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基于单片机的交通灯设计方案比较

发表时间：2021/5/25 来源：《文化研究》2021年6月下作者：陈治江陈彦霖张溢珈付雨

[导读] 交通信号灯作为一个用来指挥车辆顺利、畅通通过十字路口的装置与我们的生活紧密的联系在一起。设计交通灯控制电路的方法有很多种，由于数字电子技术的逻辑性很强，用它来设计交通灯的控制电路非常方便。而且数字电子技术芯片只要在一定的范围内输入都能得到稳定的输出，调试简单，电路的工作也比较稳定，本实验就是运用单片机设计出的交通灯。

四川成都西华大学电气与电子信息学院陈治江陈彦霖张溢珈付雨 610039

摘要：交通信号灯作为一个用来指挥车辆顺利、畅通通过十字路口的装置与我们的生活紧密的联系在一起。设计交通灯控制电路的方法有很多种，由于数字电子技术的逻辑性很强，用它来设计交通灯的控制电路非常方便。而且数字电子技术芯片只要在一定的范围内输入都能得到稳定的输出，调试简单，电路的工作也比较稳定，本实验就是运用单片机设计出的交通灯。
关键词：单片机；交通灯；方案比较
        一、绪论
        （一）设计背景
        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。设计交通灯来完成这个需求就显的越加迫切了。
        （二）设计目标
        通过本设计，回顾所学微处理器与微计算机系统基础知识，熟悉练习实用proter软件和proteus软件。为了确保十字路口的行人和车辆顺利、畅通地通过往往采用电子控制的交通信号来进行指挥。
        （三）实施计划
        1.提出设想，初步规划电路的各个部分；
        2.查阅相关资料，选择实现各个模块功能的实际电路案例；
        3.通过Proteus仿真软件将初步设计的电路进行仿真。
        （四）必备条件
        熟练掌握应用proteus软件，扎实的单片机基础知识。确定数码管实现的功能，熟悉设计中运用到的元器件。
        二、总体方案设计
        通过查阅大量相关技术资料，并结合实际电路知识，我们主要提出了两种技术方案来实现系统功能。下面我将首先对这三种方案的组成框图和实现原理分别进行说明，并分析比较它们的特点，然后阐述我们最终选择方案的原因。
        （一）方案比较
        我们设计了两种方案，第一种电路简单，元器件使用较少。第二种考虑了在实际操作中可能遇到的问题，更加贴合在实际操作中使用，电路图更加完善。在比较之下，第二种更加完善。
        1、方案一
        方案一原理框图如图1所示。

图1 方案一的原理框图
        采点用独立的稳压电源,此方案的优点是稳定可靠,且有各种成熟电路可供选用;缺点是会使系统复杂,且可能影响电路点平。完全采用数码管显示。这种方案显示符号和数码字符,系统简单成本低;缺点：功能单一。
        2、方案二
        采用两个锁存器共同连接到P0口，一个充当位选一个充当段选，利用P3.6,P3.7口进行选择。在段选与数码管连接间加入限流电阻，避免电流过大损耗数码管，同理，在位选与数码管之间也同样加入三极管进行限流。在实际制作电路中，可以避免数码管的损耗。
        （二）方案论证
       这两种方案都可以实现模拟交通红绿灯。在proteus仿真中，都可以正常的运转。但是方案二明显优于方案一。虽然在理论中这两个方案都切实可行，但仅仅只是在仿真中得以实现，实际制作电路上必须考虑数码管的损耗问题。方案一电路结构更加的简单，方案二所需要的元器件更多，成本也更加高。
        （三）方案选择
        基于实际电路制作和方案完整性来说，我们选择了方案二。首先方案二使用了锁存器减少了I/O口的使用，有效利用了I/O口。其次，考虑了在实践运用中，数码管比较容易损耗，加入了限流电阻和三极管，利于实际电路的制作。即方案二的更加完善，规避了方案一的弊端。最后，基于成本和简易程度，方案一成本更低，电路连线也更加简单，方案二成本和复杂度都要高于方案一。但是从实现效果来看，方案二最后呈现的效果更加好。
参考文献
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[10]严天峰.单片机应用系统设计与仿真调试[M].北京航天航空大学出版社，2005.
作者简介：
陈治江（2000-）男，彝族，四川省泸州市，本科，研究方向：信息工程
陈彦霖（2000-），男，汉族，湖北省宜昌市，本科，研究方向:信息工程
张溢珈（2000-），女，汉族，四川省成都市，本科，研究方向:信息工程
付雨(2000-），女，汉族，四川省成都市，本科，研究方向:自动化