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(shè)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(xué)生姓名專業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)教育學(xué)號指導(dǎo)教師姓名所學(xué)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?；趩纹瑱C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(yīng)多相位智能型信號機。具體采用哪種類型，應(yīng)根據(jù)其應(yīng)用場合及特點加以確定。其中，第一種類型以其成本低，設(shè)計簡單，安裝及維護方便等特點得到了廣泛應(yīng)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(jì)。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(yuǎn)地區(qū)和經(jīng)濟欠發(fā)達(dá)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)的不斷發(fā)展，一些偏遠(yuǎn)地區(qū)和山路等無電力供應(yīng)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(shè)不到位影響了交通信號燈的應(yīng)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(dǎo)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(shè)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(fù)載之間能量的供給設(shè)計3、交通等的工作方式控制技術(shù)的設(shè)計四、畢業(yè)論文（設(shè)計）的研究方法或技術(shù)路線1.時間發(fā)生器電路的設(shè)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(shè)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(dāng)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(dāng)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(yīng)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(shè)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(dāng)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(dāng)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(dāng)鄉(xiāng)間道無車輛時，保持主干道綠燈亮，鄉(xiāng)間道紅燈亮。當(dāng)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(dāng)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?xí)r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(shè)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(xiàn)與資料1劉宏.吳達(dá)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(yīng)用與展望J.通訊世界,2002.23凌玲.太陽能半導(dǎo)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.