交通灯6-产品说明书

6、产品说明书

摘要
一、产品介绍
- 1.1项目设计
- 1.2设计思路
- 1.3简述工作原理
- 1.4 系统功能
二、产品设计
- 2.1原理图设计
- 2.2 51单片机最小系统
- 2.3按键模块
- 2.4显示模块
- - 2.4.1 LED显示
  - 2.4.2 数码管显示
- 2.5 PCB设计
三.产品效果

摘要

十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用STC89C52单片机以及外围的按键和数码管显示等部件，设计一个基于单片机的交通灯设计。设计通过两位一体共阴极数码管显示，并能通过按键对定时进行设置。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强，让人们简单了解交通灯的工作原理。

关键词： 交通灯，单片机，显示，计时

一、产品介绍

1.1项目设计

当前，大量的信号灯电路正向着数字化、小功率、多样化、方便人、车、路三者关系的协调，多值化方向发展随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。

1.2设计思路

设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体状态如下图所示。说明：黑色表示亮，白色表示灭。交通状态从状态1开始变换，直至状态6然后循环至状1，周而复始，即如图（图2-1）所示：直至状态6然后循环至状态1，通过具体的路口交通灯状态的演示分析我们可以把这四个状态归纳如下：

图6-1交通状态

下面我们可以用图表表示灯状态和行止状态的关系如下：

表6-1交通状态及红绿灯状态

1.3简述工作原理

选用STC89C52系列单片机作为主控芯片，控制LED灯与双位数码管，通过按键给予主控芯片信号，进而调节双位数码管倒计时与LED灯的变换。

1.4 系统功能

模拟基本的交通控制系统，用红绿黄灯表示禁行，通行和等待的信号发生，还能进行倒计时显示。按键可以控制禁行、深夜模式、复位、东西通行、南北通行、时间加、时间减、切换等功能。共四个二位阴极数码管，东南西北各一个显示时间，四个数码管的阴极都接到STC89C51的P1口，外加上拉电阻，起到驱动放大作用。共12个发光二极管，四个路口每个路口各有一个红（禁行）、黄（警告）发光二极管，四个路口的二极管接到P2口，按键接P3口。

二、产品设计

2.1原理图设计

主要包括最小系统、按键模块与显示模块。

图6-2 总原理图

2.2 51单片机最小系统

单片机最小系统，也叫做单片机最小应用系统，是指用最少的原件组成单片机可以工作的系统。单片机最小系统通常由三部分组成：电源、晶振、复位电路。原理图如下：

图6-2 最小系统原理图

电源：DC5V输入，经过自锁开关到主控芯片，再由上拉电阻增强驱动，使输出电压稳定在3.3V左右。
晶振：单片机为数字芯片，正常工作需要一个基本的时钟基准，这个时钟基准由外部晶振电路提供，产生一定频率的方波，用作单片机内部更功能部件按序协调工作的控制信号，其周期称为时钟周期。
复位：按下按键R，可使RST接通VCC，从而达到复位效果，使晶体重置，各寄存器恢复原状。

2.3按键模块

按键模块，当按下按键时，使得芯片引脚接地，输出低电平，从而达到调控作用，原理图如下:

图6-3 按键模块原理图

2.4显示模块

显示模块包含LED显示与数码管显示，原理图如下：

图6-4 显示模块原理图

2.4.1 LED显示

LED英文单词的缩写，主要含义：LED = Light Emitting Diode，发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光；它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。据分析，LED的特点非常明显，寿命长、光效高、辐射低与功耗低。作为目前全球最受瞩目的新一代光源，LED因其高亮度、低热量、长寿命、无毒、可回收再利用等优点，被称为是21世纪最有发展前景的绿色照明光源。我国的LED产业起步于20世纪70年代，经过近40年的发展，产品广泛应用于景观照明和普通照明领域，我国已成为世界第一大照明电器生产国和第二大照明电器出口国。近几年来，随着人们对半导体发光材料研究的不断深入，LED制造工艺的不断进步和新材料（氮化物晶体和荧光粉）的开发和应用，各种颜色的超高亮度LED取得了突破性进展，其发光效率提高了近1000倍，色度方面已实现了可见光波段的所有颜色，其中最重要的是超高亮度白光LED的出现，使LED应用领域跨越至高效率照明光源市场成为可能。曾经有人指出，高亮度LED将是人类继爱迪生发明白炽灯泡后，最伟大的发明之一。交通灯利用发光二极管来显示不同颜色的信号指示灯。

图6-5 LED显示

2.4.2 数码管显示

数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管：按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。由于它的价格便宜使用简单在电器特别是家电领域应用极为广泛。

图 6-6 数码管显示

2.5 PCB设计

三.产品效果

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