利用太阳能的智能交通信号控制系统的研究与设计

【摘要】： 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。然而,随着城市化速度的加快,机动车辆迅速增加,人们越来越受到交通拥挤、环境污染、能源短缺等问题的困扰。因此,建立适合我国国内交通需求的交通信号控制系统势在必行。 本论文研究设计了一个交通信号控制系统,由主机和分机两大部分组成。交通信号控制系统采用两根总线模式,利用总线既可以传输电能又可以传送信息,能可靠地对交通信号灯进行智能控制。主机和所有方向指示器、倒计时器、超声波检测器并联在两根总线上,解决了多个信号灯组与主机之间连线复杂的问题,可适用于各种形状的交通路口,结构简单,扩展性好,易于维护。 在主机系统设计中,采用太阳能作为主电源,220V交流电与锂电池组供电作为辅助供电,220V交流电经APFC方式升压及降压后用以夜间和阴天无光照时的供电,锂离子电池组则用做为系统进行紧急供电,节省电能,防止因城市断电而导致交通瘫痪,提高了交通控制系统的可靠性。 在分机系统中,设计了利用浮地方式驱动开关管的高效率恒流源,恒流驱动倒计时器和方向指示器,延长了LED交通信号灯的使用寿命,并且恒流源自身功率损耗很小,工作稳定。倒计时器和方向指示器内只采用了红色和绿色两种颜色的LED,红色和绿色按比例混色显示出红、黄、绿三种颜色,利用光电耦合可控硅开关以短路方式切换驱动LED,大大减少恒流源的个数,使得系统能够更加稳定、可靠地工作。 将超声波检测器运用到交通信号控制系统,单片机通过检测的车流量按比例进行路口交通信号灯时间的智能分配,缓解交通拥挤现象。 【关键词】：交通信号控制 太阳能 总线模式 高效率恒流源 光电耦合可控硅
【学位授予单位】：延边大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP273.5
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-14
• 第1章 绪论14-19
• 1.1 课题背景14
• 1.2 研究目的和意义14-15
• 1.3 交通信号灯控制系统的发展现状15-17
• 1.4 本文主要研究内容17-18
• 1.5 本文结构18-19
• 第2章 相关理论和技术19-31
• 2.1 引言19
• 2.2 太阳能电池板19-21
• 2.2.1 太阳能电池的原理及分类19-20
• 2.2.2 各种太阳能电池板规格20-21
• 2.3 锂离子蓄电池及相关技术21-25
• 2.3.1 锂离子电池的特性及型号21-22
• 2.3.2 锂离子电池充放电方法分析22-25
• 2.4 超高亮度LED及混色原理25-29
• 2.4.1 超高亮度LED的特性参数25-27
• 2.4.2 R-G和R-G-B混色原理27-28
• 2.4.3 超高亮度LED的驱动技术28-29
• 2.5 超声波传感器29-30
• 2.5.1 超声波传感器工作原理29-30
• 2.5.2 超声波测距原理30
• 2.6 本章小结30-31
• 第3章 交通信号控制系统的主机设计31-45
• 3.1 交通信号控制系统主机概述31-32
• 3.2 交通信号控制系统两根总线模式的设计32
• 3.3 交通灯示意图及太阳能电池板和锂离子电池参数选取32-35
• 3.4 主机部分的设计35-44
• 3.4.1 主机控制电路的设计35-36
• 3.4.2 基于L6561的APFC控制电路的设计36-40
• 3.4.3 DC-DC降压变换器的设计40-41
• 3.4.4 DC-DC太阳能升压变换器的设计41-42
• 3.4.5 主机通信电路的设计42-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第4章 交通信号控制系统的分机设计45-58
• 4.1 交通信号控制系统分机概述45
• 4.2 分机部分的设计45-54
• 4.2.1 分机控制电路的设计45-46
• 4.2.2 开关恒流源的设计46-50
• 4.2.3 倒计时器部分电路的设计50-53
• 4.2.4 方向指示器部分电路的设计53
• 4.2.5 分机通信电路的设计53-54
• 4.3 超声波车流检测器及智能时间分配的设计54-57
• 4.3.1 超声波检测模块54-55
• 4.3.2 超声波检测部分电路的设计55
• 4.3.3 超声波检测通信协议55-56
• 4.3.4 智能时间分配的设计56-57
• 4.4 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-62
• 附录A 统的主机电路图62-63
• 附录B 统的分机电路图63-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文64-65
• 致谢65

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