模拟交通灯控制系统
第四章 软件系统设计
4．1 系统软件设计说明
在进行微机控制系统设计时，除了系统硬件设计外，大量的工作就是如何根据每个生产对象的实际需要设计应用程序。因此，软件设计在微机控制系统设计中占重要地位。
在单片机控制系统中，大体上可分为数据处理、过程控制两个基本类型。数据处理包括：数据的采集、数字滤波、标度变换等。过程控制程序主要是使单片机按一定的方法进行计算，然后再输出，以便控制生产。为了完成上述任务，在进行软件设计时，通常把整个过程分成若干个部分，每一部分叫做一个模块。所谓“模块”，实质上就是所完成一定功能，相对独立的程序段，这种程序设计方法叫模块程序设计法。模块程序设计法的主要优点是：
单个模块比起一个完整的程序易编写及调试；
模块可以共存，一个模块可以被多个任务在不同条件下调用； 模块程序允许设计者分割任务和利用已有程序，为设计者提供方便。
4．2 程序结构框图
根据设计方案，系统结构框图如图4．1所示：
图4．1 系统结构框图
根据结构框图设计的主程序流程图见附图2。
20
石家庄职业技术学院毕业论文
第五章 测试与结果分析
5．1 测试方法与结果
5．1．1 时钟设定和定时开关路灯测试
采用独立按键调整并设定系统及开关灯时间，并通过液晶屏实时显示。测试过程如下：（1）设定系统当前时刻为01时10分，经秒表测试，120秒后液晶屏显示当前时刻值为01时12分；（2）系统当前时刻为00时05分，设定LED1灯00时06分点亮，00时07分熄灭，经秒表测试，60秒后LED1灯点亮，再过60秒熄灭，液晶屏显示正确；支路控制器能够独立控制每只路灯的开灯和关灯时间。
5．1．2 环境明暗检测测试
在定时功能稳定的前提下，将连接主控制器的光敏电阻置于正常光照（阻值约为零点几千欧），LED灯不亮，当遮挡此光敏电阻（阻值约为十几千欧以上），使其所在环境光线变暗时LED点亮，去掉遮挡时LED熄灭。用手遮住光敏电阻时，LED灯再次点亮，移开手时LED灯熄灭，此部分工作正常。
5．1．3 交通情况测试
（1）物体从左向右运动，当到达S点时LED1正常点亮，当物体运动到B点时LED1熄灭、LED2点亮，当物体移动到S＇时，LED2熄灭；
（2）物体从右向左移动，当到达S＇点时LED2点亮，当物体运动到B点时LED2熄灭、LED1点亮，当物体运动到S时LED1熄灭。此部分系统工作正常。
5．1．4 路灯故障检测报警测试
在其它一切外部条件正常的情况下，当某一路灯在接收到信号后不能正常点亮或熄灭，则判定为故障，故障检测通过光敏电阻接受到光照情况来判断。当故障发生时，发出声光报警，同时液晶显示故障所在位置。
在本次测试中，在一切外部条件正常的情况下，两个灯同时发光，当用物体挡住任一个光敏电阻光线，即假定某个路灯故障时，电路能正常发出声光报警，并能正常显示故障所在位置。此故障检测系统正常。
21
--
模拟交通灯控制系统
5．1．5 自制单元控制器稳压电源测试
稳压电源输出部分选用 85系列30V电压指示表头对输出电压进行指示。指示电压为5．1V。 选用UT51数字万用表测得的输出电压值为5V。与理论输出电压值5V有一定误差，误差值为0．1V。
5．1．6 自制单元控制器恒流驱动电源测试
恒流源驱动部分选用85系列30V电压指示表头和一个同系列1A的电流指示表头分别对它的输出电流进行显示。我们用UTI51数字万用表测得的电流为300mA，与理论输出值330mA有一定误差。
本测试采用50Ω，1．5A滑动变阻器作负载，测试结果如表1所示：
恒流源电流测试结果 负载电阻（Ω） 5．0 测试值(mA)
误差分析
303 11．9 301 20．6 301 31．0 300 37．8 300 47．2 299 （1）R1和R2的阻值存在偏差；
（2）二极管、发光管、三极管的压降取值有偏差； （3）测试用仪器仪表和数值的读取都存在误差。
5．1．7 功率输出测试
通过单片机的PWM方式，实现了输出功率的可调。电压电流值通过单元电路面板监控。当脉宽在20%-100%调整时，输出电流明显减小。从亮到暗电流从300mA减到50mA。
22
石家庄职业技术学院毕业论文
5．2 测试结果分析
1．本设计实现了题目所有的基本要求； 2．本设计实现了题目所有的发挥部分；
3．本设计采用的控制器资源有限，如果采用高级的控制芯片，我们会实现更多的控制功能，使系统更完善。
4．考虑到作品的性价比，外观设计尚有不足之处，应该进一步改进，使其更合理美观。
5．除此之外，本设计增加的创新部分功能如下：
（1）单元控制器的驱动部分能够分别采用稳压驱动和恒流驱动，两种电源供电方式。选择方便，控制稳定。
（2）利用51系列单片机与液晶屏实现主菜单和多级子菜单功能选择、参数设定、运行与实时监控等功能，实现对路灯模拟控制系统的综合控制。
（3）增加了输出电压和电流表头指示，使输出结果和测试更直观，简便。 （4）本设计采用便宜的硬件，硬件功能通过软件实现，元件数少，可靠性高，成本低廉，性价比高，功能满足设计要求。
23
--
模拟交通灯控制系统
总结
随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。
在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。
在此要感谢郭增欣老师对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。
24