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红绿灯用于显示每次允许车辆与人通过的时间
太阳能交通信号灯系统设计_能源/化工_工程科技_专业资料。太阳能交通信号灯系统设计 摘 要 本文提出了一种基于太阳能供电电源，以 at89s51 单片 机为控制核心的交通信号灯系统。太阳能发电系统应用转换率较高 的单晶硅做为太阳能电池板，经稳压电路，储
太阳能交通信号灯系统设计 摘 要 本文提出了一种基于太阳能供电电源，以 at89s51 单片 机为控制核心的交通信号灯系统。太阳能发电系统应用转换率较高 的单晶硅做为太阳能电池板，经稳压电路，储能电池与放电电路构 成完的控制系统。同时，应用 ps7219 设计数码管驱动电路，系 统简洁高效，可移植性高，是新能源开发利用的实用性探索 关键词 太阳能；单片机；交通信号灯；ps7219 中图分类号 tk6 文献标识码 a 文章编号 1674-6708 （2011）55-0026-02 0 引言 改革开放以来，我国社会经济的高速发展发展，城市化进程的 不断加快，人民生活水平不断提高，城市人口不断膨胀，私家车拥 有量更是逐年提高。要对交通进行合理的管理和调度，显然交通灯 在其中起着不可或缺的作用。太阳能发电虽受昼夜、晴雨、季节的 影响，但可以分散地进行，所以它适于各家各户分别进行发电，而 且要联接到供电网络上，使得各个家庭在电力富裕时可将其卖给电 力，不足时又可从电力买入。 随着我国技术的发展，在 2006 年，中国有三家太阳能企业进入 了全球前十名，标志着中国将成为全球新能源科技的中心之一，世 界上太阳能光伏的广泛应用，导致了目前缺乏的是原材料的供应和 价格的上涨，我们需要将技术推广的同时，必须采用新的技术，以 便大幅度降低成本，为这一新能源的长远发展提供原动力。 1 系统总体方案 本设计利用 6 个发光二极管模拟十字路口的交通灯，采用为 熟知且基础的 at89s52 单片机作为主控制芯片，另外采用 4 个七段 数码管显示器件，用于显示每次允许车辆与人通过的时间及车辆变 换道路通断许可的时间。同时，为了更加灵活，有效地应对车辆在 道路出现的各种情况，在此设计了 3 个开关 s1、s2、s3，分别用于 模拟主、次干道无车和紧急情况禁止通车。 实际生活中，一般将交通灯安置于十字路口。假设南北方向为 主干道和东西方向为支干道，两条交叉道路上的车辆交替运行，红绿灯主 /支干道每次通行时间均设为 30s、时间可设置修改。运行规则为： 在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮 5s，才能变换运行车道；黄灯亮 时，要求每秒闪亮一次。东西方向、南北方向车道除了有红、黄、 绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用计时的 方法）。一道有车而另一道无车（实验时用开关 k0 和 k1 控制），交 通灯控制系统能立即让有车道放行。有紧急车辆如 120 要求通过时， 系统要能禁止普通车辆通行，a、b 道均为红灯，紧急车由 s3 开关 模拟。整个系统大体可分为硬件和软件两大系统。 1.1 硬件系统 硬件系统包括：太阳能电源电路、时钟电路、复位电路、键盘 与显示电路，中央处理系统组成；系统硬件框图如图 1 所示。 1.2 软件系统 软件系统包括：主程序、外部中断 0 服务程序、红绿灯定时器 0 中断 子程序、定时器 1 中断子、延时子、键盘扫描程序和数码管显示子 程序。 为提高程序的可移植性，软件系统设计部分采用模块化程序设 计，用 c 语言编写。keil 是美国 keil software 出品的 51 系 列兼容单片机 c 语言软件开发系统，与汇编相比，c 语言在功能上、 结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。keil c51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全 windows 界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代 码，就能体会到 keil c51 生成的目标代码效率非常之高，多数语 句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现 高级语言的优势。 2 系统硬件电路设计 2.1 太阳能电源电路 太阳能电池板经阳光照射在电池板的两极产生电位差，电位差， 经微型变压器和稳压管将太阳能电池板的输出电压稳定在 5v，再经 滤波电路向蓄电池充电，同时向系统输出工作电压；为防止蓄电池 过冲，应用 lm324 做电压比较器，当电池充电饱和时，lm324 输出 高电平送入单片机引脚，经中央单片机的处理，红绿灯向继电器发送吸合 信号，继电器得电吸合，通过放电电阻，将过冲的电量放掉； 2.2 时钟电路 时钟电路是单片机控制系统不可或缺的部分。在单片机的系统 应用中，时钟为单片机控制系统提供基准振荡信号，保证系统正常 工作。时钟电路也称作晶体振荡电路，主要由晶振及其外围电路组 成，一般具有典型的电路形式. 2.3 at89s52 单片机 中央处理器采用 atmel 的 at89s52 单片机。at89s52 与 mcs-51 单片机产品指令和引脚完兼容，是一款高性能 cmos8 位微控 制器；使用 atmel 高密度非易失性存储器技术制造，低功耗， 拥有灵巧的 8k bytes isp(in-system programmable)的可反复擦写 1000 次的 flash 只读程序存储器。 使得 at89s52 为众多嵌入式控 制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 2.4 数码管驱动与显示电路 在数码显示电路中，我们以单片机为控制核心，以 ps7219 作为 译码显示驱动，四个数码显示频率值，四个数码管显示相位值。单 片机和 ps7219 采取串行写入方式进行数据传输。 2.5 键盘控制电路 键盘控制电路的作用是向单片机提供外部响应信号，接收处理 器外部所提供的中断请求或接收相应的输入信号，此时，单片机将 跳出主程序，转而执行外部中断所指向的程序，当外部中断程序执 行完毕时，程序返回到原来的主程序命令，继续运行；在此，设定 为外部输入为低电平时执行外部中断。 2.6 系统的软件设计 模块化程序设计由于其流程明确，可移植性高，修改方便，已 经为越来越多的开发者所采用，本交通灯系统的软件设计主要由系 统主程序、定时器中断子程序、延时程序、外部中断子程序、和显 示程序组成。 参考文献 [1]王立欣等.电子技术实验与课程设计.哈尔滨：哈尔滨工
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