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單片機(jī)交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（精選7篇）
在日常生活中，交通燈是一項(xiàng)必不可少的公共設(shè)施，可以維護(hù)道路的暢通和交通的秩序。如若交通燈發(fā)生故障，那么后果可想而知。因此，交通燈的正常工作就顯得尤為重要。由于交通燈對(duì)于公共安全的重要性，本文基于51單片機(jī)模擬雙向交通燈的設(shè)計(jì)。下面是小編整理的單片機(jī)交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)，歡迎來(lái)參考！
單片機(jī)交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 1
一、交通燈的設(shè)計(jì)要求
雙向交通燈紅、黃、綠燈對(duì)應(yīng)相同，紅燈5s，黃燈1s，綠燈5s。當(dāng)有急救車到達(dá)時(shí)，雙向交通信號(hào)為全紅，以便讓急救車通過(guò)。假定急救車通過(guò)路口時(shí)間為10s，急救車通過(guò)后，交通燈恢復(fù)中斷前狀態(tài)。
二、AT89C51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)介紹
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中止當(dāng)前的正常工作，轉(zhuǎn)入處理突發(fā)事件，等到突發(fā)事件處理完畢之后，再回到原來(lái)被中斷的地方，繼續(xù)原來(lái)的工作，這樣的整個(gè)過(guò)程稱為中斷。能夠?qū)崿F(xiàn)這種功能的部件稱為中斷系統(tǒng)。產(chǎn)生中斷請(qǐng)求的事件稱為中斷源。其中AT89C51單片機(jī)具有5個(gè)中斷源，在本次設(shè)計(jì)中我們采用的是外部事情中斷請(qǐng)求源0，以及T1計(jì)數(shù)溢出事情中斷請(qǐng)求這兩個(gè)中斷源。
三、AT89C51單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器介紹
在單片機(jī)中，通常計(jì)數(shù)器和定時(shí)器設(shè)計(jì)成一個(gè)部件――計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖的周期一定時(shí)，計(jì)數(shù)器就作為定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間就是計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)次數(shù)和計(jì)數(shù)脈沖周期的乘積。在此我們采用的就是計(jì)數(shù)器的這個(gè)定時(shí)功能。
四、交通燈的硬件電路搭建
本次設(shè)計(jì)的硬件電路搭建如圖1。兩路交通燈的6個(gè)燈依次接在51單片機(jī)P1口的P1.0到P1.5，另外在單片機(jī)的P3.2口接一個(gè)按壓式開(kāi)關(guān)作為救護(hù)車到來(lái)時(shí)的中斷源。
五、交通燈的'軟件編程設(shè)計(jì)
中斷部分的程序設(shè)計(jì)。首先，應(yīng)將51單片機(jī)中中斷允許寄存器IE的EA位設(shè)為1，這代表允許中斷源向CPU申請(qǐng)中斷，即CPU開(kāi)放中斷。同時(shí)將IE的EX0位設(shè)為1，這代表允許外中斷0向CPU申請(qǐng)中斷。這樣的話，當(dāng)救護(hù)車來(lái)的時(shí)候，可以借此發(fā)出中斷請(qǐng)求。接下來(lái)，應(yīng)將定時(shí)器控制寄存器TCON的IT0位設(shè)為1，這代表外部中斷0的觸發(fā)方式選擇為邊沿觸發(fā)方式。由于筆者采用了按壓式的開(kāi)關(guān)作為中斷的發(fā)出方式，這樣會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，因此應(yīng)當(dāng)選擇邊沿觸發(fā)方式。定時(shí)部分的程序設(shè)計(jì)。首先，應(yīng)將控制寄存器TCON的TR1位置1，啟動(dòng)定時(shí)器T1計(jì)數(shù)。接下來(lái)，應(yīng)將方式寄存器TMOD的值設(shè)為0x01，使得定時(shí)器T1工作在方式1，即16位定時(shí)/計(jì)數(shù)方式。然后，由于計(jì)時(shí)器的定時(shí)周期是1s，筆者使用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1精確定時(shí)50ms，則20次50ms中斷時(shí)，定時(shí)時(shí)間就是1s。在定時(shí)器中斷部分，筆者采用的是查詢方式，即CPU不斷查詢TF1的狀態(tài)，當(dāng)TF1為1時(shí)，表示50ms定時(shí)已到，在主程序中判斷是否20次50ms定時(shí)已到，如是，則時(shí)間恰好為1s。同時(shí)TF1位軟件清0。根據(jù)公式，當(dāng)定時(shí)時(shí)間為50ms時(shí)，計(jì)數(shù)初值應(yīng)為15536，換算成十六進(jìn)制是3CB0H，即計(jì)數(shù)器T1中TL1的初值為B0H；TH0的初值為3CH。當(dāng)救護(hù)車到來(lái)時(shí)，雙向交通燈置紅，即將雙向交通燈的紅燈所對(duì)應(yīng)的P1口位置1，其他位清0即可。時(shí)間長(zhǎng)短的設(shè)置方法同上。最后，由于雙向交通燈紅燈5s，黃燈1s，綠燈5s，共11個(gè)狀態(tài)，我們利用switch語(yǔ)句為這11個(gè)狀態(tài)分別設(shè)置相應(yīng)P1口的值，再利用一個(gè)循環(huán)即可。
六、結(jié)語(yǔ)
在機(jī)動(dòng)車數(shù)量激增的今天，車輛擁堵、交通崩潰的現(xiàn)象還是時(shí)有發(fā)生的。其原因多半是交通燈時(shí)長(zhǎng)設(shè)置的不合理，抑或無(wú)法根據(jù)一天之內(nèi)不同時(shí)間的車流狀況，對(duì)交通燈的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。因此，合理地設(shè)計(jì)交通系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)于交通燈的適當(dāng)調(diào)試無(wú)疑將會(huì)派上很大用場(chǎng)。
單片機(jī)交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 2
一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義
當(dāng)今社會(huì)，隨著日益增長(zhǎng)的社會(huì)發(fā)展，人們對(duì)于社活的水平也日益提高，不僅在物質(zhì)享受方面有所提高，在精神享受方面也逐漸增長(zhǎng)。最明顯的就是汽車的增長(zhǎng)�，F(xiàn)在幾乎每戶人家都有一輛汽車，以至于道路經(jīng)常堵塞，頻繁出現(xiàn)交通事故。由于這種狀況的出現(xiàn)，這就要求能有效的管理交通，其中十字路口的交通燈起著巨大的作用。因此，交通燈的有效控制能較好的緩解當(dāng)前的交通堵塞壓力。一般的交通燈只有四盞紅綠燈，紅燈禁止，綠燈通行。較好的交通燈不僅有紅黃綠燈，還有可以讓行人通行的行人路燈以及顯示通行方向和時(shí)間的顯示器。其中主干道為雙向的交通線路，垂直的輔路可供行人行走。主干道上的紅綠燈指揮車輛的行駛，輔路上的紅綠燈指揮行人的通行與禁止。但是這種交通燈還是不能滿足當(dāng)前的交通狀況，要使車輛和行人能有條不紊的通行，就需要交通燈能根據(jù)車流量自動(dòng)的調(diào)節(jié)時(shí)間，這樣就可以提高通行的效率。目前國(guó)內(nèi)有一種新型的無(wú)線十字路口交通燈智能感應(yīng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主機(jī)通過(guò)無(wú)線模塊通信得到各方向從機(jī)采集的公路車輛實(shí)時(shí)流量信息并計(jì)算出十字路口交通動(dòng)態(tài)配時(shí)。該系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)固定配時(shí)模式，大大提高了十字路口車輛通行效率，緩解了交通阻塞，具有實(shí)際應(yīng)用前景。
本設(shè)計(jì)采用51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)智能交通燈，該系統(tǒng)由8051單片機(jī)、交通燈顯示、LED倒計(jì)時(shí)、車輛檢測(cè)及調(diào)整、違規(guī)檢測(cè)、緊急處理、時(shí)間模式手動(dòng)設(shè)置等模塊組成。系統(tǒng)除基本交通燈功能外，還具有通行時(shí)間手動(dòng)設(shè)置、可倒計(jì)時(shí)顯示、急車強(qiáng)行通過(guò)、車流量檢測(cè)及調(diào)整、交通異常狀況判別及處理等相關(guān)功能。理論證明該系統(tǒng)能夠簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。
單片機(jī)是一種廣泛應(yīng)用的微處理器技術(shù)。單片機(jī)具有種類繁多、價(jià)格低、功能強(qiáng)大和擴(kuò)展能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。隨著第一代4位單片機(jī)的誕生，在短短三十幾年時(shí)間中，單片機(jī)產(chǎn)品不斷更新，其發(fā)展大致經(jīng)歷了4個(gè)階段。
�。�1）4位單片機(jī)時(shí)代
第一階段是4位單片機(jī)時(shí)代（1970年—1974年），這時(shí)的單片機(jī)已經(jīng)包含多種I/O接口，如并行接口、A/D和D/A轉(zhuǎn)換接口等。這些豐富的I/O接口使得4位單片機(jī)具有很強(qiáng)的控制能力。主要用于收音機(jī)、電視機(jī)和電子玩具等產(chǎn)品中。
�。�2）低中檔8位單片機(jī)時(shí)代
第二階段是中檔8為單片機(jī)時(shí)代（1974年—1978年），Intel公司的MCS-48系列單片機(jī)是主要的代表產(chǎn)品。這時(shí)的單片機(jī)內(nèi)部集成了8位CPU、多個(gè)并行I/O口、8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、小容量的RAM和ROM等。這種單片機(jī)中沒(méi)有集成串行接口，操作仍比較簡(jiǎn)單。
�。�3）高檔8位單片機(jī)時(shí)代
第三階段是高檔8位單片機(jī)時(shí)代（1978年—1983年），以Intel公司的MCS-51系列為典型代表。此時(shí)的單片機(jī)性能比前一代產(chǎn)品有明顯提高，其內(nèi)部增加了串行通信接口，具備多級(jí)中斷處理系統(tǒng)，將定時(shí)器/計(jì)數(shù)器擴(kuò)展為16位，并且擴(kuò)大了RAM和ROM的容量等。這類單片機(jī)功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍極廣，至今仍有一定的應(yīng)用市場(chǎng)。
�。�4）增強(qiáng)型單片機(jī)時(shí)代
第四階段是增強(qiáng)型單片機(jī)時(shí)代及16位單片機(jī)時(shí)代（1983年—至今）。這一階段出現(xiàn)了許多新型的8位增強(qiáng)型單片機(jī)，其工作頻率、內(nèi)部存儲(chǔ)器等都有很大的提升，例如PIC系列單片機(jī)、ARM系列單片機(jī)、AVR系列單片機(jī)、C8051F系列單片機(jī)等。另外有些集成電路廠商還推出了16位單片機(jī)，甚至32位單片機(jī)，其功能越來(lái)越來(lái)強(qiáng)大，集成越來(lái)越來(lái)高。
總的來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在的單片機(jī)產(chǎn)品非常豐富，但4位、8位、16位單片機(jī)均有其各自的.應(yīng)用領(lǐng)域。例如4位單片機(jī)在一些簡(jiǎn)單的家電和玩具使用中使用，8位單片機(jī)在中、小規(guī)模電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中占主流，而高性能的16位單片機(jī)在比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)中得到應(yīng)用。
目前51系列單片機(jī)以其高性能、高速度。體積小、價(jià)格低廉、可重復(fù)編程和方便功能等優(yōu)點(diǎn)，在市場(chǎng)上得到廣泛的應(yīng)用。其主要應(yīng)用于如下幾個(gè)領(lǐng)域：
①家電產(chǎn)品及玩具。由于51系列單片機(jī)價(jià)格低、體積小、控制能力強(qiáng)、功能擴(kuò)展方便等優(yōu)點(diǎn)，使其廣泛應(yīng)用于電視、冰箱、洗衣機(jī)、玩具、家用防盜報(bào)警器等方面。
②機(jī)電一體化設(shè)備。機(jī)電一體化設(shè)備是指將機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，從而產(chǎn)生具有智能化特性的產(chǎn)品，它是現(xiàn)代機(jī)械及電子工業(yè)的主要發(fā)展方向。單片機(jī)可以作為機(jī)電一體化產(chǎn)品的控制，從而簡(jiǎn)化原機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，并擴(kuò)展其功能。
③智能測(cè)量設(shè)備。以前的測(cè)量?jī)x表體積大、功能單一，限制了測(cè)量?jī)x表的發(fā)展。采用單片機(jī)改造各種測(cè)量控制儀表，可以使其體積減少、功能擴(kuò)展，從而產(chǎn)生新一代的智能化儀表，如各種數(shù)字萬(wàn)用表、示波器等。
�、茏詣�(dòng)測(cè)控系統(tǒng)。采用單片機(jī)可以設(shè)計(jì)各種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)等。例如溫度的自動(dòng)控制、電壓電流的數(shù)據(jù)采集。
�、抻�(jì)算機(jī)控制及其通信技術(shù)。51系列單片機(jī)都集成有串行通信接口，可以通過(guò)該借口和計(jì)算機(jī)的串行接口進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的程序控制和通信等。
在51系列單片機(jī)中的AT89S51是一個(gè)低功耗、高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4KBISP（In-systemprogrammable）的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)其，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)。功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。
AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4KBFlash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，32個(gè)外部雙向輸入/輸出I/O口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗WDT電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。
基于51系列單片機(jī)具有如此強(qiáng)大的功能、廣泛的用途和AT89S51的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用AT89S51單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)交通燈，實(shí)現(xiàn)真正的智能化控制，解決當(dāng)前的交通問(wèn)題，保證交通線路的暢通無(wú)阻，改善交通網(wǎng)絡(luò)提高城市的工業(yè)文明水平，減少交通事故的發(fā)生，保障人身安全，延伸生命通道。
二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題：
設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能交通燈。主要有以下幾個(gè)問(wèn)題要解決：
�、貯T89S51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、并行I/O接口、時(shí)鐘電路、中斷系統(tǒng)等其他功能。
�、跍y(cè)量車流量傳感器的工作原理及其選用型號(hào)，數(shù)碼顯示管的接口。
③編寫程序。
�、苣M仿真。
�、葑龀鰧�(shí)物，驗(yàn)證結(jié)果。
三、研究步驟、方法及措施：
1.設(shè)計(jì)一個(gè)總體框架，列出所需器件。
2.深入研究AT89S51單片機(jī)的工作原理。
3.研究傳感器工作原理以及相關(guān)顯示器的工作原理及其接口。
4.編寫程序，進(jìn)行模擬仿真，并做出實(shí)物。
如遇到問(wèn)題參考相關(guān)書籍、向指導(dǎo)老師請(qǐng)教或者上網(wǎng)查詢。
四、參考文獻(xiàn)
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單片機(jī)交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 3
一、設(shè)計(jì)背景與目的
隨著城市交通流量的`不斷增加，高效的交通燈控制系統(tǒng)成為保障道路暢通的重要手段。本設(shè)計(jì)基于 51 單片機(jī)，開(kāi)發(fā)一套基礎(chǔ)交通燈控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)十字路口紅綠黃燈的自動(dòng)切換，旨在掌握單片機(jī)編程與外圍電路設(shè)計(jì)的基本原理，為復(fù)雜交通燈系統(tǒng)開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。
二、總體設(shè)計(jì)方案
核心控制器：選用 STC89C52 單片機(jī)，性價(jià)比高且編程靈活，適合入門級(jí)設(shè)計(jì)。
顯示模塊：采用 LED 燈模擬交通信號(hào)燈，紅、綠、黃燈各 2 組（對(duì)應(yīng)東西、南北方向）。
計(jì)時(shí)模塊：通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)功能，采用 4 位七段數(shù)碼管顯示剩余時(shí)間。
電源模塊：使用 5V 直流電源供電，確保各模塊穩(wěn)定工作。
三、硬件設(shè)計(jì)
單片機(jī)最小系統(tǒng)：包括晶振電路（11.0592MHz）、復(fù)位電路（按鍵復(fù)位），為單片機(jī)提供基本工作條件。
LED 驅(qū)動(dòng)電路：通過(guò)三極管（8050）放大電流驅(qū)動(dòng) LED 燈，避免單片機(jī) I/O 口過(guò)載，電路中串聯(lián)限流電阻保護(hù) LED。
數(shù)碼管顯示電路：采用動(dòng)態(tài)掃描方式控制 4 位數(shù)碼管，通過(guò) 74HC573 鎖存器擴(kuò)展 I/O 口，減少單片機(jī)資源占用。
四、軟件設(shè)計(jì)
主程序流程：初始化后進(jìn)入循環(huán)，依次執(zhí)行東西紅燈 / 南北綠燈、東西紅燈 / 南北黃燈、東西綠燈 / 南北紅燈、東西黃燈 / 南北紅燈的切換邏輯，每個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)固定時(shí)長(zhǎng)（如綠燈 30s、黃燈 5s、紅燈 35s）。
定時(shí)器中斷：利用定時(shí)器 0 實(shí)現(xiàn) 1ms 定時(shí)中斷，累計(jì)計(jì)時(shí)達(dá)到 1s 時(shí)更新數(shù)碼管顯示，同時(shí)判斷是否到達(dá)狀態(tài)切換時(shí)間。
數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)函數(shù)：通過(guò)位選和段選信號(hào)控制數(shù)碼管顯示，將十進(jìn)制時(shí)間轉(zhuǎn)換為 BCD 碼輸出。
五、系統(tǒng)測(cè)試
功能測(cè)試：通電后，交通燈按預(yù)設(shè)邏輯切換，數(shù)碼管準(zhǔn)確顯示剩余時(shí)間，各狀態(tài)切換無(wú)卡頓。
穩(wěn)定性測(cè)試：連續(xù)運(yùn)行 24 小時(shí)，系統(tǒng)無(wú)死機(jī)、亂碼現(xiàn)象，計(jì)時(shí)誤差小于 1s。
六、結(jié)論與展望
本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)交通燈控制功能，硬件電路簡(jiǎn)單可靠，軟件邏輯清晰。后續(xù)可增加行人請(qǐng)求、車流量檢測(cè)等功能，提升系統(tǒng)的實(shí)用性。
單片機(jī)交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 4
一、設(shè)計(jì)背景與目的
傳統(tǒng)交通燈多采用固定時(shí)長(zhǎng)控制，難以滿足行人過(guò)馬路的即時(shí)需求。本設(shè)計(jì)在基礎(chǔ)交通燈系統(tǒng)上增加行人請(qǐng)求功能，通過(guò)按鍵觸發(fā)行人綠燈，提高道路通行的'靈活性與安全性，深化對(duì)人機(jī)交互與中斷處理的理解。
二、總體設(shè)計(jì)方案
核心控制器：沿用 STC89C52 單片機(jī)，兼容基礎(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
新增模塊：行人請(qǐng)求按鍵（東西、南北方向各 1 個(gè)）、行人綠燈 LED 及提示音模塊（蜂鳴器）。
控制邏輯：無(wú)請(qǐng)求時(shí)按固定時(shí)序運(yùn)行；收到請(qǐng)求后，當(dāng)前周期結(jié)束后插入行人綠燈時(shí)間（15s），期間機(jī)動(dòng)車燈保持紅燈。
三、硬件設(shè)計(jì)
按鍵電路：采用獨(dú)立按鍵，通過(guò)上拉電阻連接至單片機(jī) I/O 口，按下時(shí)輸入低電平，觸發(fā)外部中斷 0 和 1。
蜂鳴器驅(qū)動(dòng)：通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)有源蜂鳴器，行人綠燈亮?xí)r發(fā)出提示音（1kHz，持續(xù) 2s），提醒行人注意。
四、軟件設(shè)計(jì)
中斷處理：外部中斷 0（南北行人請(qǐng)求）和中斷 1（東西行人請(qǐng)求）觸發(fā)后，設(shè)置請(qǐng)求標(biāo)志位，主程序檢測(cè)到標(biāo)志位后執(zhí)行行人優(yōu)先邏輯。
狀態(tài)切換優(yōu)化：當(dāng)多個(gè)請(qǐng)求同時(shí)到來(lái)時(shí)，采用排隊(duì)機(jī)制，按請(qǐng)求順序依次響應(yīng)，避免沖突。
計(jì)時(shí)調(diào)整：行人綠燈期間，數(shù)碼管顯示剩余行人通行時(shí)間，結(jié)束前 3s 蜂鳴器間隔報(bào)警。
五、系統(tǒng)測(cè)試
請(qǐng)求響應(yīng)測(cè)試：按下行人按鍵后，系統(tǒng)在當(dāng)前周期結(jié)束后準(zhǔn)確切換至行人綠燈，響應(yīng)延遲小于 1s。
沖突處理測(cè)試：同時(shí)觸發(fā)兩個(gè)方向請(qǐng)求，系統(tǒng)按先后順序響應(yīng)，無(wú)邏輯混亂。
六、結(jié)論與展望
本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了行人與機(jī)動(dòng)車的協(xié)調(diào)控制，中斷處理機(jī)制高效可靠。未來(lái)可采用紅外傳感器替代按鍵，自動(dòng)檢測(cè)行人 presence，進(jìn)一步提升智能化水平。
單片機(jī)交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 5
一、設(shè)計(jì)背景與目的
城市主干道多由多個(gè)交叉路口組成，單一路口控制易導(dǎo)致交通擁堵。本設(shè)計(jì)采用 STM32F103 單片機(jī)，實(shí)現(xiàn) 2 個(gè)相鄰路口的交通燈協(xié)調(diào)控制，通過(guò)同步時(shí)序減少車輛啟停次數(shù)，深入學(xué)習(xí)高性能單片機(jī)的多任務(wù)處理與通信技術(shù)。
二、總體設(shè)計(jì)方案
核心控制器：STM32F103C8T6，具備豐富的 I/O 口和定時(shí)器資源，支持串口通信。
系統(tǒng)架構(gòu)：主路口與從路口各一套交通燈模塊，通過(guò) RS485 總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，主路口統(tǒng)一協(xié)調(diào)時(shí)序。
協(xié)調(diào)邏輯：主路口綠燈亮起 5s 后，從路口綠燈亮起，形成 “綠波帶”，使車輛能連續(xù)通過(guò)兩個(gè)路口。
三、硬件設(shè)計(jì)
通信電路：主從路口通過(guò) MAX485 芯片實(shí)現(xiàn) RS485 通信，傳輸速率 9600bps，確保時(shí)序同步精度。
顯示與控制：每個(gè)路口采用 LED 點(diǎn)陣屏顯示倒計(jì)時(shí)，替代傳統(tǒng)數(shù)碼管，支持更豐富的`信息展示。
四、軟件設(shè)計(jì)
主從通信協(xié)議：主路口定時(shí)發(fā)送同步信號(hào)（包含當(dāng)前狀態(tài)與剩余時(shí)間），從路口接收后調(diào)整本地時(shí)序，偏差超過(guò) 2s 時(shí)強(qiáng)制同步。
多任務(wù)調(diào)度：使用 FreeRTOS 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，將交通燈控制、通信、顯示等功能封裝為獨(dú)立任務(wù)，優(yōu)先級(jí)按重要性排序。
故障處理：通信中斷時(shí)，從路口自動(dòng)切換至本地固定時(shí)序，避免系統(tǒng)癱瘓。
五、系統(tǒng)測(cè)試
同步精度測(cè)試：主從路口狀態(tài)切換偏差小于 500ms，滿足協(xié)調(diào)控制要求。
通信可靠性測(cè)試：模擬線路干擾（插拔接頭），系統(tǒng)恢復(fù)通信后 10s 內(nèi)重新同步。
六、結(jié)論與展望
本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了多路口協(xié)調(diào)控制，STM32 的高性能滿足了復(fù)雜邏輯需求。后續(xù)可擴(kuò)展至更多路口，結(jié)合 GPS 定位實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)綠波帶調(diào)整。
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一、設(shè)計(jì)背景與目的
傳統(tǒng)交通燈全天保持高亮，存在能源浪費(fèi)問(wèn)題。本設(shè)計(jì)引入光照傳感器和車流量檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)交通燈亮度自適應(yīng)調(diào)節(jié)與夜間黃燈閃爍模式，降低能耗的`同時(shí)保證行車安全，探索嵌入式系統(tǒng)在節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用。
二、總體設(shè)計(jì)方案
核心控制器：STC89C52 單片機(jī)，成本低且滿足控制需求。
節(jié)能模塊：
光照傳感器（BH1750）：檢測(cè)環(huán)境亮度，自動(dòng)調(diào)整 LED 亮度（強(qiáng)光下 100% 亮度，弱光下 50%，夜間 20%）。
紅外對(duì)管傳感器：安裝在路口停車線，檢測(cè)車輛存在，無(wú)車時(shí)縮短綠燈時(shí)長(zhǎng)（從 30s 減至 15s）。
夜間模式：23:00-5:00 自動(dòng)切換為黃燈閃爍，提醒車輛減速慢行。
三、硬件設(shè)計(jì)
傳感器接口：BH1750 通過(guò) I2C 總線與單片機(jī)通信，紅外對(duì)管輸出信號(hào)經(jīng)比較器（LM393）整形后輸入單片機(jī)。
LED 調(diào)光電路：采用 PWM（脈沖寬度調(diào)制）技術(shù)，通過(guò)改變單片機(jī)輸出脈沖的占空比調(diào)節(jié) LED 亮度。
四、軟件設(shè)計(jì)
亮度調(diào)節(jié)算法：根據(jù) BH1750 采集的光照值（0-65535lux），分 3 檔設(shè)置 PWM 占空比（100%、50%、20%）。
車流量檢測(cè)邏輯：連續(xù) 3 個(gè)檢測(cè)周期（每個(gè)周期 2s）無(wú)車時(shí)，觸發(fā)綠燈縮短機(jī)制；檢測(cè)到車輛后恢復(fù)默認(rèn)時(shí)長(zhǎng)。
時(shí)間管理：通過(guò)實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊（DS1302）獲取當(dāng)前時(shí)間，判斷是否進(jìn)入夜間模式。
五、系統(tǒng)測(cè)試
節(jié)能效果測(cè)試：與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，日均能耗降低約 40%（按 12 小時(shí)光照、12 小時(shí)弱光計(jì)算）。
適應(yīng)性測(cè)試：光照變化時(shí)，LED 亮度在 1s 內(nèi)完成調(diào)整；車流量變化時(shí)，綠燈時(shí)長(zhǎng)響應(yīng)及時(shí)。
六、結(jié)論與展望
本設(shè)計(jì)通過(guò)智能化控制實(shí)現(xiàn)了顯著節(jié)能，傳感器的引入提升了系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性。未來(lái)可結(jié)合太陽(yáng)能供電，進(jìn)一步減少對(duì)電網(wǎng)的依賴。
單片機(jī)交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 7
一、設(shè)計(jì)背景與目的
交通燈故障可能導(dǎo)致交通事故，傳統(tǒng)系統(tǒng)缺乏實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)制。本設(shè)計(jì)增加故障檢測(cè)功能，對(duì) LED 燈損壞、線路短路等問(wèn)題進(jìn)行診斷并報(bào)警，提高系統(tǒng)可靠性，掌握嵌入式系統(tǒng)的故障診斷方法。
二、總體設(shè)計(jì)方案
核心控制器：STM32F103 單片機(jī)，具備更強(qiáng)的運(yùn)算能力和外設(shè)接口。
故障檢測(cè)模塊：
LED 故障檢測(cè)：通過(guò)檢測(cè) LED 回路電流（串聯(lián)采樣電阻，經(jīng) ADC 轉(zhuǎn)換）判斷燈是否損壞（斷路時(shí)電流為 0，短路時(shí)電流異常增大）。
電源監(jiān)測(cè)：通過(guò)電壓傳感器（LM2596-ADJ）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供電電壓，超出 5V±0.5V 范圍時(shí)報(bào)警。
報(bào)警輸出：蜂鳴器聲光報(bào)警 + GSM 模塊（SIM800L）發(fā)送故障短信至管理人員手機(jī)。
三、硬件設(shè)計(jì)
電流檢測(cè)電路：每個(gè) LED 回路串聯(lián) 0.1Ω 采樣電阻，電壓信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器（OP07）放大后輸入 STM32 的 ADC 接口。
GSM 模塊接口：SIM800L 通過(guò) UART 與單片機(jī)通信，支持短信發(fā)送功能，需外接天線和 SIM 卡。
四、軟件設(shè)計(jì)
故障診斷流程：系統(tǒng)每 5s 進(jìn)行一次全面檢測(cè)，包括：
讀取各 LED 回路電流值，與正常范圍（5-20mA）對(duì)比，超出則判定為故障。
讀取電源電壓值，判斷是否在正常區(qū)間。
檢測(cè)到故障后，記錄故障類型、時(shí)間，觸發(fā)報(bào)警。
報(bào)警優(yōu)先級(jí)：電源故障（最高級(jí)）> 多燈同時(shí)損壞 > 單燈損壞，優(yōu)先級(jí)高的`故障優(yōu)先報(bào)警。
自恢復(fù)機(jī)制：檢測(cè)到輕微故障（如接觸不良導(dǎo)致的瞬間斷路）時(shí)，嘗試重新驅(qū)動(dòng) LED，無(wú)效則判定為永久故障。
五、系統(tǒng)測(cè)試
故障檢測(cè)準(zhǔn)確率：人為模擬 10 種故障（如紅燈斷路、綠燈短路、電壓過(guò)低等），系統(tǒng)均能準(zhǔn)確識(shí)別并報(bào)警，響應(yīng)時(shí)間小于 3s。
報(bào)警可靠性：故障發(fā)生后，蜂鳴器即時(shí)報(bào)警，GSM 模塊在 10s 內(nèi)成功發(fā)送短信（測(cè)試環(huán)境下）。
六、結(jié)論與展望
本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了交通燈的實(shí)時(shí)故障監(jiān)測(cè)與報(bào)警，提高了系統(tǒng)的維護(hù)效率。后續(xù)可增加遠(yuǎn)程控制功能，允許管理人員通過(guò)短信遠(yuǎn)程復(fù)位或臨時(shí)控制交通燈。
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