化掃描外部按鍵狀態判斷當前狀態緊急狀態時間顯示圖31 軟件總體流程圖主程序比較簡單，初始化完成后，調用按鍵掃描程序，取得按鍵狀態，并根據當前系統狀態調用相應的子程序。3．2 軟件主要子程序流程3．2．1 緊急狀態子程序現今社會經濟發展狀況下，我們身邊的交通狀況顯得越來越擁擠。在道路交通突然狀況也越來越多，特別是在車流輛比較集中的十字路口。本設計在緊急狀態下，可以通過緊急狀態手動控制按鍵使所有的LED 都被置為紅燈，車輛禁行、行人通行。緊急情況結束后再轉成自動狀態。狀態轉為正常運行開始按鍵是否按下返回所有LED置為紅色是否圖32 緊急狀態子程序3．2．2 顯示狀態子程序AT89C51初始化四個路口的燈全部點亮按設定的交通方案顯示各路口LED燈的狀態開始倒計時顯示延時返回是否出現緊急狀況所有路口LED置紅色圖32 顯示狀態子程序本設計各路口燈比較多，各通行狀態前文已有描述在此不一一贅述。雖然整個系統LED燈的數量比較多，但各個方向的燈各司其職使交通指揮更加顯而明了。在人為手動復位和初始化的情況下，各路口所有交通燈均點亮。此時若有LED燈出現故障，一目了然，可以及時檢修。若有緊急中斷信號出現，顯示子程序優先處理中斷程序，將所有路口的信號燈置為紅色禁止通行。緊急狀態解除各信號燈再進入正常狀態顯示。第4部分 系統調試分析及結果因本設計本身要求有穩定性高、免維護、抗干擾能力強等功能，系統調試除了驗證數據處理的精度，確保判斷的準確性外，同時必須確認各項功能的正常運行。4．1 電路板實物的制作4．1．1 印刷電路板PCB圖的繪制由于本電路硬件設計中，用單片機的兩個IO口控制各路交通燈的循環點亮。用同一芯片單片機的P1口和P3口的高四位，來控制數碼管的顯示點亮。因此，在同一芯片中，所要接的線路比較多。在硬件的布局中，各位LED燈和數碼管的布局比較固定化，集中分布在所控制的四個路口。因此，若采用雙面PCB板的話，這個電路的布線比較容易實現。但是，現實水平中做雙面板會出現一些焊點接觸不良而導致電路調試過程不易實現。因此，我們決定使用單面板布線。單片面板的布線需要犧牲本設計電路板一部分實際電路的美觀。印制電路板的設計是以電路原理圖為根據，實現電路設計者所需要的功能。印刷電路板的設計主要指版圖設計，需要考慮外部連接的布局、內部電子元件的優化布局、金屬連線和通孔的優化布局、電磁保護、熱耗散等各種因素。優秀的版圖設計可以節約生產成本，達到良好的電路性能和散熱性能。簡單的版圖設計可以用手工實現，復雜的版圖設計需要借助計算機輔助設計（CAD）實現。4．1．2 實物的制作準備工作：打印一份印刷電路PCB；事先購買好實物電路所需的各種元器件；一塊銅板；FeCl3一包；還有其他的基本電子器件和制板工具。●制作過程：我們的印刷電路板制作過程總制板工藝程序：修整板周邊尺寸復制鉆孔定位貼膠腐蝕清洗去膠細砂紙擦光亮涂松香水。 ,再把打印出來的印刷電路PCB復寫紙將布線圖復制到復銅板上。 、定位口，再進行貼膠（或上油漆）。 ，應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銅板粘貼得更加牢靠。必要時還可用吹風筒加熱，可使用權貼膠粘度加強，由于所用的貼膠具很好的粘性，而且膠紙又薄，故采用這種貼膠進行制板，效果較好，一般是不須再作加熱處理。 ，腐蝕速度與腐蝕液的濃度，溫度及腐蝕過程中采取抖動有關，為保證制板質量及提高腐蝕速度，我們采用了抖動和加熱的方法。 ，應用自來水沖洗干凈，并將膠紙去掉，把印刷板抹干。 ，然后立即涂上松香溶液。（涂松香水時應將印刷電路板傾斜放軒再涂以松香水，以免松香水經鉆孔流至背面）。 附注： (1)松香水的作用是防氧化，助焊及增加焊點的光亮度等；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，其濃度應適中，以用感有一定粘性即可。 (2)三氯化鐵溶液對人體皮膚不會有不良影響，但三氯化若搞到衣服上或地面上，尋是難以洗掉的，所以使用時我們是特別小心的。 制板心得：我們在制板過程中。，比如焊跳線的時候，由于接線太多，而且是手工焊接，并且焊接設備不好，烙鐵頭高溫下容易老化氧化和溫度不可控制。因此導致焊盤脫落，原件燙傷等原因導致報廢了好幾塊板子。此外，有些焊盤太小并且有損壞跡象，所以焊接很不方便。但為了不出現虛焊，卻花了很長時間去焊，有些焊點并不是很美觀。，有時候焊錫會不小心將相鄰的兩根引線短路。所以，此次做板積累了一些經驗，主要是，再次做板的時候一定要注意PCB的引線之間的距離不能設置太近。因為我們是手工制作，精度和密度都必須有一個自由度和能力所及的范圍，并且考慮到手工制板的局限性和線路過細密導致的氧化和短路故障。我們擁有了這些寶貴的經驗，相信今后制板，一定會完美保證電路的實現！4．2 系統硬件調試在設計過程中，我們使用了proteus硬件仿真軟件對該設計的硬件電路進行了實物功能仿真，仿真效果良好。實物交通燈控制系統的PCB電路板焊接工作量非常大，電路安裝完成后，首先進行檢查，即確認電路無虛焊，無短路，無斷路，集成元件安裝是否正確，之后進行電路功能模塊的分級調試，根據電路功能逐級進行：通行方式功能調試：包括對四種通行方式控制調試，行人和行車方向指示燈亮度和驅動電路調試；倒計時功能調試：數碼管亮度調試；復位和緊急情況手動控制功能調試。 4．3 系統軟件調試本系統的軟件系統很大，選用一般的偉福仿真器對程序進行編寫和調試。除了語法差錯外，當確認程序沒問題時，通過直接下載到單片機來調試。采取的是自下到上的調試方法，即單獨調試好每一個模塊，然后再連接成一個完整的系統，最后完成一個完整的系統調試。4．4 系統總體調試系統做好后，進行系統的完整調試。主要任務是檢驗實現的功能及其效果并校正誤差。測試一開始，我們就發現了系統出現了兩個問題：一是有一部分交通燈亮度不夠，所發出來的光非常的微弱以致于幾乎感覺不到它的亮度；二是數碼管不工作，沒有時間顯示。這與設計的要求完全不符。為了找出這個問題和解決方法，我們查找了電路的輸出各部分的輸出電平。發現了一個現象，我們采用的數碼管是共陰極數碼。而控制數碼段顯示的P1口輸出的是高電平。經多方查閱資料，解決第二個問題可以有兩個解決方法。其一，將硬件電路作修改，將數碼管換成共陽極的數碼管。這樣數碼管就可以正常進行時間顯示了