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1绪 论
1.1课题研究背景
交通是城市经济活动的命脉，对城市经济发展、人民生活水平的提高起着十分重要的作用。城市交通问题是困扰城市发展、制约城市经济建设的重要因素。城市道路增长的有限与车辆增长的无线这一对矛盾是导致城市交通拥挤的根本原因。城市街道网络上的交通容量的不断增加，表明车辆对道路容量的要求仍然很高，短期内还不可能改变。
1.2课题研究范围及意义
本文提出一种利用单片机自动控制交通灯及时间倒计时显示的方法，将整个系统缩小在一块小小的单片机上，大大提高了产品的经济性和轻便性。设计过程包括硬件电路设计和程序设计两大步骤。硬件电路其结构比较简单，主要包括核心器件单片机、12只二极管组成的模拟交通灯、复位电路、振荡电路、显示数码管模块。单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，本文就用Keil编程，相比硬件设计程序较为复杂，必需同时考虑灯控制、时间显示、紧急开关等问题，并且具有一定的C语言基础和一定的思维能力及逻辑能力。智能交通灯控制系统设计就显示出了它的研究意义。它能根据道路交通拥护，交叉路口经常出现拥堵的情况，利用单片机控制技术，实现道路的最大通行效率。通过单片机课程设计，熟练掌握C语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高动脑和动手的能力。同时通过交通信号灯控制系统的设计，掌握定时/计数器、中断的使用方法，和简单程序的编写，最终提高逻辑抽象能力。
1.3 城市交通的作用
城市是人类从事各类社会、政治、经济和文化的活动中心，在社会发展中起了重要的作用。汽车是这一时代文明的产物，在给人们带来巨大便利的同时，也使人们面临交通拥挤的困惑和道路交通安全事故的烦恼。在我国，随着改革开放政策的贯彻实施，国民经济得到了迅猛发展，道路交通也得到了迅速得法展。与此同时，由于城市化进程的加速，城市规模不断膨胀，城市的经济贸易和社会的活动日益频繁，人员流动与社会交往日益增多，使得城市交通拥挤和交通安全事故问题更加透突出。城市交通作为城市基础设施重要组成部分，如何改善、完善和发展城市交通，越来越被人们所重视。城市交通作为支撑城市活动的主要基础设施，是城市的枢纽和命脉，如不及早实施综合治理，将严重的影响城市居民生活的提高和城市的经济发展。由于我国城市基础设施的发展滞后于城市建设的发展，严重影响了城市及周边地区的经济发展。因此，城市交通问题的解决，不但可以使人们的生命财产有保障，而且可以加快经济的发展和社会的进步。
城市交通系统是城市大系统中非常重要的子系统之一。它与整个城市国民经济的发展和人民生活水平的提高密切相关，它连同社会生产的每个环节，维系着千家万户的日常生活。城市交通一方面受城市结构、经济状况、生产布局、人口分布等因素的制约；另一方面，它的有效性、安全性、可靠性、经济性又影响着城市的工作效率、经济效益和居民生活水平。城市交通系统的运行状况又可以从另一个侧面反映出城市的经济建设、科学技术和城市管理水平。因此，在交通管理中应用先进的科学技术和管理方法保证道路的安全畅通，是经济发展的需要。
交叉路口是城市交通系统重要的组成部分，是城市道路网的咽喉，其通行能力制约着城市道路的通达，是影响道路畅通的瓶颈。众所周知，提高交叉路口通行能力的最有效办法是修建立交桥。鉴于我国道路基础设施现状以及从各个城市的经济水平情况，立交桥尚不能推广普及。因此，人们更多的采用交通控制这一方式来充分利用交叉路口的时空资源，按照现实的交通流给予相应的最适宜的交通控制，最大程度的提高交叉路口的通行能力，不但能提高车辆通过交叉路口的速度、减少延误、节约人们的出行时间，同时能避免该交叉路口发生堵车，影响交叉路口临近路段及更远路段的顺利通行。据有关的资料显示，机动车辆在其减速制动和起动期间所排放的有害物质是其正常行驶时的7倍左右。因此，解决好城市交叉路口通行问题，减少机动车辆在交叉路口附近停车延误对提高社会的经济效益和环境保护都是具有重大意义的。
1.4 国内外交通系统发展现状
随着现代社会对交通运输的日趋依赖，交通系统的控制越来越受到普遍的重视。近年来，英国、美国等西方国家均在某些城市建立智能交通控制系统。在这些系统中，大部分都在路口附近装有车辆检测器，并由各路口的控制设备或工作人员将交通控制参数通过电话线、电缆、光纤或是无线网络等方式输入到微处理器，用小型计算机控制。尤其是伴随着信息技术的发展，交通控制的概念已从交通管理者的行为改变为交通管理者和道路使用者共同的行为，从而使得交通的最优化向全局最优发展。在这些发展中，除了新设备的应用外，数据的采集、传输、处理、存储与发送等技术的发展也起了关键的作用。新型的监测器，包括用摄像机采集图像信息和进行图像处理技术，为人们提供了大量的时变数据；新的通信技术，包括光纤通信、无线通信等技术，能使人们更快的传送数据。而计算机技术的发展，使交通控制系统的发展又向前进了一大步。这些控制技术与现代控制理论、现代的管理方法相结合，使交通控制系统日趋完善。
与国外相比，我国目前的交通控制很落后，目前中国城市的问题呈现如下些问题：管理不力，秩序混乱；没有科学、合理、有效的城市交通监控系统。由此带来的后果表现为道路的通行能力明显低于设计要求且波动性大、出行难，交通事故发生率高，交通环境恶化，出行者易疲劳等问题。
1.5 我国交通中存在的主要问题
交通的发展，促进了人类社会的不断进步。社会的进步，又促进了交通设施的建设 、交通工具的改进。然而，随着机动车辆的迅速增加，人们在专区由机动车辆所带来的巨大利润以及充分享受汽车巨大便利的同时，也越来越受到交通拥挤、交通事故频发、环境污染加剧和燃油量上升所带来的困惑。
我国是一个发展中国家，经济还不是很发达，因而产生了具有中国特色的城市交通局面。由于先天的不足，城市交通控制系统存在很多问题，如系统应用环境的变数大、系统适应性差等一些棘手的问题，这些问题可以说是我国城市交通系统的特点。具体表现在如下几个方面：
（1）车型种类繁杂，混合交通严重。
为了适应不同人群和不同消费需求，各种车辆大量混杂在道路中。目前世界上广泛使用的交通控制系统均对路网和流量有一定的要求，对于适应小汽车交通的效果不是很好。
（2）交通事故频发，对人类生命安全构成极大的威胁。
自从汽车问世以来，交通事故就伴随而来。交通事故的产生与道路状况、环境、驾驶员素质等因素有关。车辆多，道路窄，机动车辆和非机动车辆混行，部分司机和行人不遵守交通规则，构成了城市交通事故主要原因。据统计，每年10万人中就有9人死于车祸，这个数字是和战争中死亡的人数差不多。就西安来说，每年都有很多人死于车祸。
（3）交通拥挤严重，导致出行时间增加，能源消耗增大。
据报纸显示，全国城市的车速非常的低，形势非常的严峻。我国国内百万人口以上的大城市，每年由于交通拥挤带来的直接经济损失多达1600亿，相当于国民生产总值的3.2%。
（4）空气污染和噪声污染严重，且日益加剧。
汽车尾气排放、噪声是当今世界上最严重的环境污染之一。发达国家的调查表明：汽车排放的污染物占大气污染物总量的60%以上；交通噪声占城市环境噪声的70%以上，这种污染物在车辆制动和起动的过程中更为严重。
以上这四个方面的问题集中体现了现阶段我国城市交通系统的突出问题，具体表现在车辆混杂、事故频发、拥挤严重、污染加重。这要求我们找出根本原因，分析问题，找出解决的办法，采用积极的措施，以期彻底改善城市的交通问题。
1.6 城市交通解决的主要途径
针对城市交通拥挤，有人提出修建新的城市道路或是修建新的立交桥。可是，过不了多长的时间，道路又恢复到原来的拥挤状态。一般来说修建新的道路不会改变原来的拥挤，诱发的交通量将很快占据新增的道路设施，这部分潜在的交通量是由于以前受道路供给短缺的制约而未能得到实现的。
由于修建道路并不能从根本上解决城市交通拥挤的问题，人们开始寻求新的解决途径。随着人们对控制理论的认识和利用的不断深入以及计算机技术的发展，利用控制理论和计算机技术来解决交通问题显得越来越重要了。各国相继开发了不同的交通控制系统，为缓解交通问题做出了很大的贡献。随着人工智能这一新兴的科学的兴起，人们开始将其引入到城市交通控制中来。经过大量的探索和研究实践，人们相信智能控制是解决城市交通问题的强有力的工具。
2系统设计方案、工作原理及总体设计
2.1 信号控制方式的分类
使用信号机控制交通流称为交通信号控制，交通信号控制的目的是与交通量相适应，用时间比分配给相互交错的交通流通行权。信号控制的方式和分类有很多种。本文按控制的范围将信号控制分为点控、线控和面控。
（1）点控
单点交叉口交通信号控制通常简称为“点控制”。 它以单个交叉口为控制对象，通过灯色的变化，在保证安全的前提下尽可能多地使各方向车辆通过。它是交通信号控制的最基本形式。点控制又可分为：定周期控制、感应式信号控制及模糊逻辑式信号控制。
（2）线控
“线控”是干道交通信号协调控制系统的简称，就是把一条主干道上一批相邻的交通信号联动起来，让干线上交叉口的信号控制器具有相同的周期，绿信号开启时间相继错开，从而使干线上行驶的车辆尽可能少遇或不遇红灯以减少延误，以便提高整个干道的通行能力。
（3）面控
区域交通信号控制系统简称为“面控”，它把整个区域中所有信号交叉口作为协调控制的对象。控制区内各受控交通信号都受中心控制室的中央控制机集中控制，从而可以提高道路通行能力，增加交通安全，节省能源和减少污染等等。
无论哪种控制，其控制变量主要有三个：信号周期，绿信比和相位差。点控制只需控制前两个变量即可。总之，交通控制过程可描述如下：根据交通法规，通过信号灯色的变化指示或提示车辆在交叉口处通信或暂停，在保证安全的前提下最大限度地提高交叉路口的通行能力。
2.2 交通规则介绍
通行制是道路交通规则中的最基本原则，不然的话，人们在道路上随意走动，必然造成交通的无秩序，车辆和行人各行其道是交通秩序的重要表现。
世界现存有两种通行制：一是左行制，另一是右行制。全世界大约有90%的国家实行右行制，将来全世界有可能统一采用右行制。我国也是采用右行制。
现将一些基本的交通规则介绍如下：
（1）驾驶人员必须对两边的斑马线让道，除非中间有隔离岛。
（2）如果进入转盘左拐弯或右拐弯，必须分别打左右指示灯进入；如果是经过转盘直行，则不要打指示灯。当你进入转盘时，必须让路给所有右边来的车流。 出转盘时，必须顺着进入转盘时的车道打左转向灯。
（3）当在十字路口有禁止左转灯时，不能左转。
（4）若经转盘左拐弯，进入和拐弯知道离开转盘都必须一直打左转向灯。
（5）自行车道仅供自行车使用;公车道仅供自行车、摩托车和公交巴士使用。 其他驾驶人士可以穿越这两种特殊车道借道拐弯或停车（如果标志许可的话），但必须让路给正在合法使用这两种车道的车辆。
2.3 交通信号控制硬件设备简介
交通信号灯的硬件设备。其构成可分为以下五部分：
（1） 信号灯：就是悬挂在道路上空或设置在路侧灯柱上的发光装置，内装彩色信号灯；
（2） 车辆检测器：车辆通过检测器时，由感应原理可以检测交通参数的设施，是感应式信号控制系统的必要设施；
（3）无线遥控装置：启闭信号灯，控制紧急车辆通过时的红灯；
（4）电子警察(摄像机)：监控违章车辆；
（5）单片机系统：整个信号灯控制的核心；
（6）附属设施：包括灯杆灯柱及其基础，装置信号控制机的底座与基础，埋设或悬挂传输线路的管道、线杆等。
2.4 交通信号控制系统信息传输系统简介
信息传输系统，也叫通讯系统，就是把信息从一个地方传输到另一个地方。信息传输系统也是交通信号控制系统中的重要组成部分。通信系统的组成：
（1）通信的信道
a）信道的容量 信息传送的通路通常称为信道或线路。描述一个信道不仅要通过它所连接的点到点的地理通路，而且还要根据它所具有的携带信息的容量。
b）信道的方向
单工： 在信息源和接收器之间提供单一的单向性通道。
半双工：这种通信方式是在A站和B站之间只有一个通信信道，数据要么是A站发送，B站接收，要么B站发送，A站接收。
双工： 允许信息同时在两个方向上传输的信道。
（2）数字数据传输
（3）调制和解调
2.5 常用交通标志简介
交通标志是交通系统中重要的一部分，用以帮助驾驶员掌握方向情况。现将部分常用标志介绍如下：
表2-1 指示标志
2.6 交通信号控制原理
交通信号控制原理是按照一定的控制程序，在交叉路口的每个方向上通过红、黄、绿三色灯循环显示，指挥交通流，在时间上实施隔离。交通规则规定：红灯——停止通行，绿灯——放行，黄灯——清尾，即允许已过停车线的车辆继续通行，通过交叉路口。信号相位方案是指交通信号灯轮流给某些方向的车辆或行人分配交通权的一种顺序安排。我们把每一种控制（即对各进口道不同方向所显示的不同色灯的组合）称为一个信号相位。而一个相位又对应多个步伐，每一步伐对应该时刻不同灯色的状态。
路口的交通灯总在进行着一系列的相变以控制车辆的运动，一系列的相就组成了周期，如附表所示。交通灯优化控制问题，就是通过改变这些相的持续时间以及相邻路口交通灯的相的周期，使目标达到最优。
2.7设计方案
方案一：交通控制系统主要控制东西、南北，车道的交通，整个系统以STC89C51RC单片机为核心芯片，通过控制三色LED的亮灭来控制各车道的通行，上电时通过上电复位电路使系统进入运行状态。总体设计框图如图2.1所示：
图2.1方案一设计框图
方案二：采用标准STC89C51RC单片机为控制器，通行倒计时显示采用3位数码管；车道指示灯采用三色发光二极管，LED显示采用动态扫描，以节省端口。紧急车辆通行采用实时中断完成，识别方法采用手动按钮。按以上系统构架设计，单片机端口资源刚好满足要求。该系统具有电路简单，设计方便，显示亮度高耗电少，可靠性高，但是占用单片机资源太多了，整个框图设计如图2.2所示：
图2.2方案二设计框图
方案三：采用标准STC89C51单片机为控制器，通行倒计时、东西、南北车道通行指示采用单块LCD液晶点阵显示器。这种方案设计占用单片机的端口最少，硬件也最少，耗电也最少，虽然显示图案也精美，但由于亮度太暗，晚上还得开背光灯，所以较少采用。
通过以上综合分析可以看出，方案一具有综合设计优点，因此城市道口交通灯控制系统模型采用方案一设计。
2.8系统工作原理
采用单片机的I/O口P0口通过上拉电阻和交通灯相连接，P3.0、P3.1口接到数码管控制位上，控制数码管的显示，程序放在STC89C51RC单片机的ROM中，在十字路口的四组红、黄、绿交通灯中，由单片机的P1.0-P1.2 、P1.5-P1.7、P2.0-P2.2、P2.5-P2.7控制，由于交通灯为发光二极管且阳极通过限流电阻和电源正极相连，因此I/O口输出低电平时，与之相连的指示灯会亮，并通过数码管显示时间倒计时。I/O口输出高电平时，相应指示灯会灭。
2.9总体设计
2.9.1功能概述
本设计由单片机、LED数码显示模块和按键等构成。单片机是集成的IC芯片STC89C51单片机，只需根据实际选型。其他部分都需要根据应用要求和性能指示设计。
①本系统交通灯控制规则如下：
1）系统设置四组红、黄、绿交通指示灯，并配置四队LED显示器。正常情况下两个干线上的红、黄、绿灯进行转换。
2)东西方向和南北方向交替通行，东西方向每次放行30秒，南北方向每次放行30秒。
3)绿灯亮表示可以通行，红灯亮表示禁止通行，每次绿灯变红灯前，黄灯亮5秒钟。
4）十字路口要有倒计时显示，以便人们更方便直观的把握时间，具体要求东西方向、南北方向通行时间及黄灯亮的时间均以秒为单位作减计数。
5）有紧急模式按键，按下后红灯常亮。
6）有夜间模式按键，按下后黄灯闪烁。
7）倒计时时间可以通过按键设定。
2.9.2系统构成
整个系统的构成以STC89C51RC单片机为核心，由I/O口扩展，LED数码管显示，还有复位电路、时钟电路等组成。单片机作为整个硬件系统的核心，它既是协调整机工作的控制器，又是数据处理器。它由单片机、晶振电路、复位电路等组成。
行车方向指示采用LED发光二极管，可有红、绿两种颜色指示放行与禁止，黄灯作为红绿转换的提示，形象直观。系统采用双数码管倒计时计数功能，最大显示数字99。
3 系统硬件设计
3.1交通灯通行模式及行车方向指示
按交通灯控制规则，每个道口有红、黄、绿三种指示灯，交道口模型如图2.1所示：
图3.1 交道口模型图
2组LED数码管按照设置的通行时间（各路口默认的通行时间均为30s）进行倒计时，倒计时到5S时，绿灯变成黄灯，并各自进行红、黄、绿灯显示，共有两种通行方式分别为：
图3.2 通行方式一示意图 图3.3 通行方式二示意图
通行方式一：倒计时时间为30s（通行时间），红绿灯状态为：东西通行：绿，南北禁行：红;如图3.2所示。
通行方式二：倒计时时间为30s（通行时间），红绿灯状态为：南北通行：绿；东西禁行：红;如图3.3所示。
通行默认时间为30s，系统设置了任意更改功能，可以根据实际情况进行调整，以提高车辆通过率，缓减交通压力。在通行结束前5秒钟，黄灯亮直至结束。本设计选用LED发光二极管的红绿灯状态用来指示交通指示信息。绿色表示通行，红色则表示禁止通行，黄灯等待。你所有指示信息一目了然。
3.2各单元电路模块功能
3.2.1时钟电路模块
时钟电路由一个晶体振荡器12MHZ和两个30pF的瓷片电容组成。时钟电路用于产生单片机工作所需的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各信号之间的相互关系。单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地工作。其电路如图3.4所示:
图3.4 时钟电路模块
3.2.2复位电路模块
电容在上接高电平，电阻在下接地，中间为RST。这种复位电路为高电平复位。其工作原理是：通电时，电容两端相当于是短路，于是RST引脚上为高电平，然后电源通过电阻对电容充电，RST端电压慢慢下降，降到一定程度，即为低电平，单片机开始正常工作。其电路如图3.5所示：
图3.5 复位电路模块
3.2.3主控制系统模块
主控制器采用STC89C51RC，STC89C51RC 单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单 片机，指令代码完全兼容传统 8051 单片机，12 时钟/机器周期和 6 时钟/机器周 期可以任意选择。
其特点如下：
- 增强型 8051 单片机，6 时钟/机器周期和 12 时钟/机器周期可以任 意选择，指令代码完全兼容传统 8051.
- 工作电压：5.5V～3.3V（5V 单片机）/3.8V～2.0V（3V 单片机）
- 工作频率范围：0～40MHz，相当于普通 8051 的 0～80MHz，实际工 作频率可达 48MHz
- 用户应用程序空间为 8K 字节
- 片上集成 512 字节 RAM
- 通用 I/O 口 （32 个） 复位后为： ， P1/P2/P3/P4 是准双向口/弱上拉， P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。
- ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程） ，无需专用编程器，无 需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程 序，数秒即可完成一片
- 具有 EEPROM 功能
- 具有看门狗功能
- 共 3 个 16 位定时器/计数器。即定时器 T0、T1、T2
- 外部中断 4 路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down 模式可 由外部中断低电平触发中断方式唤醒
- 通用异步串行口（UART） ，还可用定时器软件实现多个 UART
- 工作温度范围：-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）
- DIP 封装
图3.6主控置系统模块电路
3.2.4交通灯输出控制模块
道口交通灯指示采用红、黄、绿发光二极管进行提示。其图如图3.7所示：
图3.7LED显示模块电路
当R=1000欧时，按公式A=(5-1.8)/R计算，电路中的电流大小应为A=3.2mA。由于每个路口的通行双向指示处理相同，因此每个端口应具有6.4mA的吸收电流能力。
3.2.5时间显示电路模块
考虑设计需要，我们在各个方向分别用二位数码管用来显示倒计时时间，构成交通提示信息，形象逼真。本系统使用数码管完成倒计时显示功能。以方向东西为为例，数码管显示的数值从绿灯的设置时间最大值往下减，每秒钟减1，一直减到0。然后又从红灯的设置时间最大值往下减，一直减到0。接下来又显示绿灯时间，如此循环。
系统共有4个二位的LED 数码管，分别放置在模拟交通灯上方。
道口通行剩余时间采用红色7段数码管显示，采用共阴数码管，如用单片机P0口加上拉电阻驱动，P3.0/P3.1来控制数码管的位。其显示电路如图3.8所示：
图3.8数码管显示模块电路
3.2.6系统电源模块电路
由于该系统中 51 单片机及二极管工作电压均为 5V 电压，所以要保证系统稳定可靠的工作，需要设计一个可以稳定提供 5V 电压的供电系统。本设计采用外置3节5号电池作为系统的供电电源，该系统电源电路设计如图3.9所示：
图3.9系统电源电路
3.2.7 按键输入模块
由于该系统具有夜间模式，紧急模式和交通灯倒计时时间设定功能，所有需要加上这些功能键，如下图3.10所示：
3.10 按键输入
夜间模式：按下夜间模式按键进入，四方向红灯长亮，再次按下按键退出。
紧急模式：按下紧急模式按键进入，四方向黄灯闪烁，再次按下按键退出。
设定倒计时时间：按下设定键后，进入设定状态，先设定南北方向，再次按下按键设定东西方向，设定好后，按下按键退出，正常运行。
4 系统软件设计
根据实际交通灯的变化情况和规律。假设一个十字路口为东南西北走向。初始状态1东西绿灯通车，南北红灯亮。过30s，转状态2，东西绿灯灭黄灯亮，南北红灯灭黄灯亮，过5s，再转状态3，南北绿灯通车，东西红灯亮。过30s，转状态4，南北绿灯灭黄灯亮，东西红灯灭黄灯亮，过5s，又循环至状态1。对于交通信号灯来说东西南北共四组灯，由于同一道上的两组的信号灯的显示情况是相同的，因此，采用单片机内部的I/O口来控制12个信号灯。通过编写程序，实现对发光二极管的控制，来模拟交通信号灯的管理。
4.1 软件总体流程图
软件总体设计及流程图见图3-1，主要完成各部分的软件控制和协调。本系统主程序模块主要完成的工作是对系统的初始化，发送显示数据，同时对按键进行扫描，等待外部中断，以及根据所需要的功能进行相应的操作。其流程图如图4.1所示:
图4.1 流程图
5 系统调试分析及结果
因本设计本身要求有稳定性高、免维护、抗干扰能力强等功能，系统调试除了验证数据处理的精度，确保判断的准确性外，同时必须确认各项功能的正常运行。
5.1 电路板实物的制作
5.1.1印制电路板PCB图的绘制
由于本电路硬件设计中，用单片机的一个IO口控制各路交通灯的循环点亮。用同一芯片单片机的P0口来控制数码管的显示点亮。因此，在同一芯片中，所要接的线路比较多。在硬件的布局中，各位LED灯和数码管的布局比较固定化，集中分布在所控制的两个路口。因此，若采用双面PCB板的话，这个电路的布线比较容易实现。但是，现实水平中做双面板会出现一些焊点接触不良而导致电路调试过程不易实现。因此，决定使用单面板布线。单片面板的布线需要牺牲本设计电路板一部分实际电路的美观。印制电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布局、内部电子元件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。优秀的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。
5.1.2实物的制做
准备工作：采购万能板若干张，实物电路所需的各种元器件；
还有其他的基本电子器件和制板工具。
①总制板工艺程序
1)先将所有元器件摆放到万能板上，确实各个原件的最有位置，原则是，既美观，又容易焊接。
2)把摆好位置的元器件焊到板子上，最好用焊台来完成。
3)根据原理图，把所有的连线连接起来，连接的导线，尽量用细一点的。
②制板心得：我们在制板过程中，
1)首先是PROTEL设计的时候出现的错误导致印制电路板制作错误。
2)其次是由于设计的理论和实际有误差导致无法实现目标。
3)焊接过程中出现了一些问题，比如焊跳线的时候，由于接线太多，而且是手工焊接，并且焊接设备不好，烙铁头高温下容易老化氧化和温度不可控制。因此导致焊盘脱落，原件烫伤等原因导致报废了好几块板子。此外，有些焊盘太小并且有损坏迹象，所以焊接很不方便。但为了不出现虚焊，却花了很长时间去焊，有些焊点并不是很美观。
4)焊接过程中，有时候焊锡会不小心将相邻的两根引线短路。所以，此次做板积累了一些经验，主要是，再次做板的时候一定要注意PCB的引线之间的距离不能设置太近。因为是手工制作，精度和密度都必须有一个自由度和能力所及的范围，并且考虑到手工制板的局限性和线路过细密导致的氧化和短路故障。拥有了这些宝贵的经验，相信今后制板，一定会完美保证电路的实现！
5.2 系统硬件调试
在设计过程中，实物交通灯控制系统的PCB电路板焊接工作量非常大，电路安装完成后，首先进行检查，即确认电路无虚焊，无短路，无断路，集成元件安装是否正确，之后进行电路功能模块的分级调试，根据电路功能逐级进行：通行方式功能调试：包括对两种通行方式控制调试，指示灯亮度和驱动电路调试；倒计时功能调试：数码管亮度调试；复位功能调试。
5.3 系统软件调试
本系统的软件系统很大，选用一般的单片机通信C语言程序进行编写和调试。除了语法差错外，当确认程序没问题时，通过直接下载到单片机来调试。采取的是自下到上的调试方法，即单独调试好每一个模块，然后再连接成一个完整的系统，最后完成一个完整的系统调试。
5.4 系统总体调试
系统做好后，进行系统的完整调试。主要任务是检验实现的功能及其效果并校正误差。
测试一开始，我们就发现了系统出现了两个问题：一是有一部分交通灯亮度不够，所发出来的光非常的微弱以致于几乎感觉不到它的亮度；二是数码管不工作，没有时间显示。这与设计的要求完全不符。为了找出这个问题和解决方法，查找了电路的输出各部分的输出电平。发现了一个现象，我们采用的数码管是共阴极数码管。而控制数码段显示的P3.0和P3.1口输出的是高电平。
经多方查阅资料，解决第二个问题可以有两个解决方法。其一，将硬件电路作修改，将数码管换成共阳极的数码管。这样数码管就可以正常进行时间显示了。其二，修改程序，让控制数码管段码的P0输出的是低电平。若采用修改硬件电路的方法的话，硬件电路就得作变动。已经布好的线也必须有相应的变动，操作起来比较麻烦。所以，我们采用了第二种方法。修改了程序电路中的段码代码。再次调试，按照设计要求的指标，系统数码管电路部分基本能按照预先设定的要求来进行倒计时的显示。亮度要求也基本符合预先设想。
接下来还有一个问题有待解决，交通灯亮度不足，以致于部分交通灯只能勉强看得出来它在亮而已。这明显不能满足设计要求。经多方检测，我们认为这是由于LED灯驱动能力不足引起的亮度弱问题。若要修正这个问题，那就得为LED灯增加驱动电路以提高电路的驱动能力。要实现这一步骤必须对硬件电路进行一定的改动。LED灯的驱动电路可以用集成电路电路芯片来进行驱动。在初步方案中考虑要用集成电路来完成。但是由于客观方面的原因，没有制作实物的环境条件。因此，这部分改进只作了一个设想，并没有时间去付诸实施。但基本问题和解决问题的原理还是有一定的了解。
结 论
在本次设计的过程中，我发现很多的问题，给我的感觉就是很难，很不顺手，看似很简单的电路，要动手把它给设计出来，是很难的一件事，主要原因是我们没有经常动手设计过电路，还有资料的查找也是一大难题，这就要求我们在以后的学习中，应该注意到这一点，更重要的是我们要学会把从书本中学到的知识和实际的电路联系起来，这不论是对我们以后就业还是学习，都会起到很大的促进和帮助，我相信，通过这次的毕业设计，在以后的学习中我会更加努力，力争把这门课学好，学精。同时，通过本次毕业设计，巩固了我们学习过的专业知识，也使我们把理论与实践从真正意义。
同时，通过本次毕业设计，巩固了我们学习过的专业知识，也使我们把理论与实践从真正意义上相结合了起来；考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资料和组织材料的综合能力；从中可以自我测验，认识到自己哪方面有欠缺、不足，以便于在日后的学习中得以改进、提高；通过使用电路CAD 软件Multisim , 也让我们了解到计算机辅助设计(CAD)的智能化,有利于提高工作效率。
题目是非常重要的，要选择一个好的题目，就要满足适合我们这组制作，并且也要考虑到自身能力，还有就是容易找到相关的参考资料等条件。只有符合以上所说的条件才能做出一个好的设计，所以我们就选择了《数控直流稳压电源》的设计课程。我们查找了大量这方面的相关参考资料，如《单片机原理机应用》，《电子技术基础》等，还查阅了各种所需芯片的管脚资料。在这些参考资料的基础上构想了几个设计方案，并且确定了最后的设计方案。
当确定了最终的设计方向以后，我们就开始着手完善它的理论方案。根据设计方案的内容我们画出了具体的原理图，进行逻辑分析和理论计算，然后去电子市场根据设计要求购买了大量所需的原器件，准备好了设计所需的一切材料。
有了这次难忘的经历，我觉得自己充实了许多，学到了很多东西，更重要的是我们学会了如何协同合作，学会了遇到问题应该如何解决。这将在我们以后的学习和工作中起着重要的作用。总之，此次设计的过程中，我收获了很多。此次设计的完成的经验对我将来的人生之路有着非常重要的意义。
7 致谢
在此次设计和制作过程中，通过自己的努力和老师同学的帮助，我完成了毕业设计。这次毕业设计不仅增进了我的专业素养和理论知识和实践经历，更加增进了我和同学的友谊，让我们都备受珍惜和倍感鼓舞。但是，由于对书本的理论知识了解水平有限，在原理图的制作设计过程中，我深深的感受并深切体会到了我们理论知识的不足，很多东西虽然已学过，但印象已不是那么深刻都是边设计边查阅书籍学习。在屡次出失败中，我们也深深知道我们理论操作的极度欠缺。但是，皇天不负有心人，在老师有力而精当的指导下和同学的帮助下，终于能顺利而圆满地完成了设计。谢谢各位老师的真诚关怀和热诚而无私的指导！我想，这是我们在校学习岁月最值得怀念和铭记的岁月！让青春的激情和对科学的追去和对知识的渴望的梦想在这里燃烧和绽放，我想我们的记忆将永远铭记这一段岁月！
8参考文献
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