【参赛】给孩子DIY的一个功能齐全十字路口红绿灯模型

amo

小孩上了幼儿园，对各种交通标志很感兴趣，由此萌生了做一个交通模型送给他的想法，经过对比最终选定了十字路口交通灯：架构简单，不需要太多的机械加工，电路和软件都是我擅长的，声光效果都有。

大家每天经过路口都能看到交通灯可能觉得不稀奇，真要做起来还真不简单。

工程师要做一样东西总喜欢按项目流程去搞：  下面的图片有点大，如果看不清，需要点击图片放大才能看到完整大图

第一步：收集资料，建模

如图所示，典型十字路口需要56个信号灯，一般人可能都直觉不可能有这么多……
好了，电路架构和程序架构都在图里了。

第二步：设计原理图

我们用74HC595级联+静态显示的方式驱动56个LED，每个方向的横杆上分配2片，立柱则只放LED，这样好处是只需要做两种PCB：横杆和立柱，立柱焊不同元件和跳线实现左、中、右功能

第三步：设计PCB


为了节约成本，横杆设计成10x1cm，立柱设计成5x1cm，每张PCB放4个立柱，总共占用10x3cm。这样在一张标准打样10x10cm的PCB里只需要占用3/10的面积……现在打样10张10x10cm的PCB是50块钱包邮，就能得到10个横杆，40个立柱，可以做两套模型。


第四步：设计控制电路
用的是1元POS的充电宝护板和锂电池，加一块带小MCU的板子，引出3.3V、GND、SPI的3个信号（MOSI、SCK、CS），总共5根线。这部分原理图没有画，当它是一个模块直接用了。

补充内容 (2016-11-26 18:14):
2016-11-26：本项目可做成套件，有意提供整套横杆、立柱和底座PCB+元件，坛友拿到手后自行焊接，并接上自己手头有的MCU板。PCB长宽比例可调整使得更美观。由于我不用劳心劳力，仅收取成本价+快递费。有意者先报名。

amo

immofei321 发表于 2016-12-6 16:50
吊炸天呀！！！！！！秒殺做教具的那幫，，，，，，

没那么厉害，其实就是一个大号的流水灯，单片机入门初学的水平而已

amo

PCB打样回来了：
正面：


底面：

365171757

看起来有点复杂。作做上严谨！赞一个

amo

焊接：

amo

组装：






第一个底座，有点小，显得太挤，淘汰掉：



第二个底座，加大间距，勉强看得过去：

amo

调试：

amo

视频：
用手机拍了几个，太大了，压缩成flv格式还有十几兆，没法上传；先上传到其它视频网站再贴过来：

http://v.youku.com/v_show/id_XMTgzMzcwMTAyNA==.html

amo

视频2，单步调试：

红绿灯是一个简单的状态循环。这里可以通过按键进入调试界面，然后通过一个按键来单步运行：每按一下按键，就进入下一个状态并保持，直到下一次按键
这样可以实现手动交通管制。当然通过串口进行控制也能达到同样的效果。

http://v.youku.com/v_show/id_XMTgzMzczMTQyOA==.html

amo

简单聊一下编程：
（其实初学程序设计的学生更容易看懂，并且写得更好）
1-使用面向对象思想去编程
2-系统其它通用的如串口、按键、定时器……略
3-只说本系统特有的：每个LED定义为一个对象，这个对象具有常亮（可进一步配置亮多长时间然后熄灭）、闪烁（可进一步配置闪烁周期、占空比）、熄灭这3种操作
4-整个红绿灯由4个“方向”对象通过链表组成。每个方向都是一致的，当前访问的方向称为“本方向”，下一个是“右方向”，再下一个是“前进方向”，再下一个是“左方向”……
5-整个循环是通过有限状态机来控制的。状态机循环切换方向，然后循环切换本方向的几个状态（跟交通规则有关）
6-手动按键单步调试（或串口命令调试）时，状态机会在每个状态切换后等待下一个按键或下一个命令，实现手动交通管制。

amo

本想把道路也搞上，但是那样占地面积就大了，不好收纳。现在小孩对这个模型已经很满意了，看这些交通灯循环切换就能看很久；也会自己手动交通管制，嘴里念念有词，当一把交警瘾

guangping987

思维严谨，板子做得很漂亮，动手能力超赞，真心佩服！

amo

guangping987 发表于 2016-11-25 21:59
思维严谨，板子做得很漂亮，动手能力超赞，真心佩服！

多谢夸奖，不过动手能力不敢当……焊完板子，剩下的安全岛、道路就要全靠手工去钻、刨、磨了，动手能力实在差，而且工具又不齐全，感到头大就放弃了。前面说的“占地面积大、不容易收纳”只是一个不容易看出漏洞的借口，呵呵

amo

2016-11-26：本项目可做成套件，有意提供整套横杆、立柱和底座PCB+元件，坛友拿到手后自行焊接，并接上自己手头有的MCU板。PCB长宽比例可调整使得更美观。由于我不用劳心劳力，仅收取成本价+快递费。有意者先报名。
报名方式：跟帖写明需要多少套，PCB长宽比例有无需求。其它需求：如“不懂程序，需要MCU控制板”等

另外希望有一名坛友协助出配套底座，要求：会机械设计，有亚克力加工设备，并提供报价。如有业余时间发货或开淘宝店，我也可以提供其它物料供你分发，我不收取利润。

bluegrass

这么复杂的硬件设计，在pc上编个软件，多复杂的路况都能模拟到。