PLC交通灯控制实训报告

《微机原理与控制技术》

课

程

设

计

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题 目：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

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班 级：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

辅导教师：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

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目录

目录 ................................................................................................

摘要 ................................................................................................

1系统概述 .....................................................................................

2 硬件设计 ....................................................................................

3 软件设计 ....................................................................................

总结与体会 ....................................................................................

参考文献 ........................................................................................

摘要

交通灯在安全行车过程中起着十分重要的作用, 现在交通灯一般设在十字路口, 在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯, 加上一个倒计时的显示计时器来控制行车, 对于一般情况下的安全行车、车辆分流发挥着作用, 但根据实际行车过程中出现的情况, 主要有如下几个缺点:

1.两车道让车轮流放行时间相同且固定, 在十字路口, 经常一个车道为主干道,车辆较多,

放行时间应该长些; 另一车道为副干道, 车辆较少,放行时间短些。

2.没有考虑紧急车通过时, 两车道应采取的措施, 譬如, 有消防车通过执行紧急任务时,

两车道的车都应停止, 让紧急车通过。根据行车过程中出现的实际情况, 如何全面有效地利用交通灯指示交通情况, 本人尝试用单片机来控制交通灯, 在软、硬件方面采取一些改进措施, 使交通灯在控制中灵活而有效。

根据8031单片机的特点及交通灯在实际控制中的特点，本文提出一种用单片机自动控制交通灯及时间显示的方法。同时给出了软硬件设计方法,设计过程包括硬件电路设计和程序设计两大步骤，对在单片机应用中可能遇到的重要技术问题都有涉足。本文对十字路口状态预设为两种，一种是正常状态，另一种是故障或紧急状态，并分别用黄、红、绿色灯的不同组合来表示。

本周，我们将一起讨论交通灯是如何来得到控制，程序是怎么样运行。

关键词：单片机，交通灯，8031单片机，PLC

1系统概述

1.1设计课题

交通灯控制系统

1.2设计目的

微机原理与控制技术课程设计以培养工程应用能力为主，在完成设计任务 的同时，要注意学生多方面能力的培养与提高，主要包括以下几个方面：

1. 掌握微机控制原理与控制技术的控制系统的设计原则、步骤及设计方法。

2. 具有初步设计微机原理和控制技术控制系统的能力，培养和提高独立工作的能力。

3. 培养理论联系实际的能力和创造能力。

4. 培养发现问题、分析问题、解决实际工程技术问题的能力以及严谨的工作作风。

5. 培养通过查阅图书资料、产品手册以及电子图书、网络资源等获取相关资料的能力。

6. 具有设计、编程、调试及修改完善控制编程的能力。

具有运用相关工程软件进行工程绘图及编写技术资料的能力。

1.3控制要求

以8031为主控制芯片，扩展8K的ROM，并用8255A扩展输出I/O控制12 个发光二极管燃灭，模拟交通等管理。具体控制要求如下：

交通灯燃灭规律，设有一十字路口2、4为南北方向，1、3 为东西方向，初始状态为4个路口的红灯全亮5s。之后，东西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮，东西路口方向通车延时10s后，黄灯闪烁5次，每次熄燃各占0.3s，东西路口红灯亮南北路口的绿灯亮，南北路口方向通车延时10s后，黄灯闪烁5次，每次燃灭各占0.3s，之后再切换到东西路口。重复循环

2硬件设计

2.1系统总设计方案和选取核心器件

首先，选取MCS-51(8031)作为核心控制芯片；然后制作总体设计图[附2-1]；最后进行编写程序

图2-1 总体设计框图

图2-1-2 74LS373元件图

2．2各个元器件的作用

时钟电路：为微机处理器提供动作的节拍，本次试验为交通灯提供稳定可靠的信息[附2-2].

图2-2

复位电路：单片机内部各部件都要处于某一明确的状态，并从这个状态开始工作，由此单片机有一个复位引脚RST，进行跳转回最开始的状态[附2-3]。

图2-3

电源电路：为控制交通灯的正常运行补给能量的区间，

扩展ROM： 其特性是一旦储存资料就无法再将之改变或删除。通

常用在不需经常变更资料的电子或电脑系统中，资料并且不会因为电源关 闭而消失。

8255A元器件：8255A[附2-4]具有3个8位的并行I/O口，分别为PA口、PB口和PC口，其中PC口又分为高四位口（PC3-PC0),他们都可以通过软件编程来改变I/O工作方式,8255A可与MSC-51单片机直接接口。具有24条输入/输出引脚、可编程的通用并行输入/输出接口电路。它是一片使用单一+5V电源的40脚双列直插式大规模集成电路。8255A的通用性强，使用灵活，通过它CPU可直接与外设相连接。

图2-4 8255A元器件

MSC-51(8031):8031片内不带程序存储器ROM，使用时用户需外接程序存储器和一片逻辑电路373，外接的程序存储器多为EPROM的2764系列。用户若想对写入到EPROM中的程序进行修改，必须先用一种特殊的紫外线灯将其照射擦除，之后再可写入。写入到外接程序存储器的程序代码没有什么保密性可言。

8031的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图2-5。此外，RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失。

8031的时钟电路分内部时钟电路和外部时钟电路，如图2-5，本实训使用的是内部时钟电路。

8031型芯片的四个并行I/O口功能分配如下;

P0口;外接程序储存器的低位字节，并作为数据总线分时对程序出储 存器、扩展的外设进行读写操作。

P1口：闲置

P2口：P2.0~P2.4是程序储存器的高位地址线。其余管脚悬空。

P3口：P3.6,P3.7控制WR与RD用于扩展的外设。

图2-5复位电路图

图2-5时钟电路

2764引脚:如图2-6所示。系统扩展一片2764（8KB EPROM）的最小化系统，如图2-7。图中2764的CE接地，输出使能端OE受PSEN控制。由图可知，程序储存器2764的地址映像位0000H~1FFFH。

3软件设计

3.1子程序设计

延时子程序采用定时的方式1来实现延时的。由于延迟的时间超过了定时器的范围因此采用先定时50ms再来计数已达到延迟时间。设晶振频率为12HZ，采用方式1来实现定时50ms，则TMOD=01H,初值设定：

65536-10ms/1us=55536=X03CD0H

则：TH0=03CH

TL0=D0H

图3-1子程序设计 是 延时初始化

延时循环体

循环修改

循环判断

延时结束 否

3.2总程序设计框图

东西路口绿灯亮，南北路口红灯亮 入口

置口地址

四个红灯全亮

延迟5S

延迟10S

东西路口黄灯闪烁5次

四红灯亮，四绿灯灭

延迟0.3S

南北路口绿灯亮，东西路口红灯亮

延迟10S

南北路口绿灯灭

南北路口黄灯闪烁5次

延迟0.3S

3.3十字路口交通

十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用MSC-51系列单片机ATSC51和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8051芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示（交通灯信号通过PA口输出，显示时间直接通过8255的PC口输出至双位数码管）；车辆闯红灯报警；绿灯时间可检测车流量并可通过双位数码管显示。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。 绿 黄 红 绿 黄 红

PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0

东西南北红灯亮 0 0 0 0 1 0 0 1 09H

东西路口绿亮，南北红亮 0 0 0 0 1 1 0 0 0CH

东西路口绿灯灭 0 0 0 0 1 0 0 0 08H

东西黄灯亮，南北红亮 0 0 0 0 1 0 1 O 0AH

东西黄灯灭，南北红亮 0 0 0 0 1 0 0 0 08H

东西南北红亮 0 0 0 0 1 0 0 1 09H

东西红灭，南北黄亮 0 0 0 0 0 0 1 0 0AH

南北路口绿亮，南北红亮 0 0 1 0 0 0 0 1 0CH

南北路口绿灯灭 0 0 0 0 1 0 0 1 08H

南北黄灯亮，东西红亮 0 0 0 1 0 0 0 1 0AH

南北黄灯灭，东西红亮 0 0 0 0 0 0 0 1 0CH

东西南北红灯亮 0 0 0 0 1 0 0 1 09H