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模拟交通灯控制系统的设计

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贵州师范学院

电子课程设计报告书

班级 11级 1班

学生姓名 王旭东

学号 11030540094

专业 电子信息科学与技术

院系 物电学院

2014年6 月20 日 I

摘 要

随着城市人口的快速增长和机动车数量的大量增加，城市交通灯作为缓解交通压力、提高道路通行效率的重要手段，其作用越来越重要。因此，如何改进交通灯的设计，使其更好的适应城市交通的发展也成为一个重要课题。红绿灯控制系统是利用8253A定时/计数器芯片的定时功能，向8259A中断控制器芯片发出定时中断请求，驱动8255A可编程并行接口芯片改变路口的LED灯的亮灭。系统采用DVCC-598JH+微机原理与接口技术实验箱作为测试与运行的平台，8086汇编语言作为编程语言，并用MASM5.0作为汇编语言开发环境。

关键词：红绿灯控制系统 8253A定时器 8259A中断控制器 8255A可编程并行接口 DVCC-598JH+

目 录

摘 要 ........................................... 201

1.十字路口基本情况分析 ........................... 201

2.交通灯状态转换分析 .............................. III

3.紧急通行情况分析 ................................. 5

4.硬件功能分析 ..................................... 6

4.1 8253A定时/计数器芯片 ........................... 6

4.2 8259A中断控制器芯片 ............................ 7

4.3 8255A可编程并行接口芯片 ........................ 9

5.系统设计 ........................................ 10

5.1硬件设计 ....................................... 10 北京理工大学珠海学院计算机学院课程设计

II 5.1.1 电路分析 ..................................... 10

5.1.2 电路连接设计 ................................. 10

5.2软件设计 ....................................... 12

5.2.1 程序总体设计 ................................. 12

5.2.2 程序流程设计 ................................. 13

5.2.3 重要代码分析 ................................ XII

6.系统实现 ...................................... XVII

6.1 软件开发与运行环境 ............................. 10

6.2 系统硬件环境 ................................... 20

6.3 系统运行步骤 ................................... 20

6.4 系统测试结果 ................................... 20

参考文献 .......................................... 21

心得体会 .......................................... 22

1 十字路口基本情况分析

设有一个十字路口，1、3为东西方向，2、4为南北方向，1、3路口的绿灯亮，2、4路口的红灯亮，1、3路口方向通车； 延时一段时间后，1、3路口的绿灯熄灭，而1、3路口的黄灯开始闪烁，闪烁若干次以后，1、3 路口红灯亮，

而同时2、4路口的绿灯亮，2、4路口方向通车；延时一段时间后，2、4 路口的绿灯熄灭，而黄灯开始闪烁，闪烁若干次以后，再切换到1、3路口方向，之后重复上述过程。 北京理工大学珠海学院计算机学院课程设计

III 2 交通灯状态转换分析

合理的设置每个路口、每个方向的交通灯的通行时间，对车辆能否及时疏散，有着决定性的作用。

状态1 的时候：1、3路口的绿灯熄灭，1、3路口的黄灯开始亮，当通行时间剩下5秒结束时，LED会闪烁，而同时2、4路口的红灯亮

状态2的时候：1、3 路口红灯亮， 而同时2、4路口的绿灯亮，2、4路口方向通车；

状态3的时候：1、3 路口红灯亮， 而同时2、4路口的黄灯亮；

状态4 的时候：1、3路口的绿灯亮，2、4路口的红灯亮，1、3路口方向通车。整个状态转换的过程见表2-1。

表2-1 路口四个状态和相互转换过程

状态 每个路口灯的点亮情况 通行时间 路口1 路口2 路口3 路口4

状态1（ZT1） 黄 红 黄 红 5s

状态2（ZT2） 红 绿 红 绿 15s

状态3（ZT3） 红 黄 红 黄 5s

状态4（ZT4） 绿 红 绿 红 15s

完成四个状态的一次循环需要40秒， 红灯亮20秒 、绿灯亮15秒 、黄灯亮5秒

完成了在适当的时间限度内，有效的疏散较大的通行量的目的。

3 紧急通行情况分析

手动拨动单脉冲一次，则产生一个优先级高一级的中断，程序转而执行此中断处理程序，处理完后返回继续执行低级中断。整个执行过程见图3-1

循环值入栈

红灯全亮 北京理工大学珠海学院计算机学院课程设计

IV

图3-1 紧急中断程序

4 硬件功能分析

4.1 8253A定时/计数器芯片

8253A定时/计数器具有定时、计数双功能。它具有三个相同且相互独立的16位减法计数器，分别称为计数器0、计数器1和计数器2。每个计数器计数频率为0－2MHZ。

其内部数据总线缓冲器为双向三态，故可直接连在系统数据总线上，通过CPU写入计数初值，也可由CPU读出计数当前值。读写控制逻辑，当选中该芯片时，根据读写命令和送来的地址信息控制整个芯片工作。其工作方式通过控制字确定。控制字寄存器用于接收数据总线缓冲器的信息。当写入控制字时，控制计数器的工作方式；当写入数据时则装入计数初值。控制寄存器为8位，只能写入不能读出。8253A内部结构见图4-1。

当8253A执行计数功能时，计数器装入初值后，当GATE为高电平时，可用外部事件作为CLK脉冲对计数值进行减1计数。每来一个脉冲减1，当计数值减为0时，由OUT端输出一个标志信号。

当8253A执行定时功能时，计数器装入初值后，当GATE为高电平时，由CLK脉冲触发开始自动计数。当计数到零时，发计数结束定时信号。

8253A可以工作在方式0到方式5，常用的有方式2频率发生器方式和方式3方波发生器方式。在方式2时，当初值装入后，OUT变为高；计数结束，OUT变为低。该方式下如果计数未结束，但GATE为低时，立即停止计数，将OUT变为高；当GATE再变高时，便启动一次新的计数周期。在方式3时，当装入初值后，在GATE上升沿启动计数，OUT输出高电平；当计数完成一半时，OUT输出低电平。

在本系统中，8253A工作于方式3方波发生器方式。是否中断

继续执行主程序 结束中断服务程序

循环值出栈

继续处理未完成的低级中断 北京理工大学珠海学院计算机学院课程设计

V

图 4-1 8253A内部结构图

4.2 8259A中断控制器芯片

8259A是专为控制优先级中断而设计的芯片。它将中断源按优先级排队、辨认中断源和提供中断向量的电路集成于一体，只要用软件对它进行编程，就可以管理8级中断。

8259A的内部结构见图4-2。它由中断请求寄存器（IRR）、优先级分析器、中断服务寄存器（ISR）、中断屏蔽寄存器（IMR）、数据总线缓冲器、读写控制电路、级联缓冲器和比较器组成。

图 4-2 8259A的内部结构 计数器0 CLK0

GATE0

OUT0

计数器1 CLK1

GATE1

OUT1

计数器2 CLK2

GATE2

OUT2 数据总线缓冲器

读/写逻辑

控制字寄存器 D0-D7

-RD -WR A0 A1 -CS

控制逻辑

服务寄存器 优先级分析器 中断请求中断屏蔽寄存器IMR 内部总线 IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7 数据总线控制器

读写电路

级联缓冲器/比较器 CAS0 CAS1 CAS2 D0-D7

-RD -WR A0 -CS

SP/-EN INT -INTA 北京理工大学珠海学院计算机学院课程设计

VI

对8259A编程和初始化的时候，首先要写初始化命令字ICW1-ICW4。

写ICW1以确定中断请求信号类型，清除中断屏蔽寄存器，进行中断优先级排队和确定系统是用单片还是多片。

写ICW2用来定义中断向量的高五位类型码。

ICW3可以定义主片8259A中断请求线上IR0-IR7有无级联的8259A从片。

写ICW4用来定义8259A工作时用8085模式还是8088模式，以及中断服务寄存器复位方式等。

初始化命令字写完以后，要写8259A的控制命令字，它包括OCW1-OCW3。

写OCW1可以设置或清除对中断源的屏蔽。

写OCW2设置优先级是否进行循环、循环的方式和中断结束的方式。8259A复位时自动设置IR0优先权最高，IR7优先权最低。

写OCW3用来设置查询方式和特殊屏蔽方式，并可以读取8259A中断寄存器的当前状态。

在本系统中，使用8259A的循环等待中断工作方式。

4.3 8255A可编程并行接口芯片

8255A是一种可编程的芯片，它采用双列直插封装，用＋5V电源供电。内部有3个8位的I/0端口：A口、B口和C口。这三个端口也可以分为各有12位的两组：A组和B组。A组包含A口8位和C口的高四位，B组包含B口8位和C口的低四位；A组控制和B组控制用于实现方式选择操作；读写控制逻辑用于控制芯片内部寄存器的数据和控制字经数据总线缓冲器送入各组接口寄存器中。由于8255A数据总线缓冲器是双向三态8位驱动器，因此可以直接和8088系统数据总线相连。8255A的内部逻辑结构见图4-3。

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基于嵌入版MCGS交通灯模拟控制系统设计

基于嵌入版MCGS交通灯模拟控制系统设计

基于嵌入版MCGS交通灯模拟控制系统设计

摘要：MCGS嵌入版是专门为嵌入式计算机的监控系统开发的组态软件，是由组态环境和运行环境两部分组成的。它适应于应用系统对功能、成本、体积等专用计算机系统。交通灯模拟控制是一个运行稳定、功能成熟、维护量小的触摸屏组态的监控系统，方便用户对组态过程的调试。

关键词：组态 交通灯 模拟系统

1、控制要求

按照实际系统的操作过程设计了以下的模拟过程，初始状态：南北绿灯亮，东西红灯亮。南北红灯亮7秒灭，南北黄灯闪烁3秒，南北红灯亮10秒后南北循环；东西红灯亮10秒灭，东西绿灯亮7秒灭，东西黄灯闪烁3秒后循环，时序图如1。

图1 交通灯时序图

2、变量分析

实时数据库是MCGS工程的数据交换和数据处理中心。数据变量是构成实时数据库的基本单元，定义数据变量的内容主要包括：指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围，交通灯变量如表1。

表1 变量类型

3、工程组态

1）工程新建。双击Windows操作系统的桌面上的组态环境快捷方式，打开嵌入版组态软件，点击文件菜单中“新建工程”；弹出“新建工程设置”对话框，TPC类型选择为“TPC7062K”，点击“确认”。

2）工程保存。点击文件菜单中“工程另存为”菜单项；在文件名一栏输入“交通灯模拟控制系统设计，点击“保存”。

3）建立新组态窗口。在MCGS组态“工作台”上，单击“用户窗口”，在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，则产生新“窗口0”。

4）设计画面流程。（1）建立标题文字：文字框图建立后，输入“交通灯控制系统”文字，按回车键文字输入过程结束。（2）建立基本元：灯的建立：单击“工具箱”菜单中“插入元件” 图标，弹出“对象元件库管理”；点击 “指示灯”中选取中意的灯，按“确认”。 车的建立与灯的建立方法相同。

4、脚本程序

IF 液位1< 9 THEN 水泵=1

ELSE

水泵=0

ENDIF

‘启动南北绿灯并记时

具有倒计时功能的单片机交通灯模拟控制系统设计

具有倒计时功能的单片机交通灯模拟控制系统设计

实践与探索ｉＩ…ＲＥＳ…ＥＡＲ～Ｃ　Ｈ　Ｅ…ＸＰＬ…ＯＲＥ研究与探索　具有倒计时功能的　单片机交通灯模拟控制系统设计　

马路上十字路口人来车住、有条不紊的秩序靠的是交　通信号灯的自动指挥系统来实现的。交通信号灯控制方式　很多，本文采用ＡＴ８９Ｃ５１为核心器件来设计交通灯模拟控　制系统，应用单片机的定时器／计数器、中断和动态显示技　术，实现了正常情况下东西与南北两个方向轮流点亮红、　绿信号灯，每次持续时间６０ｓ，中间有２ｓ的黄灯过渡。特殊　情况时，可以拨动东西或南北方向的紧急开关，使该方向　紧急切换为绿灯，以利于特种车辆通过。当车辆稀少时，　还可以通过拨动开关，使东西、南北两个方向的交通灯均　置为闪烁黄灯，闪烁周期为２Ｓ。另外还设计了用ＬＥＤ数码　管动态显示已点亮灯的剩余时间的功能。　波动开关卜＿＿　Ｐ０　Ｄ１　８９Ｃ５１　复位电路卜—一　ＲＳＴ　Ｐ２　译码驱动　・＿・　・　。＿＿＿。－。－　＿＿＿‘，ＩＬ＿＿口＿。・。。＿ｂ－・ｈ　—　晶振电路　｝　ＬＥＤ显示　×ＴＡＬ　圈］系统方框图　系统设计方框图如图１所示。图中红绿灯由３种颜色　的发光二极管代替，单片机Ｐ１口输出的控制信号，驱动发　光二极管亮灭。ＬＥＤ数码管（共阴）由两片具有译码与驱　动双重功能的芯片ＣＤ４５１　１驱动，ＣＤ４５１　１的输入信号为来　自Ｐ２口的４位ＢＣＤ码。紧急切换和车辆稀少时可采用查询　Ｐ０．０、Ｐ０　１和Ｐ０　２（连接拨动开关）是否为低电平的方法　确定。　程序设计思路使用单片机内部定时器１产生中断，　每５０ｍｓ中断一次。在中断服务程序中，对中断的次数进　行计数，５０ｍｓ计数２０次，就是１　Ｓ。交通灯的控制信号由　Ｐ２．７～Ｐ２　５和Ｐ２　３一Ｐ２　１口输出，其中，Ｐ２　７低电平对应　南、北红灯，Ｐ２　６低电平对应南北绿灯，Ｐ２　５低电平对应　南北黄灯，Ｐ２　３低电平对应东西红灯，Ｐ２　２低电平对应东　西绿灯，Ｐ２　１低电平对应东西黄灯。　为了显示亮灯的剩余秒数，进行倒计时显示，程序中　安排了十进制转换程序。剩余秒数的ＢＣＤ码由Ｐ１口输出，　圜　ｌ０ＣＣＵＰＡＴＩＯＮ　Ｉ　２０１０　１０文／吕　宁　通过２个ＣＤ４５１　１驱动２个ＬＥＤ，实现动态显示。　紧急切换拨动开关１和２分别接在Ｐ０．０、Ｐ０，１上，为东　西、南北两个方向的紧急切换拨动开关，某方向拨动开关　按下（接地）时，该方向紧急切换为绿灯，以利于特种车　辆通过。可以通过在主程序中查询这两个端口的状态来决　定是否进行紧急切换，查询到为低电平时进行紧急切换处　理。　拨动开关３用于当车辆稀少时按下，当查询到Ｐ０．２为　低电平时，设置东西南北两个方向的交通灯均为黄灯闪烁　（１ｓ亮，１　Ｓ灭）。　用单片机内部的定时器Ｔ１实现延时，首先对ＴＭｏＤ赋　值，确定工作方式：ＴＭ０Ｄ的高４位是控制定时器／计数器　Ｔ１的，当ＧＡＴＥ＝ＯＢ，１－，通过“ＳＥＴＢ　ＴＲ１”指令即可启动定　时器／计数器工作，Ｃ／＿ｒ＝Ｏ时，Ｔ１被设置为定时工作方式。　因此，可得到定时器Ｔ１，工作在方式１，作定时器使用，并　且用软件启动运行的ＴＭ０Ｄ赋值为１ＯＨ。其次预置定时器　初值ｘ，将初始值写入ＴＨ１、ＴＬ１中。设单片机的晶振频率　为１　２ＭＨｚ。定时器初值得计算公式为．　（最大计数值Ｍ一　初始值ｘ）Ｘ机器周期：定时时间。当晶振频率为１　２ＭＨＺ　时，机器周期则为１　ｕ　Ｓ。在方式１中，定时器Ｔ１的最大计数　值Ｍ为６５５３６，现要求定Ｂ？５０ｍｓ，由以上公式可计算出定　时器的初始值ｘ。　（６５５３６－Ｘ）×１　ｕ　ｓ＝５０ｍｓ＝５００００　ｕ　Ｓ　所以，初始值Ｘ＝６５５３６—５００００＝１　５５３６Ｄ＝３ＣＢＯＨ．在　子程序ＤＥＬＡＹ＿５０ＭＳ中确定定时器的初值指令为　ＭｏＶＴＨ１，＃３ＣＨ，ＭＯＶＴＬ１，＃０ＢＯＨ　主程序流程如图１—２所示。　

基于plc的交通灯控制系统设计毕业论文

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目录

一、内容概括................................................2

1.1 研究背景和意义.......................................2

1.1.1 交通灯控制系统的重要性...........................3

1.1.2 PLC在交通灯控制系统中的应用......................4

1.2 研究目的和任务.......................................6

1.2.1 论文研究目的.....................................7

1.2.2 论文研究任务.....................................8

二、交通灯控制系统概述......................................8

2.1 交通灯控制系统的定义................................10

2.2 交通灯控制系统的组成................................10

2.2.1 硬件设备........................................11

2.2.2 软件系统........................................12

2.3 交通灯控制系统的分类................................13 2.3.1 传统交通灯控制系统..............................15

2.3.2 基于PLC的交通灯控制系统.........................16

基于Proteus的智能交通灯设计与仿真实现

基于Proteus的智能交通灯设计与仿真实现

基于Proteus的智能交通灯设计与仿真实现

智能交通灯是一种通过传感器和智能控制系统实现交通信号灯的智能化管理，能够根据交通流量和道路状况进行智能调控，以提高交通效率和减少交通堵塞。本文将基于Proteus软件进行智能交通灯的设计和仿真实现。

首先，我们需要明确智能交通灯的基本功能和设计要求。智能交通灯主要需要实现以下功能：

1.根据交通流量进行智能控制。通过传感器检测道路上的交通流量，智能交通灯可以根据实时的交通情况智能地调整信号灯的时间，以提高交通效率。

2.考虑不同道路的优先级。在交叉路口附近，智能交通灯需要根据不同道路的优先级来调整信号灯的时间，以确保交通的顺畅和安全。

3.考虑行人的过马路需求。智能交通灯需要合理地安排行人的过马路时间，以保证行人的安全和顺畅。

接下来，我们将使用Proteus软件进行智能交通灯的设计和仿真实现。Proteus是一款电子电路设计和仿真软件，可以用来模拟和验证电子电路的性能和功能。

首先，我们需要设计智能交通灯的硬件电路。在Proteus中，我们可以使用元器件库中的LED灯和开关等元件来构建交通灯的电路。同时，我们还需要添加传感器来检测交通流量和行人的需求。

在设计电路的过程中，我们需要考虑不同道路的优先级和行人的过马路需求。根据道路的优先级，我们可以设置不同道路对应的信号灯的亮灭时间。同时，我们还可以设置传感器来检测行人的需求，以在需要的时候提供行人过马路的时间。

完成电路设计后，我们可以使用Proteus中的仿真功能来验证电路的性能和功能。在仿真过程中，可以模拟不同道路的交通流量和行人的过马路需求，以观察交通灯是否能够根据实时情况进行智能调控。

在仿真过程中，我们可以观察交通灯的状态变化和信号灯的亮灭时间，以评估交通灯的性能和效果。如果发现问题，我们可以对电路进行调整和优化，以提升交通灯的智能化管理能力。

总结起来，基于Proteus的智能交通灯设计和仿真实现是一种高效且可靠的方法。通过Proteus软件，我们可以设计和验证交通灯的性能和功能，并对交通灯进行优化和调整。这种方法可以帮助我们更好地理解和应用智能交通灯技术，提高交通效率和减少交通堵塞。