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單片機交通燈畢業(yè)設(shè)計報告（精選7篇）
在日常生活中，交通燈是一項必不可少的公共設(shè)施，可以維護(hù)道路的暢通和交通的秩序。如若交通燈發(fā)生故障，那么后果可想而知。因此，交通燈的正常工作就顯得尤為重要。由于交通燈對于公共安全的重要性，本文基于51單片機模擬雙向交通燈的設(shè)計。下面是小編整理的單片機交通燈畢業(yè)設(shè)計，歡迎來參考！
單片機交通燈畢業(yè)設(shè)計報告 1
一、交通燈的設(shè)計要求
雙向交通燈紅、黃、綠燈對應(yīng)相同，紅燈5s，黃燈1s，綠燈5s。當(dāng)有急救車到達(dá)時，雙向交通信號為全紅，以便讓急救車通過。假定急救車通過路口時間為10s，急救車通過后，交通燈恢復(fù)中斷前狀態(tài)。
二、AT89C51單片機的中斷系統(tǒng)介紹
計算機系統(tǒng)中止當(dāng)前的正常工作，轉(zhuǎn)入處理突發(fā)事件，等到突發(fā)事件處理完畢之后，再回到原來被中斷的地方，繼續(xù)原來的工作，這樣的整個過程稱為中斷。能夠?qū)崿F(xiàn)這種功能的部件稱為中斷系統(tǒng)。產(chǎn)生中斷請求的事件稱為中斷源。其中AT89C51單片機具有5個中斷源，在本次設(shè)計中我們采用的是外部事情中斷請求源0，以及T1計數(shù)溢出事情中斷請求這兩個中斷源。
三、AT89C51單片機的定時/計數(shù)器介紹
在單片機中，通常計數(shù)器和定時器設(shè)計成一個部件――計數(shù)器，當(dāng)計數(shù)脈沖的周期一定時，計數(shù)器就作為定時器，定時時間就是計數(shù)器計數(shù)次數(shù)和計數(shù)脈沖周期的乘積。在此我們采用的就是計數(shù)器的這個定時功能。
四、交通燈的硬件電路搭建
本次設(shè)計的硬件電路搭建如圖1。兩路交通燈的6個燈依次接在51單片機P1口的P1.0到P1.5，另外在單片機的P3.2口接一個按壓式開關(guān)作為救護(hù)車到來時的中斷源。
五、交通燈的'軟件編程設(shè)計
中斷部分的程序設(shè)計。首先，應(yīng)將51單片機中中斷允許寄存器IE的EA位設(shè)為1，這代表允許中斷源向CPU申請中斷，即CPU開放中斷。同時將IE的EX0位設(shè)為1，這代表允許外中斷0向CPU申請中斷。這樣的話，當(dāng)救護(hù)車來的時候，可以借此發(fā)出中斷請求。接下來，應(yīng)將定時器控制寄存器TCON的IT0位設(shè)為1，這代表外部中斷0的觸發(fā)方式選擇為邊沿觸發(fā)方式。由于筆者采用了按壓式的開關(guān)作為中斷的發(fā)出方式，這樣會產(chǎn)生一個脈沖，因此應(yīng)當(dāng)選擇邊沿觸發(fā)方式。定時部分的程序設(shè)計。首先，應(yīng)將控制寄存器TCON的TR1位置1，啟動定時器T1計數(shù)。接下來，應(yīng)將方式寄存器TMOD的值設(shè)為0x01，使得定時器T1工作在方式1，即16位定時/計數(shù)方式。然后，由于計時器的定時周期是1s，筆者使用定時/計數(shù)器T1精確定時50ms，則20次50ms中斷時，定時時間就是1s。在定時器中斷部分，筆者采用的是查詢方式，即CPU不斷查詢TF1的狀態(tài)，當(dāng)TF1為1時，表示50ms定時已到，在主程序中判斷是否20次50ms定時已到，如是，則時間恰好為1s。同時TF1位軟件清0。根據(jù)公式，當(dāng)定時時間為50ms時，計數(shù)初值應(yīng)為15536，換算成十六進(jìn)制是3CB0H，即計數(shù)器T1中TL1的初值為B0H；TH0的初值為3CH。當(dāng)救護(hù)車到來時，雙向交通燈置紅，即將雙向交通燈的紅燈所對應(yīng)的P1口位置1，其他位清0即可。時間長短的設(shè)置方法同上。最后，由于雙向交通燈紅燈5s，黃燈1s，綠燈5s，共11個狀態(tài)，我們利用switch語句為這11個狀態(tài)分別設(shè)置相應(yīng)P1口的值，再利用一個循環(huán)即可。
六、結(jié)語
在機動車數(shù)量激增的今天，車輛擁堵、交通崩潰的現(xiàn)象還是時有發(fā)生的。其原因多半是交通燈時長設(shè)置的不合理，抑或無法根據(jù)一天之內(nèi)不同時間的車流狀況，對交通燈的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。因此，合理地設(shè)計交通系統(tǒng)，同時對于交通燈的適當(dāng)調(diào)試無疑將會派上很大用場。
單片機交通燈畢業(yè)設(shè)計報告 2
一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義
當(dāng)今社會，隨著日益增長的社會發(fā)展，人們對于社活的水平也日益提高，不僅在物質(zhì)享受方面有所提高，在精神享受方面也逐漸增長。最明顯的就是汽車的增長�，F(xiàn)在幾乎每戶人家都有一輛汽車，以至于道路經(jīng)常堵塞，頻繁出現(xiàn)交通事故。由于這種狀況的出現(xiàn)，這就要求能有效的管理交通，其中十字路口的交通燈起著巨大的作用。因此，交通燈的有效控制能較好的緩解當(dāng)前的交通堵塞壓力。一般的交通燈只有四盞紅綠燈，紅燈禁止，綠燈通行。較好的交通燈不僅有紅黃綠燈，還有可以讓行人通行的行人路燈以及顯示通行方向和時間的顯示器。其中主干道為雙向的交通線路，垂直的輔路可供行人行走。主干道上的紅綠燈指揮車輛的行駛，輔路上的紅綠燈指揮行人的通行與禁止。但是這種交通燈還是不能滿足當(dāng)前的交通狀況，要使車輛和行人能有條不紊的通行，就需要交通燈能根據(jù)車流量自動的調(diào)節(jié)時間，這樣就可以提高通行的效率。目前國內(nèi)有一種新型的無線十字路口交通燈智能感應(yīng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主機通過無線模塊通信得到各方向從機采集的公路車輛實時流量信息并計算出十字路口交通動態(tài)配時。該系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)固定配時模式，大大提高了十字路口車輛通行效率，緩解了交通阻塞，具有實際應(yīng)用前景。
本設(shè)計采用51系列單片機設(shè)計智能交通燈，該系統(tǒng)由8051單片機、交通燈顯示、LED倒計時、車輛檢測及調(diào)整、違規(guī)檢測、緊急處理、時間模式手動設(shè)置等模塊組成。系統(tǒng)除基本交通燈功能外，還具有通行時間手動設(shè)置、可倒計時顯示、急車強行通過、車流量檢測及調(diào)整、交通異常狀況判別及處理等相關(guān)功能。理論證明該系統(tǒng)能夠簡單、經(jīng)濟、有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。
單片機是一種廣泛應(yīng)用的微處理器技術(shù)。單片機具有種類繁多、價格低、功能強大和擴展能力強等優(yōu)點。隨著第一代4位單片機的誕生，在短短三十幾年時間中，單片機產(chǎn)品不斷更新，其發(fā)展大致經(jīng)歷了4個階段。
�。�1）4位單片機時代
第一階段是4位單片機時代（1970年—1974年），這時的單片機已經(jīng)包含多種I/O接口，如并行接口、A/D和D/A轉(zhuǎn)換接口等。這些豐富的I/O接口使得4位單片機具有很強的控制能力。主要用于收音機、電視機和電子玩具等產(chǎn)品中。
�。�2）低中檔8位單片機時代
第二階段是中檔8為單片機時代（1974年—1978年），Intel公司的MCS-48系列單片機是主要的代表產(chǎn)品。這時的單片機內(nèi)部集成了8位CPU、多個并行I/O口、8位定時器/計數(shù)器、小容量的RAM和ROM等。這種單片機中沒有集成串行接口，操作仍比較簡單。
�。�3）高檔8位單片機時代
第三階段是高檔8位單片機時代（1978年—1983年），以Intel公司的MCS-51系列為典型代表。此時的單片機性能比前一代產(chǎn)品有明顯提高，其內(nèi)部增加了串行通信接口，具備多級中斷處理系統(tǒng)，將定時器/計數(shù)器擴展為16位，并且擴大了RAM和ROM的容量等。這類單片機功能強，應(yīng)用范圍極廣，至今仍有一定的應(yīng)用市場。
�。�4）增強型單片機時代
第四階段是增強型單片機時代及16位單片機時代（1983年—至今）。這一階段出現(xiàn)了許多新型的8位增強型單片機，其工作頻率、內(nèi)部存儲器等都有很大的提升，例如PIC系列單片機、ARM系列單片機、AVR系列單片機、C8051F系列單片機等。另外有些集成電路廠商還推出了16位單片機，甚至32位單片機，其功能越來越來強大，集成越來越來高。
總的來說，現(xiàn)在的單片機產(chǎn)品非常豐富，但4位、8位、16位單片機均有其各自的.應(yīng)用領(lǐng)域。例如4位單片機在一些簡單的家電和玩具使用中使用，8位單片機在中、小規(guī)模電子設(shè)計領(lǐng)域中占主流，而高性能的16位單片機在比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)中得到應(yīng)用。
目前51系列單片機以其高性能、高速度。體積小、價格低廉、可重復(fù)編程和方便功能等優(yōu)點，在市場上得到廣泛的應(yīng)用。其主要應(yīng)用于如下幾個領(lǐng)域：
①家電產(chǎn)品及玩具。由于51系列單片機價格低、體積小、控制能力強、功能擴展方便等優(yōu)點，使其廣泛應(yīng)用于電視、冰箱、洗衣機、玩具、家用防盜報警器等方面。
②機電一體化設(shè)備。機電一體化設(shè)備是指將機械技術(shù)、微電子技術(shù)和計算機技術(shù)結(jié)合在一起，從而產(chǎn)生具有智能化特性的產(chǎn)品，它是現(xiàn)代機械及電子工業(yè)的主要發(fā)展方向。單片機可以作為機電一體化產(chǎn)品的控制，從而簡化原機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，并擴展其功能。
�、壑悄軠y量設(shè)備。以前的測量儀表體積大、功能單一，限制了測量儀表的發(fā)展。采用單片機改造各種測量控制儀表，可以使其體積減少、功能擴展，從而產(chǎn)生新一代的智能化儀表，如各種數(shù)字萬用表、示波器等。
�、茏詣訙y控系統(tǒng)。采用單片機可以設(shè)計各種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)等。例如溫度的自動控制、電壓電流的數(shù)據(jù)采集。
�、抻嬎銠C控制及其通信技術(shù)。51系列單片機都集成有串行通信接口，可以通過該借口和計算機的串行接口進(jìn)行通信，實現(xiàn)計算機的程序控制和通信等。
在51系列單片機中的AT89S51是一個低功耗、高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4KBISP（In-systemprogrammable）的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲其，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)。功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。
AT89S51具有如下特點：40個引腳，4KBFlash片內(nèi)程序存儲器，128B的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器RAM，32個外部雙向輸入/輸出I/O口，5個中斷優(yōu)先級，2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，看門狗WDT電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。
基于51系列單片機具有如此強大的功能、廣泛的用途和AT89S51的特點，本設(shè)計采用AT89S51單片機來設(shè)計交通燈，實現(xiàn)真正的智能化控制，解決當(dāng)前的交通問題，保證交通線路的暢通無阻，改善交通網(wǎng)絡(luò)提高城市的工業(yè)文明水平，減少交通事故的發(fā)生，保障人身安全，延伸生命通道。
二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題：
設(shè)計一個基于單片機的智能交通燈。主要有以下幾個問題要解決：
�、貯T89S51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)、并行I/O接口、時鐘電路、中斷系統(tǒng)等其他功能。
�、跍y量車流量傳感器的工作原理及其選用型號，數(shù)碼顯示管的接口。
�、劬帉懗绦�。
�、苣M仿真。
�、葑龀鰧嵨铮炞C結(jié)果。
三、研究步驟、方法及措施：
1.設(shè)計一個總體框架，列出所需器件。
2.深入研究AT89S51單片機的工作原理。
3.研究傳感器工作原理以及相關(guān)顯示器的工作原理及其接口。
4.編寫程序，進(jìn)行模擬仿真，并做出實物。
如遇到問題參考相關(guān)書籍、向指導(dǎo)老師請教或者上網(wǎng)查詢。
四、參考文獻(xiàn)
[1]李萍，張池，張勃.AT89S51單片機原理、開發(fā)與應(yīng)用實例[M].北京：中國電力出版社，2008.
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[5]馬鴻文，?陳松立，陳治國，李劍.微計算機應(yīng)用[M].北京:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.
單片機交通燈畢業(yè)設(shè)計報告 3
一、設(shè)計背景與目的
隨著城市交通流量的`不斷增加，高效的交通燈控制系統(tǒng)成為保障道路暢通的重要手段。本設(shè)計基于 51 單片機，開發(fā)一套基礎(chǔ)交通燈控制系統(tǒng)，實現(xiàn)十字路口紅綠黃燈的自動切換，旨在掌握單片機編程與外圍電路設(shè)計的基本原理，為復(fù)雜交通燈系統(tǒng)開發(fā)奠定基礎(chǔ)。
二、總體設(shè)計方案
核心控制器：選用 STC89C52 單片機，性價比高且編程靈活，適合入門級設(shè)計。
顯示模塊：采用 LED 燈模擬交通信號燈，紅、綠、黃燈各 2 組（對應(yīng)東西、南北方向）。
計時模塊：通過單片機內(nèi)部定時器實現(xiàn)倒計時功能，采用 4 位七段數(shù)碼管顯示剩余時間。
電源模塊：使用 5V 直流電源供電，確保各模塊穩(wěn)定工作。
三、硬件設(shè)計
單片機最小系統(tǒng)：包括晶振電路（11.0592MHz）、復(fù)位電路（按鍵復(fù)位），為單片機提供基本工作條件。
LED 驅(qū)動電路：通過三極管（8050）放大電流驅(qū)動 LED 燈，避免單片機 I/O 口過載，電路中串聯(lián)限流電阻保護(hù) LED。
數(shù)碼管顯示電路：采用動態(tài)掃描方式控制 4 位數(shù)碼管，通過 74HC573 鎖存器擴展 I/O 口，減少單片機資源占用。
四、軟件設(shè)計
主程序流程：初始化后進(jìn)入循環(huán)，依次執(zhí)行東西紅燈 / 南北綠燈、東西紅燈 / 南北黃燈、東西綠燈 / 南北紅燈、東西黃燈 / 南北紅燈的切換邏輯，每個狀態(tài)對應(yīng)固定時長（如綠燈 30s、黃燈 5s、紅燈 35s）。
定時器中斷：利用定時器 0 實現(xiàn) 1ms 定時中斷，累計計時達(dá)到 1s 時更新數(shù)碼管顯示，同時判斷是否到達(dá)狀態(tài)切換時間。
數(shù)碼管驅(qū)動函數(shù)：通過位選和段選信號控制數(shù)碼管顯示，將十進(jìn)制時間轉(zhuǎn)換為 BCD 碼輸出。
五、系統(tǒng)測試
功能測試：通電后，交通燈按預(yù)設(shè)邏輯切換，數(shù)碼管準(zhǔn)確顯示剩余時間，各狀態(tài)切換無卡頓。
穩(wěn)定性測試：連續(xù)運行 24 小時，系統(tǒng)無死機、亂碼現(xiàn)象，計時誤差小于 1s。
六、結(jié)論與展望
本設(shè)計實現(xiàn)了基礎(chǔ)交通燈控制功能，硬件電路簡單可靠，軟件邏輯清晰。后續(xù)可增加行人請求、車流量檢測等功能，提升系統(tǒng)的實用性。
單片機交通燈畢業(yè)設(shè)計報告 4
一、設(shè)計背景與目的
傳統(tǒng)交通燈多采用固定時長控制，難以滿足行人過馬路的即時需求。本設(shè)計在基礎(chǔ)交通燈系統(tǒng)上增加行人請求功能，通過按鍵觸發(fā)行人綠燈，提高道路通行的'靈活性與安全性，深化對人機交互與中斷處理的理解。
二、總體設(shè)計方案
核心控制器：沿用 STC89C52 單片機，兼容基礎(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計。
新增模塊：行人請求按鍵（東西、南北方向各 1 個）、行人綠燈 LED 及提示音模塊（蜂鳴器）。
控制邏輯：無請求時按固定時序運行；收到請求后，當(dāng)前周期結(jié)束后插入行人綠燈時間（15s），期間機動車燈保持紅燈。
三、硬件設(shè)計
按鍵電路：采用獨立按鍵，通過上拉電阻連接至單片機 I/O 口，按下時輸入低電平，觸發(fā)外部中斷 0 和 1。
蜂鳴器驅(qū)動：通過三極管驅(qū)動有源蜂鳴器，行人綠燈亮?xí)r發(fā)出提示音（1kHz，持續(xù) 2s），提醒行人注意。
四、軟件設(shè)計
中斷處理：外部中斷 0（南北行人請求）和中斷 1（東西行人請求）觸發(fā)后，設(shè)置請求標(biāo)志位，主程序檢測到標(biāo)志位后執(zhí)行行人優(yōu)先邏輯。
狀態(tài)切換優(yōu)化：當(dāng)多個請求同時到來時，采用排隊機制，按請求順序依次響應(yīng)，避免沖突。
計時調(diào)整：行人綠燈期間，數(shù)碼管顯示剩余行人通行時間，結(jié)束前 3s 蜂鳴器間隔報警。
五、系統(tǒng)測試
請求響應(yīng)測試：按下行人按鍵后，系統(tǒng)在當(dāng)前周期結(jié)束后準(zhǔn)確切換至行人綠燈，響應(yīng)延遲小于 1s。
沖突處理測試：同時觸發(fā)兩個方向請求，系統(tǒng)按先后順序響應(yīng)，無邏輯混亂。
六、結(jié)論與展望
本設(shè)計實現(xiàn)了行人與機動車的協(xié)調(diào)控制，中斷處理機制高效可靠。未來可采用紅外傳感器替代按鍵，自動檢測行人 presence，進(jìn)一步提升智能化水平。
單片機交通燈畢業(yè)設(shè)計報告 5
一、設(shè)計背景與目的
城市主干道多由多個交叉路口組成，單一路口控制易導(dǎo)致交通擁堵。本設(shè)計采用 STM32F103 單片機，實現(xiàn) 2 個相鄰路口的交通燈協(xié)調(diào)控制，通過同步時序減少車輛啟停次數(shù)，深入學(xué)習(xí)高性能單片機的多任務(wù)處理與通信技術(shù)。
二、總體設(shè)計方案
核心控制器：STM32F103C8T6，具備豐富的 I/O 口和定時器資源，支持串口通信。
系統(tǒng)架構(gòu)：主路口與從路口各一套交通燈模塊，通過 RS485 總線實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，主路口統(tǒng)一協(xié)調(diào)時序。
協(xié)調(diào)邏輯：主路口綠燈亮起 5s 后，從路口綠燈亮起，形成 “綠波帶”，使車輛能連續(xù)通過兩個路口。
三、硬件設(shè)計
通信電路：主從路口通過 MAX485 芯片實現(xiàn) RS485 通信，傳輸速率 9600bps，確保時序同步精度。
顯示與控制：每個路口采用 LED 點陣屏顯示倒計時，替代傳統(tǒng)數(shù)碼管，支持更豐富的`信息展示。
四、軟件設(shè)計
主從通信協(xié)議：主路口定時發(fā)送同步信號（包含當(dāng)前狀態(tài)與剩余時間），從路口接收后調(diào)整本地時序，偏差超過 2s 時強制同步。
多任務(wù)調(diào)度：使用 FreeRTOS 實時操作系統(tǒng)，將交通燈控制、通信、顯示等功能封裝為獨立任務(wù)，優(yōu)先級按重要性排序。
故障處理：通信中斷時，從路口自動切換至本地固定時序，避免系統(tǒng)癱瘓。
五、系統(tǒng)測試
同步精度測試：主從路口狀態(tài)切換偏差小于 500ms，滿足協(xié)調(diào)控制要求。
通信可靠性測試：模擬線路干擾（插拔接頭），系統(tǒng)恢復(fù)通信后 10s 內(nèi)重新同步。
六、結(jié)論與展望
本設(shè)計實現(xiàn)了多路口協(xié)調(diào)控制，STM32 的高性能滿足了復(fù)雜邏輯需求。后續(xù)可擴展至更多路口，結(jié)合 GPS 定位實現(xiàn)動態(tài)綠波帶調(diào)整。
單片機交通燈畢業(yè)設(shè)計報告 6
一、設(shè)計背景與目的
傳統(tǒng)交通燈全天保持高亮，存在能源浪費問題。本設(shè)計引入光照傳感器和車流量檢測，實現(xiàn)交通燈亮度自適應(yīng)調(diào)節(jié)與夜間黃燈閃爍模式，降低能耗的`同時保證行車安全，探索嵌入式系統(tǒng)在節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用。
二、總體設(shè)計方案
核心控制器：STC89C52 單片機，成本低且滿足控制需求。
節(jié)能模塊：
光照傳感器（BH1750）：檢測環(huán)境亮度，自動調(diào)整 LED 亮度（強光下 100% 亮度，弱光下 50%，夜間 20%）。
紅外對管傳感器：安裝在路口停車線，檢測車輛存在，無車時縮短綠燈時長（從 30s 減至 15s）。
夜間模式：23:00-5:00 自動切換為黃燈閃爍，提醒車輛減速慢行。
三、硬件設(shè)計
傳感器接口：BH1750 通過 I2C 總線與單片機通信，紅外對管輸出信號經(jīng)比較器（LM393）整形后輸入單片機。
LED 調(diào)光電路：采用 PWM（脈沖寬度調(diào)制）技術(shù)，通過改變單片機輸出脈沖的占空比調(diào)節(jié) LED 亮度。
四、軟件設(shè)計
亮度調(diào)節(jié)算法：根據(jù) BH1750 采集的光照值（0-65535lux），分 3 檔設(shè)置 PWM 占空比（100%、50%、20%）。
車流量檢測邏輯：連續(xù) 3 個檢測周期（每個周期 2s）無車時，觸發(fā)綠燈縮短機制；檢測到車輛后恢復(fù)默認(rèn)時長。
時間管理：通過實時時鐘模塊（DS1302）獲取當(dāng)前時間，判斷是否進(jìn)入夜間模式。
五、系統(tǒng)測試
節(jié)能效果測試：與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，日均能耗降低約 40%（按 12 小時光照、12 小時弱光計算）。
適應(yīng)性測試：光照變化時，LED 亮度在 1s 內(nèi)完成調(diào)整；車流量變化時，綠燈時長響應(yīng)及時。
六、結(jié)論與展望
本設(shè)計通過智能化控制實現(xiàn)了顯著節(jié)能，傳感器的引入提升了系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性。未來可結(jié)合太陽能供電，進(jìn)一步減少對電網(wǎng)的依賴。
單片機交通燈畢業(yè)設(shè)計報告 7
一、設(shè)計背景與目的
交通燈故障可能導(dǎo)致交通事故，傳統(tǒng)系統(tǒng)缺乏實時監(jiān)測機制。本設(shè)計增加故障檢測功能，對 LED 燈損壞、線路短路等問題進(jìn)行診斷并報警，提高系統(tǒng)可靠性，掌握嵌入式系統(tǒng)的故障診斷方法。
二、總體設(shè)計方案
核心控制器：STM32F103 單片機，具備更強的運算能力和外設(shè)接口。
故障檢測模塊：
LED 故障檢測：通過檢測 LED 回路電流（串聯(lián)采樣電阻，經(jīng) ADC 轉(zhuǎn)換）判斷燈是否損壞（斷路時電流為 0，短路時電流異常增大）。
電源監(jiān)測：通過電壓傳感器（LM2596-ADJ）實時監(jiān)測供電電壓，超出 5V±0.5V 范圍時報警。
報警輸出：蜂鳴器聲光報警 + GSM 模塊（SIM800L）發(fā)送故障短信至管理人員手機。
三、硬件設(shè)計
電流檢測電路：每個 LED 回路串聯(lián) 0.1Ω 采樣電阻，電壓信號經(jīng)運算放大器（OP07）放大后輸入 STM32 的 ADC 接口。
GSM 模塊接口：SIM800L 通過 UART 與單片機通信，支持短信發(fā)送功能，需外接天線和 SIM 卡。
四、軟件設(shè)計
故障診斷流程：系統(tǒng)每 5s 進(jìn)行一次全面檢測，包括：
讀取各 LED 回路電流值，與正常范圍（5-20mA）對比，超出則判定為故障。
讀取電源電壓值，判斷是否在正常區(qū)間。
檢測到故障后，記錄故障類型、時間，觸發(fā)報警。
報警優(yōu)先級：電源故障（最高級）> 多燈同時損壞 > 單燈損壞，優(yōu)先級高的`故障優(yōu)先報警。
自恢復(fù)機制：檢測到輕微故障（如接觸不良導(dǎo)致的瞬間斷路）時，嘗試重新驅(qū)動 LED，無效則判定為永久故障。
五、系統(tǒng)測試
故障檢測準(zhǔn)確率：人為模擬 10 種故障（如紅燈斷路、綠燈短路、電壓過低等），系統(tǒng)均能準(zhǔn)確識別并報警，響應(yīng)時間小于 3s。
報警可靠性：故障發(fā)生后，蜂鳴器即時報警，GSM 模塊在 10s 內(nèi)成功發(fā)送短信（測試環(huán)境下）。
六、結(jié)論與展望
本設(shè)計實現(xiàn)了交通燈的實時故障監(jiān)測與報警，提高了系統(tǒng)的維護(hù)效率。后續(xù)可增加遠(yuǎn)程控制功能，允許管理人員通過短信遠(yuǎn)程復(fù)位或臨時控制交通燈。
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