(完整版)基于51单片机的智能交通灯系统设计(1)毕业论文
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目录1 绪论 (1)1.1 课题研究目的 (1)1.2 研究现状 (2)1.3 本文的主要工作 (3)2 系统方案设计 (3)2.1 总体方案设计与分析 (3)2.2 主控制器方案 (4)2.3 显示方案 (5)3 系统电路设计 (5)3.1 主控制器电路 (5)3.1.1 单片机电路 (5)3.1.2 晶振电路 (7)3.1.3 复位电路 (7)3.2 显示电路 (8)3.3 按键电路 (8)3.4 交通灯电路 (9)4 系统硬件设计 (9)4.1 主程序软件设计 (9)4.2 子程序软件设计 (11)4.2.1 显示软件设计 (11)4.2.2 按键扫描软件设计 (13)5 系统测试 (13)5.1 系统调试 (13)5.2 故障检查 (16)6硬件组装与调试 (16)6.1 系统组装 (17)6.2 上电后调试 (18)总结 (19)参考文献 (20)致谢 ...................................................................................................................错误!未定义书签。
附录 (21)附录1:成品图 (21)附录2:原理图 (22)1 绪论1.1 课题研究目的19世纪的时候,英国就出现了世界上首个交通信号灯,因为他的能源来自于煤气的交通信号灯,这种方案在后期的设备运行中很容易产生爆炸,所以后来此种交通信号灯设备就没有在出现了。
到了20世纪的时候,美国的克利夫兰市又有了交通灯设备,然而此次的能源设计方案是电力信号灯。
1930年德国有人开发了选取自动化的设计方案去操作的交通灯,这种设计标志着交通自动操作的起步。
20世纪开始,发达国家第一次选取车辆感应方案处理信号,车辆传感器的主要特点为,此设计能够按照交通拥堵的具体情况去操作交通灯运行的时间参数,这样来解决交通十字路口的拥堵问题,使得车辆可以很快的通过路口,此方案被很多地区进行使用。
MSC-51系列单片机交通灯控制器设计摘要十字路口车辆穿梭,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Intel8051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;为了系统稳定可靠采用了MAX629“看门狗”芯片,避免了系统因为死机而停止工作的情况发生;显示时间直接通过8255的PA、PB口输出;交通灯信号通过PC口输出;交通灯的点亮采用VT双向晶闸管来控制,直接采用220V交流电源驱动,系统实用性强、操作简单、扩展性强。
关键词:单片机,交通灯,控制器,设计,实现目录摘要 (1)1 引言 (2)2 交通灯的总体方案设计与论证 (2)单片机与外围接口部件 (3)电源提供 (3)倒计时显示界面 (3)输入键盘 (3)交通灯显示 (5)理论分析与计算 (5)交通灯显示时序的理论分析与计算 (5)交通灯显示时间的理论分析与计算 (7)东西和南北方向的放行时间的长短是依据路口的各个方向平时的车流量来设定,并且S1、S2、S3、S4各个状态保持的时间之有严格的对应关系,其公式如下所示:T-S1+T-S2=T-S3T-S2=T-S4T-S1=T-S3我们可以依据上述的标准来改变车辆的放行时间。
按照一般的规则,一个十字路口可分为主干道和次干道,主干道的放行时间大于次干道的放行时间,我们设定值时也应以此为参考。
电路图及设计文件(1)灯控制电路设计由于32个LED 来实现红绿灯状态,若直接接在单片机的口线,路口倒计时的显示就不能实现,所以本次设计中采用一种新型的电路如图3-1 所示。
(7)2 硬件的选择与简介 (9)8051芯片简介 (9)8051内部结构8051是MCS-51系列单片机的典型产品,其内部结构图如右所示: (9)8051的引脚说明: (10)8255芯片简介 (10)2.2.1内部结构 (11)2.2.2引脚功能说明 (11)其他器件 (12)2.3.1数码管与交通信号灯 (12)2.3.2看门狗MAX692 (12)3 控制器硬件系统设计 (13)系统硬件设计方案 (13)系统工作原理 (15)结论 (17)致谢 (18)参考文献 (19)摘要随着城市机动车量的不断增加,许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况,因此,自80年代后期,这些城市纷纷修建城市高速道路,然而,随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制,高速道路没有充分发挥出预期的作用。
单片机控制红绿灯系统电气工程学院信息科学与工程学院机械工程学院2013级朱长春(电自5班)李广鹏(电信6班)沈云捷(电信6班)刘文强(机制)李洪珊(电信6班)目录一、前言 (3)二、研究目的 (3)三、单片机概述 (3)1历史 (3)2特点 (5)3基本结构 (5)四、系统设计 (11)1方法与原理 (11)2方案论证与选择 (11)3硬件电路图设计 (12)4软件设计 (12)一、前言1概述十字路口车辆穿梭,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ATMEL公司生产的单片机AT89C52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按键调整红、绿灯燃亮时间的功能;红绿黄灯循环点亮;人行道,紧急情况变换通行方向以及警报。
本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。
二、研究目的道路交通信号灯是交通安全产品中的一种类别,是为了加强道路交通管理,减少交通事故的发生,提高道路使用效率,改善交通状况的一种重要工具。
适用于十字、丁字等交叉路口,由道路交通信号控制机控制,指导车辆和行人安全有序地通行。
交通信号灯的种类主要有:机动车道信号灯,人行横道信号灯(即红绿灯),非机动车道信号灯,方向指示信号灯,移动式交通信号灯,太阳能闪光警告信号灯,收费站天棚信号灯。
交通信号灯是交通信号指挥中的重要组成部分,是道路交通的基本语言。
交通信号灯由红灯(表示禁止通行)、绿灯(表示允许通行)、黄灯(表示警示)组成。
分为:机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯、闪光警告信号灯、道路与铁路平面交叉道口信号灯。
广泛用于公路交叉路口,弯道、桥梁等存有安全隐患的危险路段,指挥司机或行人交通,促进交通畅通,避免交通事故和意外事故发生。
三、单片机概述1历史诞生于1971年,经历了SCM、MCU、SoC三大阶段,早期的SCM单片机都是8位或4位的。
安徽工商职业学院ANHUI BUSINESS VOCATIONAL COLLEGE毕业设计(论文)基于单片机控制的交通灯毕业设计系别:电子信息系专业班级:10应用电子技术2班学号: ******学生姓名:**指导老师:**二零一二年十月基于单片机控制的交通灯毕业设计摘要十字路口车辆穿梭,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。
本设计主要分为五大模块输入:控制电路、时钟控制电路、片内外程序切换控制、显示电路。
以MSC-51系列单片机IntelAT89C51为中心器件来设计交通灯控制器,实现了AT89C51芯片的P0口设置红灯、绿灯、黄灯燃亮时间的功能;为了系统稳定可靠采用了74LS14施密特触发器芯片的消抖电路,避免了系统因输入信号抖动产生误操作;显示时间直接通过AT89C51的P2口输出,由CD4511驱动LED数码管显示红灯燃亮时间。
关键字:AT89C51LED显示交通灯The Traffic Light Based On The Single-chip ControlAbstractThe intersections vehicle wears shuttle, pedestrian Xi Rang, garage driveway, person's sidewalk, orderly. So depend what to carry out this well arranged order? What to depend is a traffic sign light of automatic conductor system. The control method of the traffic sign light is a lot of. This design is mainly divided into five greatest molds a piece the electric circuit, clock of the importation control a control outside procedure inside the electric circuit, slice to cut over a control and shows electric circuit. Take single slice the machine IntelAT89 C51 of the serieses MSC-51s as a center spare part to design transportation light controller, carried out the AT89 C51's P's 0 people's constitution of the chips red, the function in bright time of green light, Huang2 Deng Ran2;For the sake of system stability the credibility adopted a 74 LS14 airtight trigger eliminate of machine chip to tremble electric circuit especially, avoided system because of importation the signal tremble movable property to living a mistake operation; The P 2 people who shows that time directly passes the AT89 C51 output, is driven LED figures a tube by the CD4511 to show red-light Ran bright time.Key word: The AT89 C51 LED show transportation light目录摘要 (2)ABSTRACT (3)前言 (5)一、工程简介 (6)(一)、概述 (6)(二)、工艺流程图 (7)二、工程设计 (7)(一)、控制方案的确定 (7)(二)、硬件部分 (8)(1)、交通灯控制系统的硬件设计 (8)(2)、硬件系统的设计具备以下原则 (8)(3)、硬件结构框图(如图3所示) (8)(4)、交通灯控制系统的原理框图(如图4所示) (8)(5)、8279的结构及引脚功能 (12)(三)、软件部分 (16)(1)、延时子程序的计算 (17)(2)、流程图(如图8所示) (17)三、系统的试调运行 (18)(一)、硬件调试 (18)(1)、静态调试 (18)(2)、动态调试 (18)四、系统设计及总结特点 (19)致谢 (20)参考文献 (20)附录A:源程序 (21)附录B:电路图 (27)前言本课程设计是在学完单片机原理及课程之后综合利用所学单片机知识完成一个单片机应用系统设计并在实验室实现。
毕业设计(论文)设计(论文)题目:智能交通灯控制系统的设计系别:专业:班级:姓名:学号:指导教师:完成时间:10年5月目录摘要 (4)第一章概述 (5)1.2市场需求 (5)1.3交通灯的由来与发展 (5)1.4交通灯的功能与作用 (5)第二章总体设计方案 (7)2.1设计课题 (7)2.2设计目的 (7)2.3课题任务的控制要求 (7)2.4 方案论证 (7)2.4.1方案一 (7)2.4.2方案二 (8)2.4.3方案三.........1 (8)2.4.4方案总结 (8)第三章系统硬件电路的设计 (9)3.1主控制系统 (9)3.2.通行灯输出控制 (11)3.3时间显示模块 (11)3.4特种车辆自动通行控制模块 (11)3.5电源电路 (12)3.6硬件介绍说明 (12)3.6.1 AT89C52.的引脚说明 (12)3.6.2 AT89C52的引脚说明 (13)3.6.3 74HC244简介 (13)第四章系统主要程序的设计 (15)4.1道口交通控制模块 (15)4.2初始化程序 (15)4.3主程序 (15)4.4外中断1中断服务程序 (15)4.5定时中断服务程序 (16)4.6控制程序清单 (17)(1)交通灯汇编程序 (17)(2)中断入口程序 (19)(3)主程序 (19)(4)以下为60s管理 (19)(5)1s计时程序;t0中断程序 (20)(6)显示程序 (22)(7)延时程序 (24)(8)119/120车中断程序 (24)第五章调试与性能分析 (26)5.1红绿交通灯控制程序 (26)5.2特殊车辆通行时红外线检测电路的调试 (26)5.3AT89C52调试与性能分析 (26)5.4分析总结 (26)第六章毕业设计总结 (27)致 (28)摘要近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断深入,同时带动传统控制检测技术日益更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构软硬件结合,加以完善。
安徽农业大学毕业论文(设计)论文题目基于51单片机的十字路口交通灯设计姓名学号院系专业指导教师职称中国·合肥二o一二年六月摘要近年来,随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断深入,同时带动传统控制检测技术日益更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往作为一个核心部件来使用,正在不断的应用到实际生活中,并且根据具体硬件结构软硬件结合,加以完善。
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MCS-51系列单片机STC89C52为中心器件来设计交通灯控制器,实现了通过信号灯对路面状况的智能控制。
从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题。
系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点,有广泛的应用前景。
关键词:交通灯单片机数码管AbstractIn recent years, with the rapid development of science and technology, the application of SCM is going deep, driving the traditional detection techniques to renew day by day. In the real-time examination and in the automatic control monolithic integrated circuit application system, the monolithic integrated circuit often took a core part uses., but should also act according to the concrete hardware architecture software and hardware union, to be improved.The intersection vehicles shuttle, the pedestrian is bustling, car dealership traffic lane, person sidewalk. Then depending on what to realizes this orderly order? The traffic lights depends on the automatic control system. There are great number kinds of modes to control the traffic lights. The system uses a series of MCS-51 as the center STC89C52 single-chip device designed to control the traffic lights. Short of the design cycle, high reliability, practical, simple operation, easy maintenance, the expansion of this system is powerful.Key words:traffic light;SCM; Digital tube摘要 (2)(一)总体设计思路 (4)1.1设计背景 (4)1.2 设计目的及思路 (5)1.2.1 设计目的 (5)1.2.2 设计思路 (5)1.3 交通灯显示时序及状态转换的理论分析 (6)(二)方案比较、设计与论证 (8)2.1 总体设计方案 (8)2.2 控制模块选择方案 (8)2.3 电源模块方案 (9)2.4显示界面方案 (9)2.4.1 倒计时显示界面方案 (9)2.4.2 状态灯显示 (9)(三)硬件设计 (10)3.1系统总体硬件方案论证 (10)3.2 STC89C52RC单片机简介 (10)3.3单片机最小系统 (13)3.3.1 时钟电路 (13)3.3.2.复位电路 (14)3.4 显示电路 (14)3.5 电路图 (15)(四)软件设计 (16)4.1 程序流程图 (16)4.2具体程序 (16)4.3 程序烧至单片机过程 (22)参考文献 (23)(一)总体设计思路1.1 设计背景自从1858年英国人,发明了原始的机械扳手交通灯之后,随后的一百多年里,交通灯改变了交通路况,也在人们日常生活中占据了重要地位,随着人们社会活动日益增加,经济发展,汽车数量急剧增加,城市道路日渐拥挤,交通灯更加显示出了它的功能,使得交通得到有效管制,对于交通疏导,提高道路导通能力,减少交通事故有显著的效果。
安徽机电职业技术学院毕业论文基于8051单片机设计的智能交通灯系统系别电气工程系专业电气自动化班级电自3112姓名杨荣景学号1303113163指导老师杨浩2013~ 2014学年第 1 学期题目锅炉汽泡液位控制系统学生姓名杨荣景学号1303113166 指导教师杨浩系部电气工程系班级电自3112 顺序号第 1 次学生完成毕业论文(设计)内容情况1.根据杨老师在论文指导会上的指导内容,在利用校图书馆查阅很多贴近我们本专业的知识基础上,认真斟酌,最终确定了论文项目题目:锅炉汽泡液位控制系统。
2.该项目题目的选定依附于现代化工业发展的需要,因此基本上完成了论文的选题背景和研究意义。
3.经过查阅资料和听取杨老师的意见,构思了论文项目的大体框架,为接下来的研究论文做好了铺垫。
学生签名:时间:年月日教师指导内容记录教师签名:时间:年月日题目锅炉汽泡液位控制系统学生姓名杨荣景学号1303113166 指导教师杨浩系部电气工程系班级电自3112 顺序号第 2 次学生完成毕业论文(设计)内容情况1. 根据上周所查资料和老师会上的指导,我在整理上基本上完成了开题报告。
开题报告大体包括论文封面设计,论文的内容摘要和选题的背景。
并以邮件的方式发给杨老师批阅了。
2. 在做开题报告时,我尽量贴近我们专业所学的知识,以使能够温习所学知识和进一步提升!学生签名:时间:年月日教师指导内容记录教师签名:时间:年月日题目锅炉汽泡液位控制系统学生姓名杨荣景学号1303113166 指导教师杨浩系部电气工程系班级电自3112 顺序号第 3 次学生完成毕业论文(设计)内容情况1.针对杨老师指导会议上提出的问题,我修改了我的开题报告。
还进一步完成了论文的大纲和论文的目录,并按照目录和查找资料,整理完成了论文正文第一章,第二章和第三章的分析与选择。
并以电子邮件的方式发给了张老师指导与批阅。
2.概述的完成主要包括课题研究的目的与意义,以及目前该技术发展的趋势。
本科毕业论文(设计)题 目 基于单片机的交通灯的设计与制作学 院 电子信息工程 专 业 电子信息工程 班 级 09统本电信01班学号学生姓名杨科指导教师李坡完成日期2012.11 西安思源学院教务处制二〇一年月摘要近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断深入,同时带动传统控制检测技术日益更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识是不够的,还应根据具体硬件与软硬件结合,加以完善。
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AT80C51和可编程并行IO接口芯片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3秒时黄灯闪烁警示,本设计还设有紧急状态。
实用性强、操作简单、扩展功能强。
关键词:单片机交通灯控制器设计实现AbstractThis system adopts MSC-51 series only that machine Intel8031 with but programming parallel interface chip 8255A of IO is central device the design controller of traffic lights, measure according to actual wagon flow the PI installation bonus and green light that passes through 8031 chips burn to light the function of time ;For system stabilize reliable because of ,Realize目录第一部分基础部分 (3)一、项目概述 (3)(一)单片机发展概述 (3)(二)项目介绍 (5)二、系统设计 (9)(一)框图设计 (9)(二)知识点 (9)(三)硬件设计 (10)(四)元件清单 (10)(五)程序流程图 (12)(六)程序清单 (13)三、仿真实验步骤 (16)(一)仿真过程介绍 (16)(二)系统仿真及调试 (17)(三)实物图效果 (22)四、补充:AT89C51介绍 (24)(一)AT89C51简介 (24)(二)主要特性 (24)(三)管脚说明 (24)第二部分拓展部分 (27)一、简介 (27)二、元件清单 (27)三、硬件及系统设计 (28)(一)硬件设计 (28)(二)仿真效果图 (29)(三)软件程序 (31)第三部分创新部分 (35)一、概述 (35)(一)电源提供方案: (35)(二)显示界面方案 (35)(三)输入方案 (35)二、系统硬件电路设计 (35)(一)通行灯输出控制 (35)(二)时间显示模块 (35)(三)特种车辆自动控制模块 (36)(四)电路仿真图 (36)(五)实物图 (37)三、系统主要程序设计 (39)(一)主要程序简介 (39)(二)扩展交通灯系统完整程序 (40)总结 (53)致谢 (53)参考文献 (54)引言当今,红绿灯安装在各个道口上,已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。
摘 要:随着世界范围内科技的发展,随着世界范围内科技的发展,社会的进步,社会的进步,但也导致城市化进程的加快,但也导致城市化进程的加快,越来越多的人越来越多的人也买得起车了,也买得起车了,从而导致交通拥挤的现象时有发生。
从而导致交通拥挤的现象时有发生。
从而导致交通拥挤的现象时有发生。
由此可以看出,由此可以看出,简单的十字路口交通信号灯已经不能适应现代化发展的潮流,因此需要一个更加合理、有效的智能交通灯控制系统来缓解城市交通的压力。
在现代,在现代,利用单片机来实现交通信号灯的控制成为了我们调控交通的主流。
利用单片机来实现交通信号灯的控制成为了我们调控交通的主流。
运用单片机运用单片机控制交通信号灯比较方便,而且性能高,控制交通信号灯比较方便,而且性能高,易于控制。
易于控制。
易于控制。
所以,所以,所以,我们有必要对这一课题进行一次我们有必要对这一课题进行一次系统的研究学习。
在本次毕业设计中,我的主要设计任务是在一个十字路口设计一个交通信号灯控制系统,号灯控制系统,并且利用单片机来对该系统进行合理的控制。
并且利用单片机来对该系统进行合理的控制。
并且利用单片机来对该系统进行合理的控制。
本系统由本系统由AT89C51单片机、交通信号灯状态控制电路、通信号灯状态控制电路、LED LED 数码管显示电路、按键电路组成。
系统除了拥有基本交通信号灯状态控制功能外,还具有倒计时、时间设置等功能。
关键词:单片机单片机 交通信号灯交通信号灯AbstractWith the worldwide development of science and technology, the progress of the society, but also led the city to speed up, more and morepeople can afford to buy a car, causing traffic congestion phenomenon, can be seen, traffic lights at the crossroads of simple already can not adapt to the modern development trend, so we need a smart traffic the lamp is more reasonable, effective control system to alleviate the city traffic pressure.In modern times, to achieve control of traffic lights using SCM into the mainstream of our traffic regulation. The use of single-chipmicrocomputer to control the traffic signal lamp is convenient, high performance, easy to control. Therefore, we are necessary to study a system on this subject. In this graduation design, the main design taskis to design a control system of traffic lights at a crossroads, and the use of single-chip microcomputer to the reasonable control of the system. This system consists of AT89C51 microcontroller, a key circuit, the state of the traffic lights control circuit, LED digital tube display circuit.In addition to the basic state of the traffic lights control function, but also has a countdown, time setting and other functions.Keywords Keywords:: SCM, traffic signal lamp目 录1 绪论 . (1)1.1交通控制系统的设计背景 . ................................................................................................ 1 1.2交通控制系统设计的现实意义 . ....................................................................................... 1 1.3 国内外交通信号灯系统的发展情况 . .. (1)1.4 主要研究内容 . (2)2 单片机交通控制系统方案设计 (3)2.1单片机交通控制系统的通行方案 (3)2.2 单片机交通控制系统基本原理及所要实现的功能 (3)2.2.1 基本原理 (3)2.2.2 所要实现的要求 . (3)2.3单片机交通控制系统框图 . (4)3 系统硬件电路的设计 . (5)3.1 控制芯片AT89C51单片机 . ............................................................................................... 5 3.1.1 AT89C51单片机简介 . .. (5)3.1.2 AT89C51单片机的主要性能 . (5)3.1.3 单片机组成及结构 . ........................................................................................................ 5 3.1.4 单片机各引脚功能 . ........................................................................................................ 6 3.1.5 AT89C51的中断源 (8)3.2 LED 数码管 ........................................................................................................................... 8 3.3 发光二极管 .. (9)3.4 各电路模块设计 (10)3.4.1 单片机最小系统 . ........................................................................................................... 10 3.4.2 交通信号灯显示电路 ................................................................................................. 10 3.4.3 倒计时显示电路 . .. (10)3.4.4 按键操作电路 (11)4 系统程序设计 (13)4.1主程序框图 (13)4.2 交通灯闪烁子程序 . (13)4.3 LED 数码管显示子程序 . ................................................................................................... 14 4.5 红绿灯时间调整程序 . (15)5 交通灯控制系统仿真与调试 . (18)5.1 开发软件—开发软件—KeilC51KeilC51········································································································ 18 5.2仿真软件—仿真软件—Proteus Proteus 简介............................................................................................... 18 5.3 系统仿真结果 . .. (18)总 结 .............................................................................................................. 20 致 谢 .. (21)参考文献 . (22)附 录 (23)第 1 页 共27页1 绪论1.1交通控制系统的设计背景随着世界范围内城市化进程的加快,并且汽车越来越普及化,城市的交通状况已经成为一个全球性的问题。
1. 设计思路 (1)2.1电源提供方案 (1)2.2显示界面方案 (2)2.3输入方案: (2)3 单片机交通控制系统总体设计 (2)3.1单片机交通控制系统的通行方案设计 (2)3.2单片机交通控制系统的功能要求 (3)3.3单片机交通控制系统的基本构成及原理 (4)4智能交通灯控制系统的硬件设计 (4)4.1AT89C51单片机简介 (4)4.1.1 AT89C51单片机的主要特性 (5)4.1.2 主要引脚功能 (5)4.2交通灯中的中断处理流程 (7)4.3系统硬件总电路构成及原理 (8)4.3.1系统硬件电路构成 (8)4.3.2系统工作原理 (8)4.4其它硬件介绍及连接 (9)4.4.1八段LED数码管 (9)5 系统软件程序的设计 (11)5.1程序主体设计流程 (11)5.2理论基础知识 (12)5.2.1定时器原理 (12)5.2.2软件延时原理 (13)5.2.3中断原理 (13)5.3子程序模块设计 (13)5.3.1状态灯显示及判断 (13)5.3.2 LED倒计时显示 (14)5.3.3 紧停及调整时间中断子程序 (14)5.3.4 红绿灯时间调整程序 (15)5.4系统软件调试 (17)5.4.1 TKS仿真器 (17)5.4.2 集成开发环境KEIL (17)参考文献 (17)设计心得体会 (18)附录……………………………………………………………………………………………… (19)基于单片机的交通控制系统模拟设计摘要:自从1858年英国人,发明了原始的机械扳手交通灯之后,随后的一百多年里,交通灯改变了交通路况,也在人们日常生活中占据了重要地位,随着人们社会活动日益增加,经济发展,汽车数量急剧增加,城市道路日渐拥挤,交通灯更加显示出了它的功能,使得交通得到有效管制,对于交通疏导,提高道路导通能力,减少交通事故有显著的效果。
近年来,随着科技的飞速发展,电子器件也随之广泛应用,其中单片机也不断深入人民的生活当中。
本模拟交通灯系统利用单片机AT89C51作为核心元件,实现了通过信号灯对路面状况的智能控制。
从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题。
系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点,有广泛的应用前景。
本模拟系统由单片机硬软件系统,两位8段数码管和LED灯显示系统。
和复位电路控制电路等组成,较好的模拟了交通路面的控制。
关键词:交通灯单片机数码管1. 设计思路(1)分析目前交通路口的基本控制技术以及各种通行方案,并以此为基础提出自己的交通控制的初步方案。
(2)确定系统交通控制的总体设计,包括,十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能,在这里,本设计除了有信号灯状态控制能实现基本的交通功能,还增加了倒计时显示提示,基于实际情况,又增加了紧急状况处理和通行时间可调这两项特特殊功能。
(3)进行显示电路,灯状态电路,按键电路的设计和对各器件的选择及连接,大体分配各个器件及模块的基本功能要求。
(4)进行软件系统的设计,对于本系统,本人采用单片机汇编语言编写,对单片机内部结构和工作情况做了充足的研究,了解定时器,中断以及延时原理,总体上完成了软件的编写。
2.单片机交通控制系统方案的比较、设计与论证2.1 电源提供方案为使模块稳定工作,须有可靠电源。
因此考虑了两种电源方案:方案一:采用独立的稳压电源。
此方案的优点是稳定可靠,且有各种成熟电路可供选用;缺点是各模块都采用独立电源,会使系统复杂,且可能影响电路电平。
方案二:采用单片机控制模块提供电源。
改方案的优点是系统简明扼要,节约成本;缺点是输出功率不高。
综上所述,我选择第二种方案。
2.2 显示界面方案该系统要求完成倒计时功能。
基于上述原因,我考虑了二种方案:方案一:采用数码管显示。
这种方案只显示有限的符号和数码字符,简单,方便。
方案二:采用点阵式LED 显示。
这种方案虽然功能强大,并可方便的显示各种英文字符,汉字,图形等,但实现复杂,且须完成大量的软件工作。
综上所述,我选择第一种方案。
2.3 输入方案:题目要求系统能调节灯亮时间,并可处理紧急情况,我研究了两种方案:方案一:采用8155扩展IO 口及键盘,显示等。
该方案的优点是:使用灵活可编程,并且有RAM,及计数器。
若用该方案,可提供较多IO 口,但操作起来稍显复杂。
方案二:直接在IO口线上接上按键开关。
由于该系统对于交通灯及数码管的控制,只用单片机本身的IO 口就可实现,且本身的计数器及RAM已经够用,故选择方案二。
3 单片机交通控制系统总体设计3.1单片机交通控制系统的通行方案设计设在十字路口,分为东西向和南北向,在任一时刻只有一个方向通行,另一方向禁行,持续一定时间,经过短暂的过渡时间,将通行禁行方向对换。
其具体状态如下图所示。
说明:黑色表示亮,白色表示灭。
交通状态从状态1开始变换,直至状态6然后循环至状态1,周而复始,即如图2.1所示:图1 交通状态通过具体的路口交通灯状态的演示分析我们可以把这四个状态归纳如下:◆东西方向红灯灭,同时绿灯亮,南北方向黄灯灭,同时红灯亮,倒计时20秒。
此状态下,东西向禁止通行,南北向允许通行。
◆东西方向绿灯灭,同时黄灯亮,南北方向红灯亮,倒计时5秒。
此状态下,除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。
◆南北方向红灯灭,同时绿灯亮,东西方向黄灯灭,同时红灯亮,倒计时20秒。
此状态下,东西向允许通行,南北向禁止通行。
◆南北方向绿灯灭,同时黄灯亮,东西方向红灯亮,倒计时5秒。
此状态下,除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。
下面我们可以用图表表示灯状态和行止状态的关系如下:表1交通状态及红绿灯状态东西南北四个路口均有红绿黄3灯和数码显示管2个,在任一个路口,遇红灯禁止通行,转绿灯允许通行,之后黄灯亮警告行止状态将变换。
状态及红绿灯状态如表1所示。
说明:0表示灭,1表示亮。
3.2 单片机交通控制系统的功能要求本设计能模拟基本的交通控制系统,用红绿黄灯表示禁行,通行和等待的信号发生,还能进行倒计时显示,通行时间调整和紧急处理等功能。
(1)倒计时显示倒计时显示可以提醒驾驶员在信号灯灯色发生改变的时间、在“停止”和“通过”两者间作出合适的选择。
驾驶员和行人普遍都愿意选择有倒计时显示的信号控制方式,并且认为有倒计时显示的路口更安全。
倒计时显示是用来减少驾驶员在信号灯色改变的关键时刻做出复杂判断的1种方法,它可以提醒驾驶员灯色发生改变的时间,帮助驾驶员在“停止”和“通过”两者间作出合适的选择。
(2)时间的设置本设计中可通过键盘对时间进行手动设置,增加了人为的可控性,避免自动故障和意外发生,并再紧急状态下,可设置所有灯变为红灯。
键盘是单片机系统中最常用的人机接口,一般情况下有独立式和行列式两种。
前者软件编写简单,但在按键数量较多时特别浪费I0口资源,一般用于按键数量少的系统。
后者适用于按键数量较多的场合,但是在单片机I0 口资源相对较少而需要较多按键时,此方法仍不能满足设计要求。
本系统要求的按键控制不多,且I0口足够,可直接采用独立式。
(3)紧急处理交通路口出现紧急状况在所难免,如特大事件发生,救护车等急行车通过等,我们都必须尽量允许其畅通无阻,毕竟在这种情况下是分秒必争的,时时刻刻关系着公共财产安全,个人生死攸关等。
由此在交通控制中增设禁停按键,就可达到想此目的。
3.3单片机交通控制系统的基本构成及原理单片机设计交通灯控制系统,可用单片机直接控制信号灯的状态变化,基本上可以指挥交通的具体通行,当然,接入LED数码管就可以显示倒计时以提醒行使者,更具人性化。
本系统在此基础上,加入了紧急情况处理与时间调整功能。
图2系统的总体框图据此,本设计系统以单片机为控制核心,连接成最小系统,由按键设置模块产生输入,信号灯状态模块,LED倒计时模块模块接受输出。
系统的总体框图如上所示。
单片机上电后,系统进入正常工作状态,执行交通灯状态显示控制,同时将时间数据倒计时输入到LED数码管上实时显示。
在此过程中随时调用急停按键和时间调节中断。
4智能交通灯控制系统的硬件设计4.1 AT89C51单片机简介AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,AT89C2051是它的一种精简版本。
AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
4.1.1 AT89C51单片机的主要特性与MCS-51 兼容,4K字节可编程闪烁存储器,寿命:1000写擦循环,数据保留时间:10年,全静态工作:0Hz-24Hz,三级程序存储器锁定,128*8位内部RAM,32可编程IO线,两个16位定时器计数器,5个中断源(两个外部中断源和3个内部中断源),可编程串行通道,低功耗的闲置和掉电模式,片内振荡器和时钟电路。
·时钟电路:时钟电路的作用是产生单片机工作所需要的时钟脉冲序列。
·中断系统:中断系统的作用主要是对外部或内部的终端请求进行管理与处理。
AT89S51共有5个中断源,其中又2个外部中断源和3个内部中断源。
图3 AT89C51系列单片机的内部结构示意图4.1.2 主要引脚功能图4 AT89C51引脚图·VCC:电源电压·GND:接地·P0口:P0口是一组8位双向I0口。
P0口即可作地址数据总线使用,又可以作为通用的IO口使用。
当CPU访问片外存储器时,P0口分时先作低8位地址总线,后作双向数据总线,此时,P0口就不能再作IO口使用了。
在访问期间激活要使用上拉电阻。
·P1口:Pl 是一个带内部上拉电阻的8准位双向IO口,P1作为通用的IO口使用。
·P2 口:P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位准双向IO 口,P2即可作为通用的IO口使用,也可以作为片外存储器的高8位地址总线,与P0口配合,组成16位片外存储器单元地址。
·P3 口:P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位准双向I0 口。
P3 口除了作为通用的IO口使用之外,每个引脚还具有第二功能,具体分配如表2表2 具有第二功能的P3口引脚·RST :复位输入。