開題報告--基于單片機控制的太陽能交通燈.doc

畢業(yè)論文（設計）開題報告題目名稱：基于單片機控制的太陽能交通信號燈學生姓名專業(yè)應用電子技術(shù)教育學號指導教師姓名所學專業(yè)電子工程職稱完成期限一、選題的目的意義隨著人們生活水平的提高，越來越多的人就開始在城市生活，開始享受自己美好的人生。但是與此同時我們不能忽略交通問題，尤其是在上下班的高峰期如果沒有控制方向的東西后果將很難想象！所以交通燈在城市是很普遍的一樣控制工具。有了它人們在不違反它的規(guī)則的情況下可以安全的是那個下班。基于單片機控制的太陽能交通信號燈是有太陽能電池板供電，利用單片機實現(xiàn)顯示屏字幕的靜態(tài)、動態(tài)控制、定時顯示和顯示內(nèi)容的控制，既可以實現(xiàn)節(jié)約電能，也能實現(xiàn)無線控制，節(jié)約人力、物力，提高管理水平的目的。城市路口交通信號控制系統(tǒng)大體上分為三種類型：定周期的信號機、多時段且具有無電纜協(xié)調(diào)功能的微電腦型信號機以及聯(lián)網(wǎng)式自適應多相位智能型信號機。具體采用哪種類型，應根據(jù)其應用場合及特點加以確定。其中，第一種類型以其成本低，設計簡單，安裝及維護方便等特點得到了廣泛應用。本文討論的城鄉(xiāng)交通燈控制系統(tǒng)就屬于該種類型。該交通燈控制系統(tǒng)主要由時間發(fā)生器電路、光電檢測電路、控制電路等幾個部分組成。二、目前交通信號燈的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢我國自五十年代起，一些大城市和中等發(fā)展城市就開始使用涂色的白熾燈，作為交通信號燈。它利用交流電，采用簡單的開關(guān)式控制交通信號燈的指示,此項傳統(tǒng)的交通信號指示模式及其改進的產(chǎn)品作為第一代交通信號燈一直延續(xù)了近半個世紀。雖然它有普通白熾燈燈泡的大功耗、低亮度、易損壞性等缺點,但是由于其成本低廉、維修方便、安裝簡便等特點，至今還在一些偏遠地區(qū)和經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)繼續(xù)使用。九十年代初，隨著LED產(chǎn)品及技術(shù)大范圍推廣普及，它以其亮度高、壽命長、低耗電等優(yōu)點率先被交通信號燈所采用。它是由若干LED元件按照信號指示所要求的組合,由交流電變壓整流后供給交通信號燈使用。雖然采用比較危險的強電供電，但由于在市供電地區(qū)內(nèi)取電容易，被目前國內(nèi)大多數(shù)城市所使用，成為第二代交通信號指示燈。由于交通信號燈使用場所的特殊性，同時隨著城市建設的不斷發(fā)展，交通流量對所使用的電源以及配套的智能管理系統(tǒng)有了更進一步的要求，交通信號的控制也由簡單三色指示信號向動態(tài)立體的指揮模式發(fā)展，電子警察，監(jiān)控設施，動態(tài)交通信息顯示屏，無線交通信號傳輸系統(tǒng)和指揮中心交通控制平臺將作為了交通信號燈不可缺少的附屬設施，但是因此產(chǎn)生的巨大耗電量對目前電力緊張的局面無疑是雪上加霜。隨著國家經(jīng)濟建設的不斷發(fā)展，一些偏遠地區(qū)和山路等無電力供應的地區(qū)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裝交通信號燈,但因電網(wǎng)的架設不到位影響了交通信號燈的應用，直接影響到了人民群眾的生命財產(chǎn)安全。太陽光發(fā)電是人類夢寐以求的愿望，是取之不盡用之不竭的資源，利用太陽能作為交通信號燈供電是在這些地區(qū)唯一的方式，同時在倡導節(jié)能、科技、環(huán)保和可持續(xù)再生能源利用的社會形勢下,發(fā)展太陽能交通信號燈是迫在眉睫的問題。研究推廣太陽能交通信號燈一直是國內(nèi)外眾多科技工作者的課題，在發(fā)展初期，由于它的一些尖端技術(shù)沒有更好的辦法解決，以及受到一些材料的高成本因素影響，制約了太陽能交通信號燈相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。近年來,在保定市委市政府全力打造中國電谷的過程中,以及在我市公安交通管理部門和有關(guān)科研院校的大力支持下，維特瑞交通設施公司集多年太陽能交通信號燈及其它太陽能交通安全產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗，對太陽能交通信號燈的研發(fā)取得了重大突破，解決了一些難題，基本滿足了功能需求且成本大大下降。該類產(chǎn)品獲得多項專利證書。它的出現(xiàn)，必定會引起一場交通信號燈的革命化進程，是真正意義上的第三代交通信號燈。三、主要研究內(nèi)容1、如何實現(xiàn)太陽能與電能的轉(zhuǎn)換與存儲2、蓄電池與負載之間能量的供給設計3、交通等的工作方式控制技術(shù)的設計四、畢業(yè)論文（設計）的研究方法或技術(shù)路線1.時間發(fā)生器電路的設計與論證時間發(fā)生器電路由一片74191、時鐘脈沖產(chǎn)生電路和幾個門電路構(gòu)成。時鐘脈沖產(chǎn)生電路用一片555定時器業(yè)構(gòu)成多諧振蕩器，設計脈沖周期為4s,其計算公式為：T1=(2R2+R1)Cln2=0.75.7M1F，以此信號作為74191的CP。74191的四個狀態(tài)輸出端QAQBQCQD可用四個門電路進行譯碼。當QAQBQCQD=0000時，電路輸出低電平信號給D觸發(fā)器和控制電路的IO輸入端；而當QAQBQCQD=1000時，電路輸出高電平信號給黃燈驅(qū)動電路。74191接成減計數(shù)工作狀態(tài)，LD信號由控制電路的O1提供，應將置數(shù)輸入端A、C接高電平Vcc,B、D端接D觸發(fā)器的輸出端，還可根據(jù)D觸發(fā)器的不同輸出狀態(tài)置入數(shù)5和數(shù)15。2.控制電路的設計與論證控制電路主要由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、RC電路和反相器構(gòu)成。該電路有兩個輸入端和三個輸出端。當QAQBQCQD=0000時，輸入端IO為低電平，此時信號將直接經(jīng)O1輸出給LD以進行異步置數(shù)，因此74191的0000狀態(tài)持續(xù)時間很短暫。輸入端I1由光電檢測電路的輸出信號提供，當有車輛時，輸出低電平；無車輛時輸出高電平。輸出信號O1=I1，而輸出信號O2而由I1經(jīng)反相器、RC電路和一單穩(wěn)態(tài)電路得來。O1的作用是當鄉(xiāng)間道無車輛時，保持主干道綠燈亮，鄉(xiāng)間道紅燈亮。當主干道綠燈變亮并檢測到鄉(xiāng)間道有車輛（即I1=0）時，O2觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路并維持主干道綠燈亮66s,即T2=RCln3=1.16M10f=66(s)。3.交通燈控制及驅(qū)動電路交通燈控制電路由一個D觸發(fā)器、一個三輸入或門和兩個反相器組成D觸發(fā)器的作用是在鄉(xiāng)間道非常繁忙時，對紅綠燈的轉(zhuǎn)換進行控制。三輸入端或門的作用是當鄉(xiāng)間道無車輛和主干道綠燈剛亮而鄉(xiāng)間道就有車通過時維持主干道綠燈亮時間大于60s。由于紅綠燈的功率較大（十幾瓦），一般集成門電路無法驅(qū)動，因此需要設計一個特定的驅(qū)動電路，該電路可用功率管和高驅(qū)動能力的電源構(gòu)成。功率管及電源大小可根據(jù)交通燈的功率進行計算。電路仿真時，可用一小燈泡直接接在門電路的后面五、主要參考文獻與資料1劉宏.吳達成等家用太陽能光伏電源系統(tǒng)北京：電子工業(yè)出版社,2007.22岳靜.黃文軒.太陽能電源的應用與展望J.通訊世界,2002.23凌玲.太陽能半導體照明的機遇及前景.新材料產(chǎn)業(yè),2003.114迎接高亮度LED車頭燈照明世代.新電子科技雜志,2006.15劉宏,張曉晶.高亮度白光LED直流照明燈的研究.節(jié)能與環(huán)保,2005.56房小翠,王金鳳.