1、华 北 电 力 大 学 成 人 教 育 毕 业 设 计 （ 论 文 ）1毕 业 设 计 (论 文 )论文题目： 交通信号灯控制系统的设计 学生姓名： 周杰伦 学号 911 年级、专业、层次： 09函授站： 二 一 一 年 八 月摘 要本毕业设计主要介绍的是根据国家相关标准和规范对小区供配电系统进行电气设计。华 北 电 力 大 学 成 人 教 育 毕 业 设 计 （ 论 文 ）2其主要内容包括以下几个方面：首先，按单位面积法、单位指标法进行负荷计算。其次，选择降压箱式变电站的形式及位置。最后，根据电压和计算电流选择低压电缆型号和低压配电设备。简要介绍了箱式变电站的防雷与接地，并绘制出相关的电气图
2、纸。最后依据电气施工图纸设计编制出一套施工预算书。关键词：负荷计算；箱式变电站；电缆；接地；预算书近年来，随着我国国民经济的快速发展，我国机动车辆发展迅速，而城镇道路建设由于历史等各种原因相对滞后，交通拥挤和堵塞现象时常出现。如何让利用当今计算机和自动控制技术，有效地疏通交通，提高城镇交通路口的通行能力，减少交通事故是很值华 北 电 力 大 学 成 人 教 育 毕 业 设 计 （ 论 文 ）3得研究的一个话题。目前，国内的交通灯一般设在十字路口，在醒目位置用红绿黄三种颜色的指示灯再加上一个倒计时的显示计时器来控制行车。我国交通法规也对交通指挥信号灯做出规定：（1） 绿灯亮时，准行车辆，行人通行
3、，但转弯的车辆不准妨碍执行的车辆和被放行的行人通行。（2） 黄灯亮时，不准车辆行人通行，但已越过停止线的车辆和已进入人行横道的行人，可以继续通行。（3） 红灯亮时，不准车辆，行人通行。（4） 绿色箭头灯亮时，准行车辆按箭头所示方向通行。（5） 黄灯闪烁时，车辆行人在确保安全的原则下可以通行。信号灯的出现，使交通得到有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力和减少交通事故有明显效果。交通灯显示时序的理论分析下图所示为一种红绿灯规则的状态图。图 4.1 状态 S1 南北直行通行图 4.2 状态 S2 南北左拐通行华 北 电 力 大 学 成 人 教 育 毕 业 设 计 （ 论 文 ）4共四种状态，
4、分别设定为 S1、S2、S3、S4，交通灯以这四种状态为一个周期，循环执行如下图所示：依据上述车辆行驶的状态图，可以列出各个路口灯的逻辑表如下表所示(其中逻辑值“1”代表直行通行，逻辑值“0”代表禁止通行，逻辑值“L”代表左拐通行)：S1 的状态 E S W N逻辑值 0 1 0 1显示时间 正常模式下为 40SS2 的状态 E S W N逻辑值 0 L 0 L显示时间 正常模式下为 20SS3 的状态 E S W N逻辑值 1 0 1 0显示时间 正常模式下为 40S图 4.3 状态 S3 东西直行通行图 4.4 状态 S4 东 西左拐通行图 4.5 交通灯状态循环图华 北 电 力 大 学
5、成 人 教 育 毕 业 设 计 （ 论 文 ）5S4 的状态 E S W N逻辑值 L 0 L 0显示时间 正常模式下为 20S程序就是在上述四种状态下循环转化的。一个周期四个状态，在正常模式下共花4.1 交通管理的方案论证东西、南北两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、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、南北两干道的公共停车时间。设东西道比南北道的车流量大，指示灯燃亮的方案如表 2。60S 5S 80S 5S 东西道 红灯亮 黄灯亮 绿灯亮 黄灯亮 南北道 绿灯亮 黄灯亮 红灯亮 黄灯亮
6、 表 2表 2 说明： （ 1）当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过；南北道为绿灯，此道车辆通过，行人禁止通行。时间为 60 秒。（2）黄灯闪烁 5 秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。 （ 3）当东西方向为绿灯，此道车辆通行；南北方向为红灯，南北道车辆禁止通过，行人通行。时间为 80 秒。 东西方向车流大 通行时间长。（ 4）这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆就能安全畅通的通行。（5）此表可根据车流量动态设定红绿灯初始值。华 北 电 力 大 学 成 人 教 育 毕 业 设 计 （ 论 文 ）6目录摘 要.2相关说明.4第一章 方案论证与设计.5
7、第二章 系统硬件设计.7第三章 系统软件流程图设计.12第四章 系统软件程序设计.16第五章 系统仿真.21第六章 调试与功能说明.22整机电路图.23结束语.24心得体会.25参考文献.26华 北 电 力 大 学 成 人 教 育 毕 业 设 计 （ 论 文 ）7第 1 章 方案论证与设计本设计以单片机为核心，以 LED 数码管作为倒计时指示，根据设计的要求我们考虑了各功能模块的几种设计方案，以求最佳方案，实现实时显示系统各种状态，系统还增设了根据交通拥挤情况可分别设置主干道和次干道的通行时间，以提高效率，缓减交通拥挤。系统总体设计框图如图 1-1 所示。交通灯控制的框图如下图所示，主要有控制
8、电路、按键电路、晶振电路、复位电路、显示电路、电源电路等电路组成。图 1-1 系统总体设计框图一电源提供方案为使模块稳定工作，须有可靠电源。本次设计考虑了两种电源方案：方案一：采用独立的稳压电源。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独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。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。综上所述，选择第二种方案。二显示界面方案该系统要求完成倒计时功能。基于上述原因，本次设计考虑了两种方案：时钟电路复位电路单片机AT89C51红绿灯装置驱动装置 倒计时显示装置华 北 电 力 大 学
9、成 人 教 育 毕 业 设 计 （ 论 文 ）8方案一：完全采用点阵式 LED 显示。这种方案功能强大，可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等，但实现复杂，且须完成大量的软件工作。方案二：完全采用数码管显示。这种方案优点是实现简单，可以完成倒计时功能。缺点是功能较少，只能显示有限的符号和数码字符。根据本设计的要求，方案二已经满足了要求，所以本次设计采用方案二以实现系统的显示.三输入方案这里同样讨论了两种方案：方案一：采用 8155 扩展 I/O 口、键盘及显示等。该方案的优点是使用灵活可编程，并且有 RAM 及计数器。若用该方案，可提供较多 I/O 口,但操作起来稍显复杂。方案二：直接在 I/
10、O 口线上接上按键开关。因为设计时精简和优化了电路，所以剩余的端口资源还比较多。由于该系统是对交通灯及数码管的控制，只需用单片机本身的 I/O 口就可实现，且本身的计数器及 RAM 已经够用，故选择方案二。华 北 电 力 大 学 成 人 教 育 毕 业 设 计 （ 论 文 ）9第 2 章 系统硬件设计一总体设计本设计以单片机为控制核心，采用模块化设计，共分以下几个功能模块：单片机控制系统、键盘及状态显示、倒计时模块等。单片机作为整个硬件系统的核心，它既是协调整机工作的控制器，又是数据处理器。它由单片机振荡电路、复位电路等组成。键盘及状态显示，开关键盘输入交通灯初始时间，通过单片机 P1 输入到
11、系统。系统采用双数码管倒计时计数功能，最大显示数字 99。在交通情况比较特殊的情况下，可以通过 K1、K2、K3 三个按键对对交通灯进行控制。二单片机基本结构1.MCS-52 单片机内部结构8052 单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：2.中央处理器：中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是 8 位数据宽度的处理器，能处理 8 位二进制数据或代码，CPU 负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。3.数据存储
12、器(RAM)8052 内部有 128 个 8 位用户数据存储单元和 128 个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的 RAM 只有 128 个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。华 北 电 力 大 学 成 人 教 育 毕 业 设 计 （ 论 文 ）10图 2-1 单片机 8051 的内部结构4.程序存储器(ROM)：8052 共有 4096 个 8 位掩膜 ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。5.定时/计数器：8052 有两个 16 位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用
13、于控制程序转向。6.并行输入输出(I/O)口：8052 共有 4 组 8 位 I/O 口(P0、 P1、P2 或 P3)，用于对外部数据的传输。7.全双工串行口：8052 内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。8.中断系统：8052 具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有 2 级的优先级别选择。9.时钟电路：8052 内置最高频率达 12MHz 的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8052 单片机需外置振荡电容。10.MCS-52 的引脚说明：MCS-52 系列单片机中的 8031、8051 及 8751 均采用 40Pin 封装的双列直接 DIP 结构，右图是它们的引脚配置，40 个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4 组 8 位共 32 个 I/O 口，中断口线与 P3 口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：11.MCS-52 的引脚说明：
