开题报告--基于单片机控制的太阳能交通灯.doc

毕业论文（设计）开题报告题目名称：基于单片机控制的太阳能交通信号灯学生姓名专业应用电子技术教育学号指导教师姓名所学专业电子工程职称完成期限一、选题的目的意义随着人们生活水平的提高，越来越多的人就开始在城市生活，开始享受自己美好的人生。但是与此同时我们不能忽略交通问题，尤其是在上下班的高峰期如果没有控制方向的东西后果将很难想象！所以交通灯在城市是很普遍的一样控制工具。有了它人们在不违反它的规则的情况下可以安全的是那个下班。基于单片机控制的太阳能交通信号灯是有太阳能电池板供电，利用单片机实现显示屏字幕的静态、动态控制、定时显示和显示内容的控制，既可以实现节约电能，也能实现无线控制，节约人力、物力，提高管理水平的目的。城市路口交通信号控制系统大体上分为三种类型：定周期的信号机、多时段且具有无电缆协调功能的微电脑型信号机以及联网式自适应多相位智能型信号机。具体采用哪种类型，应根据其应用场合及特点加以确定。其中，第一种类型以其成本低，设计简单，安装及维护方便等特点得到了广泛应用。本文讨论的城乡交通灯控制系统就属于该种类型。该交通灯控制系统主要由时间发生器电路、光电检测电路、控制电路等几个部分组成。二、目前交通信号灯的现状与发展趋势我国自五十年代起，一些大城市和中等发展城市就开始使用涂色的白炽灯，作为交通信号灯。它利用交流电，采用简单的开关式控制交通信号灯的指示,此项传统的交通信号指示模式及其改进的产品作为第一代交通信号灯一直延续了近半个世纪。虽然它有普通白炽灯灯泡的大功耗、低亮度、易损坏性等缺点,但是由于其成本低廉、维修方便、安装简便等特点，至今还在一些偏远地区和经济欠发达地区继续使用。九十年代初，随着LED产品及技术大范围推广普及，它以其亮度高、寿命长、低耗电等优点率先被交通信号灯所采用。它是由若干LED元件按照信号指示所要求的组合,由交流电变压整流后供给交通信号灯使用。虽然采用比较危险的强电供电，但由于在市供电地区内取电容易，被目前国内大多数城市所使用，成为第二代交通信号指示灯。由于交通信号灯使用场所的特殊性，同时随着城市建设的不断发展，交通流量对所使用的电源以及配套的智能管理系统有了更进一步的要求，交通信号的控制也由简单三色指示信号向动态立体的指挥模式发展，电子警察，监控设施，动态交通信息显示屏，无线交通信号传输系统和指挥中心交通控制平台将作为了交通信号灯不可缺少的附属设施，但是因此产生的巨大耗电量对目前电力紧张的局面无疑是雪上加霜。随着国家经济建设的不断发展，一些偏远地区和山路等无电力供应的地区的交通流量也日益增加，一些道路因交通管理的要求迫切需要安装交通信号灯,但因电网的架设不到位影响了交通信号灯的应用，直接影响到了人民群众的生命财产安全。太阳光发电是人类梦寐以求的愿望，是取之不尽用之不竭的资源，利用太阳能作为交通信号灯供电是在这些地区唯一的方式，同时在倡导节能、科技、环保和可持续再生能源利用的社会形势下,发展太阳能交通信号灯是迫在眉睫的问题。研究推广太阳能交通信号灯一直是国内外众多科技工作者的课题，在发展初期，由于它的一些尖端技术没有更好的办法解决，以及受到一些材料的高成本因素影响，制约了太阳能交通信号灯相关技术的发展。近年来,在保定市委市政府全力打造中国电谷的过程中,以及在我市公安交通管理部门和有关科研院校的大力支持下，维特瑞交通设施公司集多年太阳能交通信号灯及其它太阳能交通安全产品研发生产经验，对太阳能交通信号灯的研发取得了重大突破，解决了一些难题，基本满足了功能需求且成本大大下降。该类产品获得多项专利证书。它的出现，必定会引起一场交通信号灯的革命化进程，是真正意义上的第三代交通信号灯。三、主要研究内容1、如何实现太阳能与电能的转换与存储2、蓄电池与负载之间能量的供给设计3、交通等的工作方式控制技术的设计四、毕业论文（设计）的研究方法或技术路线1.时间发生器电路的设计与论证时间发生器电路由一片74191、时钟脉冲产生电路和几个门电路构成。时钟脉冲产生电路用一片555定时器业构成多谐振荡器，设计脉冲周期为4s,其计算公式为：T1=(2R2+R1)Cln2=0.7×5.7M×1F，以此信号作为74191的CP。74191的四个状态输出端QAQBQCQD可用四个门电路进行译码。当QAQBQCQD=0000时，电路输出低电平信号给D触发器和控制电路的IO输入端；而当QAQBQCQD=1000时，电路输出高电平信号给黄灯驱动电路。74191接成减计数工作状态，LD信号由控制电路的O1提供，应将置数输入端A、C接高电平Vcc,B、D端接D触发器的输出端，还可根据D触发器的不同输出状态置入数5和数15。2.控制电路的设计与论证控制电路主要由单稳态触发器、RC电路和反相器构成。该电路有两个输入端和三个输出端。当QAQBQCQD=0000时，输入端IO为低电平，此时信号将直接经O1输出给LD以进行异步置数，因此74191的0000状态持续时间很短暂。输入端I1由光电检测电路的输出信号提供，当有车辆时，输出低电平；无车辆时输出高电平。输出信号O1=I1，而输出信号O2而由I1经反相器、RC电路和一单稳态电路得来。O1的作用是当乡间道无车辆时，保持主干道绿灯亮，乡间道红灯亮。当主干道绿灯变亮并检测到乡间道有车辆（即I1=0）时，O2触发单稳态电路并维持主干道绿灯亮66s,即T2=RCln3=1.1×6M×10f=66(s)。3.交通灯控制及驱动电路交通灯控制电路由一个D触发器、一个三输入或门和两个反相器组成D触发器的作用是在乡间道非常繁忙时，对红绿灯的转换进行控制。三输入端或门的作用是当乡间道无车辆和主干道绿灯刚亮而乡间道就有车通过时维持主干道绿灯亮时间大于60s。由于红绿灯的功率较大（十几瓦），一般集成门电路无法驱动，因此需要设计一个特定的驱动电路，该电路可用功率管和高驱动能力的电源构成。功率管及电源大小可根据交通灯的功率进行计算。电路仿真时，可用一小灯泡直接接在门电路的后面五、主要参考文献与资料1刘宏.吴达成等家用太阳能光伏电源系统北京：电子工业出版社,2007.22岳静.黄文轩.太阳能电源的应用与展望J.通讯世界,2002.23凌玲.太阳能半导体照明的机遇及前景.新材料产业,2003.114迎接高亮度LED车头灯照明世代.新电子科技杂志,2006.15刘宏,张晓晶.高亮度白光LED直流照明灯的研究.节能与环保,2005.56房小翠,王金凤.单片机实用系统设计技术.北京：国防工业出版社，19997凌玉华.单片机原理及应用系统设计.长沙：中南大学出版社，20068蔡振江.单片机原理及应用.北京：电子工业出版社，20079李朝青.单片机原理及接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，2005六、指导教师审批意见签名：年月日