(完整word版)基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)

1、(完整word版)基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)(完整word版)基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì) 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對文中內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)校對，但是難免會有疏漏的地方，但是任然希望（(完整word版)基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)）的內(nèi)容能夠給您的工作和學(xué)習(xí)帶來便利。同時(shí)也真誠的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進(jìn)步的源泉，前進(jìn)的動力。本文可編輯可修改，如果覺得對您有幫助請收藏以便隨時(shí)查閱，最后祝您生活愉快 業(yè)績進(jìn)步，以下為(完整word版)基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)的全部內(nèi)容。(完整word版）基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)親愛的讀者：本

2、文內(nèi)容由我和我的同事精心收集整理后編輯發(fā)布到文庫，發(fā)布之前我們對文中內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的校對，但難免會有錯(cuò)誤的地方,如果有錯(cuò)誤的地方請您評論區(qū)留言，我們予以糾正，如果本文檔對您有幫助，請您下載收藏以便隨時(shí)調(diào)用。下面是本文詳細(xì)內(nèi)容.最后最您生活愉快 o(_)o 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能交通燈設(shè)計(jì)- 硬件模塊設(shè)計(jì)201年5月 獨(dú) 創(chuàng) 性 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是本人在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下取得的研究成果。除了文中特別加以注釋和致謝的地方外，論文（設(shè)計(jì))中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表的研究成果。與本研究成果相關(guān)的所有人所做出的任何貢獻(xiàn)均已在論文(設(shè)計(jì)）中作了明確的說明并表示了謝意。簽名:_ _

3、年_月_日授權(quán)聲明本人完全了解有關(guān)保留、使用本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，即：有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的復(fù)印件和磁盤,允許畢業(yè)論文（設(shè)計(jì))被查閱和借閱。本人授權(quán)可以將畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編論文(設(shè)計(jì)）.本人論文（設(shè)計(jì))中有原創(chuàng)性數(shù)據(jù)需要保密的部分為(如沒有，請?zhí)顚憽盁o”）： 學(xué)生簽名： 年月日指導(dǎo)教師簽名: 年月日基于單片機(jī)的智能交通燈設(shè)計(jì)摘 要系統(tǒng)采用兩塊stc89c52芯片為核心控制器件、三色led燈作為信號燈狀態(tài)顯示、以兩位共陰七段顯示數(shù)碼管描述系統(tǒng)各方向信號燈狀態(tài)保持的時(shí)間。由按鍵開

4、關(guān)完成上電初始化操作,各led燈狀態(tài)保持時(shí)間使用倒計(jì)時(shí)的顯示方式，最大顯示時(shí)間為99s。兩組左轉(zhuǎn)綠、綠、紅、黃三色led燈分別作為南北、東西方向信號燈顯示模塊，另外四組紅、綠兩色led燈分別作為東西、南北方向人行橫道交通信號指示燈,至此本設(shè)計(jì)可以應(yīng)對交叉路口交通信號系統(tǒng)的基本控制情況。在此之外,為了真實(shí)的模擬交叉路口的交通情況,在另一塊單片機(jī)電路上設(shè)計(jì)了一條東西方向循環(huán)流動的流水燈來模擬車輛通行時(shí)的情況。當(dāng)接收到交通燈主電路信號后流水燈根據(jù)交通規(guī)則作出相應(yīng)的反應(yīng)。關(guān)鍵詞：交通信號燈；單片機(jī)；led燈；數(shù)碼顯示；流水燈design of intelligent traffic lights ba

5、sed on single chip computer hardware module designabstractthe system uses two stc89c52 chips as the core control device， the threecolor led light as the signal of the signal， and the seven segments of the seven segments show the time for the digital tube to describe the state of the light。 completed

6、 by keypress switch on electricity initialization, the state of led lights to keep a lot of time using the countdown display mode, the biggest display time of 99 s。 two groups of left turn green， green， red and yellow color leds lights display module respectively as the north-south, east-west direct

7、ion, the other four groups of red and green led lights as something pedestrian crossing traffic signal lamp， north and south direction， thus this design can handle basic control of traffic lights at the intersection. in the outside， in order to more realistic simulation of the intersection traffic c

8、onditions, in another piece of single-chip microcomputer circuit design direction of a thing when circulating water lights to simulate the traffic situation. when the signal of the main circuit of the traffic light is received, the running water light will respond accordingly。key words: traffic ligh

9、t; single chip microcomputer; led lamp； digital display； running water light目錄1. 緒論11。1 課題研究背景11。2 應(yīng)對交通擁擠問題的策略12. 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)22。1 交通信號系統(tǒng)22。1.1 交通管控體系的構(gòu)成22。1。2 交通信號控制原理22.1.3 本文中所涉及到的交通規(guī)則32.2 系統(tǒng)功能概述42。3 方案的設(shè)定與論證52.4 系統(tǒng)工作原理63. 系統(tǒng)硬件設(shè)置73.1 單片機(jī)的選擇73。2 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)83。3 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)103.3.1 復(fù)位電路設(shè)計(jì)103。3.2 外部晶振時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)103

10、。3。3 按鍵模塊113.3.4 顯示模塊電路設(shè)計(jì)123.3。5 東西方向信號燈控制下的流水燈電路124. 系統(tǒng)調(diào)試分析及結(jié)果134。1 硬件仿真軟件134.2 設(shè)計(jì)實(shí)物的制作145。 總結(jié)與展望155.1 總結(jié)155.2 展望15參考文獻(xiàn)16附錄17附錄i 元器件清單17附錄ii 總體原理圖18附錄iii 仿真圖19致謝21基于單片機(jī)的智能交通燈設(shè)計(jì)- 硬件模塊設(shè)計(jì)1。 緒論1。1 課題研究背景隨著我國城市化發(fā)展步伐的不斷邁進(jìn)，我國出現(xiàn)了越來越多城市人口達(dá)到百萬、千萬基數(shù)的“巨城”。人們在追求高質(zhì)量都市生活的同時(shí),也給城市發(fā)展帶來了諸多問題。交通擁擠問題由于貼近人們的生產(chǎn)生活而顯得尤為突出。

11、擁擠的交通阻塞了城市發(fā)展的大動脈,降低了城市健康發(fā)展的活力,從而對人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響.城市路網(wǎng)密度的欠缺與日益增長的機(jī)動車體量之間的矛盾是導(dǎo)致交通擁擠的“罪魁禍?zhǔn)住?。但是一個(gè)社會焦點(diǎn)問題的出現(xiàn)往往不是單方面因素引起的，城市交通擁堵問題也與某些城市缺乏長遠(yuǎn)規(guī)劃和宏觀統(tǒng)籌,短期內(nèi)追求高城鎮(zhèn)化率、大規(guī)模興建城區(qū)不無關(guān)系。由于城區(qū)規(guī)模的不斷擴(kuò)張，城市交通系統(tǒng)面臨的形勢越來越嚴(yán)峻。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展和完善為這一問題的解決提供了強(qiáng)有力的支撐，單片機(jī)芯片的智能化發(fā)展使這項(xiàng)技術(shù)得到進(jìn)一步推廣.采用單片機(jī)以及外圍電路搭建的信號燈管控系統(tǒng)可以有效的解決城區(qū)交通擁擠問題。系統(tǒng)的成功搭建解決了無規(guī)則環(huán)

12、境下的交通擁擠問題，能夠有效的提高城市的通達(dá)度為城市發(fā)展注入新的發(fā)展活力，進(jìn)而提高人們的生活品質(zhì)。本系統(tǒng)的主要功能為控制東西、南北、東西左轉(zhuǎn)、南北左轉(zhuǎn)以及四組人行橫道紅綠信號指示燈狀態(tài)的顯示。除此之外為了真實(shí)的模擬城市交叉路口車輛通行時(shí)的情況，另外設(shè)計(jì)了一個(gè)單片機(jī)控制的流水燈輔助電路.通過接收交通燈主電路中東西方向紅燈端口的電平信號來控制流水燈輔助電路的流轉(zhuǎn)。1。2 應(yīng)對交通擁擠問題的策略人們?nèi)找嬖鲩L的機(jī)動車保有量與有限的路網(wǎng)密度之間的矛盾是導(dǎo)致交通擁擠的根結(jié)所在2。主要有以下兩個(gè)途徑可以解決這一矛盾：一、限制城市中車輛的數(shù)量，通常采取的辦法是依據(jù)日期限制相關(guān)車輛的上路通行,也就是人們常說的：

13、“限號通行”這一辦法非常有效但對個(gè)人來說是非常不合理的，因?yàn)橘徺I車輛就是為了出行方便限制車輛出行顯然不是一個(gè)好的選擇。二、新建通行道路，這一辦法能夠根本解決城市交通擁堵問題，但是由于城市交通系統(tǒng)在規(guī)劃建設(shè)時(shí)已經(jīng)固定，沿途的各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已經(jīng)搭建完成，有限的空間成為城市道路建設(shè)過程中最大的障礙。近年來軌道交通以其不受上層空間的影響且能夠高速運(yùn)行而受到各城市的熱捧，這一新型交通工具的普及將對日益擁擠的交通環(huán)境產(chǎn)生巨大影響。但其也存在建設(shè)周期長，建造成本高昂的巨大短板而很難做到大面積普及。所以優(yōu)化現(xiàn)有道路的通行能力成為改善城市交通問題的主要途徑.總而言之,對于現(xiàn)有交通體系只有各方共同努力，采取各種

14、積極有效的措施才能使日益擁擠的城市不受影響的穩(wěn)步向前發(fā)展.2。 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)2.1 交通信號系統(tǒng)2.1。1 交通管控體系的構(gòu)成交通管控體系主要由無主觀意識的信號指示燈、交通規(guī)則標(biāo)志、交通標(biāo)示線和有主觀意識的交通警察四部分組成3.由于人力和物力等條件的制約，交通信號燈毫無疑問是交通管制系統(tǒng)的核心.本文著重介紹交通管控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)方面的內(nèi)容.目的在于在交通規(guī)則的管控下，依據(jù)系統(tǒng)led燈顏色的變化情況，來模擬車子在穿越十字路口時(shí)行駛或停止的狀態(tài)。在遵守我國道路交通安全法的前提下提升單位時(shí)間內(nèi)交叉路口的車流量.2。1.2 交通信號控制原理交通系統(tǒng)管制規(guī)則是指按照既定的控制流程,在交叉路口的各個(gè)方向上

15、通過紅、黃、綠以及左轉(zhuǎn)綠三色四個(gè)led燈按照一定的規(guī)則進(jìn)行周期性運(yùn)轉(zhuǎn)，在南北、東西人行橫道通過四組紅綠兩色led燈來指揮控制交通流量，并在時(shí)間上按照控制規(guī)律實(shí)施物理隔離。我國道路交通安全法規(guī)定：紅燈狀態(tài)禁止車輛行駛通過、綠燈狀態(tài)準(zhǔn)許車輛通行、黃燈狀態(tài)給予警示,也就是允許已經(jīng)穿越停車線（白線）的車子繼續(xù)向前行駛，快速通過交通路口。但是本系統(tǒng)由于空間有限且缺乏必要的精確定位功能,無法準(zhǔn)確判定車輛的準(zhǔn)確地點(diǎn)。所以在東西方向模擬車輛通行時(shí)不考慮黃燈狀態(tài)對系統(tǒng)的影響，將之以綠燈狀態(tài)對待。簡而言之，交通信號管控系統(tǒng)就是各方向信號燈在國家相關(guān)法律法規(guī)的指導(dǎo)下進(jìn)行周期性的運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而達(dá)到對相關(guān)路口車輛通行時(shí)間進(jìn)

16、行物理隔離的一種直觀體現(xiàn)5。根本目的在于優(yōu)化交叉路口車輛通行時(shí)造成的道路擁堵問題。2.1。3 本文中所涉及到的交通規(guī)則我們在一個(gè)有秩序的大環(huán)境下生活,而規(guī)則則是秩序的保障。每個(gè)行業(yè)都有其相關(guān)的規(guī)則需要遵循。道路通行也不例外，我國和世界上大多數(shù)國家實(shí)行道路通行右行制,行人和車子需嚴(yán)格按照不同的規(guī)則出行，否則交通秩序?qū)o法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至由此引發(fā)嚴(yán)重交通事件。本文中涉及到的交通管制規(guī)則如下介紹：（1）直行時(shí)紅燈停、綠燈行、在黃燈閃爍若車輛已經(jīng)越過停止線（白線）繼續(xù)行駛，未通過停止線應(yīng)停止行駛否則按闖紅燈處理4。（2)如果同方向直行是紅燈時(shí)，右轉(zhuǎn)車輛在不阻礙直行機(jī)動車和路人的情況下允許通行，但是由于現(xiàn)

17、實(shí)情況是車子左轉(zhuǎn)具有一定特殊性。本系統(tǒng)專門設(shè)置了左轉(zhuǎn)情況，如果同時(shí)進(jìn)行左右轉(zhuǎn)與現(xiàn)實(shí)不符并且會加重交通阻塞.所以本系統(tǒng)中沒有專門設(shè)置右轉(zhuǎn)的情況。（3）路人通行情況依據(jù)南北、東西四組人行橫道紅綠兩色燈的狀態(tài)通行。（4）在交通系統(tǒng)中為了更真實(shí)地模擬出車輛通行時(shí)的情況，在交通燈主電路外設(shè)計(jì)一條流水燈輔助電路用來模擬行駛中的車輛遇到紅綠燈時(shí)的通行情況。但是由于黃燈狀態(tài)具有一定特殊性如果車輛在黃色led燈閃爍時(shí)，車輛已穿過停止線(白線）在現(xiàn)實(shí)情況下允許繼續(xù)行駛，否則按紅燈規(guī)則行駛。但由于本系統(tǒng)空間有限并且缺乏精確定位功能。不能準(zhǔn)確地判定車輛行駛到信號燈的準(zhǔn)確位置所以在流水燈電路中以綠燈信號代替黃燈信號所處

18、的狀態(tài)。以紅、綠兩色led的變換來模擬控制流水燈輔助電路的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)東西方向?yàn)榧t燈時(shí)流水燈熄滅,當(dāng)為黃燈或者綠燈時(shí)流水燈自動循環(huán)點(diǎn)亮以模擬正常情況下車輛通行時(shí)的狀態(tài)。2.2 系統(tǒng)功能概述此交通燈系統(tǒng)預(yù)期功能具體如下：初設(shè)置交叉路口紅綠燈運(yùn)行周期為30s；黃燈警示時(shí)間3s;東西、南北左轉(zhuǎn)時(shí)間分別為10s.為了真實(shí)地模擬交叉路口車輛通行的情況另外設(shè)計(jì)一個(gè)流水燈輔助電路以模擬車輛通過紅綠燈時(shí)的狀態(tài)。當(dāng)東西方向?yàn)榧t燈時(shí)循環(huán)點(diǎn)亮的流水燈熄滅，當(dāng)為黃燈或綠燈時(shí)流水燈自動循環(huán)點(diǎn)亮,以此來模擬車輛通過交叉路口紅綠燈時(shí)的狀態(tài)，系統(tǒng)功能流程見圖2-1。如果初設(shè)置各燈跳轉(zhuǎn)時(shí)間與實(shí)際車流量不符，可以通過設(shè)置按鍵調(diào)整

19、各方向紅綠燈運(yùn)行時(shí)長。啟動/復(fù)位南北紅燈東西黃燈燈東西向流水燈點(diǎn)亮東西人行橫道綠燈南北紅燈東西綠燈東西向流水燈循環(huán)點(diǎn)亮東西人行橫道綠燈東西南北方向紅燈南北左轉(zhuǎn)綠燈東西向流水燈熄滅東西南北人行橫道滅南北黃燈東西紅燈東西向流水燈熄滅東西南北人行橫道滅南北紅燈東西黃燈東西向流水燈點(diǎn)亮東西南北人行橫道滅中斷/復(fù)位/更改預(yù)設(shè)時(shí)間東西南北紅燈東西左轉(zhuǎn)綠燈東西向流水燈熄滅東西南北人行橫道滅南北綠燈東西紅燈東西流水燈熄滅南北人行橫道綠燈南北黃燈東西紅燈東西流水燈熄滅南北人行橫道綠燈圖2-1 系統(tǒng)整體功能流程圖在特殊情況下可啟用中斷，中斷情況適用于處理以下幾種緊急情況：按下設(shè)置鍵一次交叉路口全部紅燈，此情況適用

20、于路口發(fā)生重大交通事故。按下設(shè)置鍵兩次交叉路口黃燈閃爍進(jìn)入夜間模式，此情況適用于晚間非機(jī)動車輛及行人稀少時(shí)機(jī)動車輛的快速通過。按下設(shè)置鍵三次東西綠燈常亮南北紅燈，優(yōu)先東西方向通行.設(shè)置鍵按下四次系統(tǒng)狀態(tài)為南北綠燈常亮東西紅燈，優(yōu)先南北方向通行。按下設(shè)置鍵五、六次系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)分別為優(yōu)先南北左轉(zhuǎn)通行和優(yōu)先東西左轉(zhuǎn)通行.針對各方向車流量的變化各方向紅綠燈時(shí)間可根據(jù)具體情況對初設(shè)置時(shí)間進(jìn)行加減設(shè)置。2。3 方案的設(shè)定與論證方案一:交通信號管控系統(tǒng)主要通過管控南北，東西、南北左轉(zhuǎn)向和東西左轉(zhuǎn)向以及人行橫道的交通情況，本系統(tǒng)用 stc89 c52 rc芯片作為主控器件，通過管控led的亮滅時(shí)間來合理規(guī)劃交

21、叉路口車流量的變化，除此之外通過按鍵來對系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作,通過三個(gè)按鍵構(gòu)成的按鍵電路來對各通行方向led燈的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行設(shè)置。模擬車輛通行的輔助電路通過接收交通燈主電路的電平信號來控制流水燈程序的中斷。總體設(shè)計(jì)框圖如圖22所示。stc89c52單片機(jī)復(fù)位電路晶振電路數(shù)碼管顯示led指示燈按鍵電路電源電路stc89c52單片機(jī)流水燈圖2-2 方案一總體設(shè)計(jì)框圖方案二：采用stc89c52rc芯片為控制主器件,允許通行時(shí)間使用2位共陰數(shù)碼管顯示；信號燈使用三種顏色的led燈表示。設(shè)計(jì)從節(jié)省節(jié)省口線資源角度，2位數(shù)碼管使用動態(tài)掃描的工作方式，發(fā)生緊急情況可以通過手動按鍵進(jìn)行緊急中斷操作。本系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

22、電路結(jié)構(gòu)簡單可靠性高、設(shè)計(jì)可操作性強(qiáng)、缺點(diǎn)是占用芯片內(nèi)部資源過多，方案二設(shè)計(jì)框圖如圖23所示。p1p3inti p0p4p2南北通行上電復(fù)位電路東西通行晶振電路2位led顯示屏列掃描驅(qū)動stc89c52流水燈電路圖23 方案二總體設(shè)計(jì)框圖結(jié)合以上兩種設(shè)計(jì)方案，方案一具有硬件結(jié)構(gòu)簡單，各組成元件易于大規(guī)模采購應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用方案一的構(gòu)思來完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體工作流程。2。4 系統(tǒng)工作原理交叉路口的兩組紅、黃、綠、左轉(zhuǎn)綠及四組人行橫道led燈采用共陽極接法，指示燈電路將電源正極與led燈的陽極用限流電阻連接.當(dāng)輸出口線為低電平時(shí)led燈發(fā)光,輸出端口為高電平時(shí)led燈熄滅，該信號燈運(yùn)行狀態(tài)結(jié)束

23、，led燈狀態(tài)保持時(shí)間用2位數(shù)碼管同步顯示。2位數(shù)碼管采用共陰極接法,將數(shù)碼管相應(yīng)段選位并聯(lián)在一起通過上拉電阻與p0口相連，兩組數(shù)碼管位選信號引腳分別與p2。0、p2。1及p3。6、p3。7相連,用于動態(tài)掃描中位選信號的接收傳遞。當(dāng)位選信號為低電平,段選信號為高電平時(shí)數(shù)碼管正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，可以通過復(fù)位鍵來改變r(jià)st引腳的電平信號對系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)按下模式鍵通過改變輸入端口p1。3的電平信號來進(jìn)行相關(guān)狀態(tài)的設(shè)置,如果實(shí)際車流量與系統(tǒng)預(yù)設(shè)時(shí)間不符可通過設(shè)置鍵p1.0和 p1。1、p1.2兩個(gè)輸入引腳進(jìn)行相應(yīng)方向信號燈的時(shí)間增減設(shè)置。東西方向流水燈電路通過接

24、收主電路中p2.4的電平信號來做出相應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。在流水燈輔助電路未接收主電路電平信號時(shí),輔助電路執(zhí)行循環(huán)流水燈程序，來模擬未看到紅燈時(shí)車輛的行駛情況；當(dāng)接收到主電路p2.4的低電平（紅燈亮?xí)r），流水燈輔助電路判定電平信號發(fā)生改變后執(zhí)行中斷程序流水燈熄滅.當(dāng)轉(zhuǎn)換為其他顏色交通燈時(shí) p2.4電平轉(zhuǎn)換為高電平時(shí)流水燈控制芯片跳出外部中斷，自動循環(huán)執(zhí)行流水燈程序，并根據(jù)主電路交通燈的周期變換而變化,管腳分配如圖24所示。圖24 單片機(jī)引腳分配圖3。 系統(tǒng)硬件設(shè)置3。1 單片機(jī)的選擇stc89c52芯片是集合控制和計(jì)算機(jī)運(yùn)算功能于一體的微控制器，又被稱為mcu7。單片機(jī)芯片是第四代嵌入式集成電路的基礎(chǔ)和核

25、心。單片機(jī)芯片隨著科技進(jìn)步的不斷推進(jìn)也在一步步的向前發(fā)展，它的特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：高效率的工作機(jī)能、用途更加廣泛、適應(yīng)的工作環(huán)境更加多樣化、低功耗、具有更大的內(nèi)部存儲空間和32位強(qiáng)大的輸入輸出功能等。以如今單片機(jī)芯片的發(fā)展可知其發(fā)展趨勢表現(xiàn)如下： 1、功能更加多樣化,適用范圍廣泛隨著集成電路技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，單片機(jī)芯片將更多的擴(kuò)展功能集合在了一起，從而大大增加了芯片的功能，并且可以搭配更多的外圍電路應(yīng)用于社會生產(chǎn)中。單片機(jī)芯片集成度的提高可以有效地減少系統(tǒng)的元器件數(shù)量,進(jìn)而減小整個(gè)系統(tǒng)的尺寸大小，有利于集成芯片朝著功能多樣化方向發(fā)展。2、高效率和高性能大規(guī)模集成電路技術(shù)的完善和發(fā)展推動了相

26、關(guān)領(lǐng)域的不斷進(jìn)步,芯片的設(shè)計(jì)生產(chǎn)也應(yīng)用risc和dsp的設(shè)計(jì)工藝，這兩種工藝的運(yùn)用有效的提高了芯片的運(yùn)行速度和工作效率，使芯片性能得到了進(jìn)一步提升。由于芯片內(nèi)部集成元件的不斷優(yōu)化，芯片內(nèi)部的存儲容量不斷提升，其尋址速度和效率得到了長足的進(jìn)步。3、低電壓和低功耗集成元件由于受其體積的制約決定了其工作電壓不能過高，單片機(jī)芯片也繼承和發(fā)展了這一特性。芯片使用了許多類似于cmos等優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得大多數(shù)芯片可以在低電壓下穩(wěn)定工作。由于工作環(huán)境的限制系統(tǒng)必須采用更加節(jié)能的工作方式否則新系統(tǒng)是沒有現(xiàn)實(shí)工作意義的6。3。2 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu) stc89c52芯片是一款工作電壓低、單位時(shí)間內(nèi)消耗小,功能強(qiáng)大的嵌

27、入式芯片，內(nèi)部有8 kb的可擦寫可編程存儲器，芯片內(nèi)部的程序存儲器允許在線編程或常規(guī)開發(fā)板編寫下載。所以stc89c52芯片是一款性能強(qiáng)大，價(jià)格低廉應(yīng)用范圍廣泛的多樣化應(yīng)用芯片8。單片機(jī)各功能引腳如圖3-1所示.圖31 芯片引腳圖各引腳功能在本系統(tǒng)中的應(yīng)用介紹如下:p0口：在本設(shè)計(jì)中將其作為8位輸出口線，與10k排阻連接后用于7位數(shù)碼管段選信號的輸出即時(shí)間顯示輸出口。p1口:在本系統(tǒng)中用于輸入輸出口線，其中4位用于按鍵對系統(tǒng)狀態(tài)的輸入設(shè)置,另外4位用于信號燈電平狀態(tài)的輸出。p2口：本系統(tǒng)中將p2口用于8位輸出口，其中p2。0和p2.1用于數(shù)碼管位選信號的控制，其他六位分別作為交叉路口紅綠燈的控

28、制端口.并將p2.4端口即東西方向紅燈輸出口與流水燈輔助電路的p3。3外部中斷1端口連接連接，以紅燈端口的電平信號來控制流水燈電路的運(yùn)轉(zhuǎn)。p3口:p3口功能與p2口相似,作為數(shù)碼管位選信號控制位和人行橫道信號燈輸出口線。特別說明p3口除了常用的雙向i/o口，其第二功能在使用過程中至關(guān)重要，在流水燈控制電路中使用了p3.3端口的第二功能，p3口第二功能具體介紹如表3-1所示。表3-1 p3口第二功能端口引腳第二功能p3。0rxd(串行輸出口)p3.1txd(串行輸入口)p3.2int0（外部中斷0）p3.3int1(外部中斷1)p3.4t0(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0）p3。5t1（定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)p3.6

29、wr(外部數(shù)據(jù)寫選通)p3.7rd(外部數(shù)據(jù)讀選通）rst：本系統(tǒng)將按鍵與10uf電解電容串接后與rst引腳相連構(gòu)成系統(tǒng)的復(fù)位電路。以此來完成對設(shè)計(jì)系統(tǒng)的初始化操作9。xtal1、xtal2:在本系統(tǒng)中作為時(shí)鐘電路的輸入輸出端口，外圍電路與12m晶振及20pf電容共同搭建起該系統(tǒng)的時(shí)鐘電路。vcc:40腳電源接入口線.gnd：20引腳地線端口。3。3 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)使用兩塊stc89c52芯片作為核心器件,使用層次化設(shè)計(jì)方案。整個(gè)方案分為以下幾個(gè)獨(dú)立的模塊：復(fù)位初始化模塊、系統(tǒng)芯片主控制模塊、按鍵及指示燈顯示模塊、數(shù)碼管時(shí)間顯示模塊和流水燈控制模塊等。由于篇幅有限，整體設(shè)計(jì)原理圖見附

30、錄ii。靈活多樣的控制方式、友好的人機(jī)交互體驗(yàn)、簡潔明了的元器件布局是本系統(tǒng)的主要特征?，F(xiàn)將各模塊具體組成及工作原理介紹如下：3。3。1 復(fù)位電路設(shè)計(jì)stc89c52芯片的第九引腳rst為控制系統(tǒng)提供了初始化手段，上電復(fù)位可以讓軟件程序從從開機(jī)通電狀態(tài)開始運(yùn)行。當(dāng)芯片的時(shí)鐘電路運(yùn)行后,當(dāng)出現(xiàn)故障需要復(fù)位時(shí)，按下復(fù)位按鍵，按鍵復(fù)位電路使rst口線上達(dá)到初始化條件的高電平狀態(tài)輸入信號，是系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作。若rst處于高電平狀態(tài)下，芯片控制系統(tǒng)就會一直運(yùn)行初始化操作.本系統(tǒng)使用直接按鍵進(jìn)行初始化操作，復(fù)位電路原理圖如圖32所示.圖3-2 復(fù)位電路原理圖3.3。2 外部晶振時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)stc89c5

31、2芯片有內(nèi)、外部兩種時(shí)鐘發(fā)生方式，由于芯片內(nèi)部有一個(gè)反相放大器所以為了操作的可行性,本系統(tǒng)采用內(nèi)部發(fā)生方式將外部12m晶振與xtal1和xtal2連接在一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩發(fā)生器。芯片內(nèi)部雖然有反向放大器，但是這還不足以作為一個(gè)完整的時(shí)鐘電路.所以要外接電容及晶振一起構(gòu)建一個(gè)完整的時(shí)鐘電路。本設(shè)計(jì)使用12 mhz的晶振和30 pf的電容，時(shí)鐘電路原理圖見圖33.圖3-3 時(shí)鐘電路原理圖3。3。3 按鍵模塊按鍵功能區(qū)的主要任務(wù)是在非正常情況下，通過系統(tǒng)按鍵來對突發(fā)狀況進(jìn)行應(yīng)急管控，從而使本系統(tǒng)能夠優(yōu)先處理突發(fā)狀況.其次能夠通過按鍵模塊對系統(tǒng)各方向信號燈預(yù)設(shè)時(shí)間，根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行合理化設(shè)置。本文應(yīng)

32、用四個(gè)設(shè)置按鍵和一個(gè)復(fù)位按鍵直接通過對本系統(tǒng)各模塊進(jìn)行緊急狀態(tài)的設(shè)置。系統(tǒng)通過分析各按鍵控制端口的電平信號，來對按鍵進(jìn)行的具體操作進(jìn)行甄別,本系統(tǒng)將p1口的高4位作為按鍵的輸入口線,復(fù)位按鍵與rst口線相連,按鍵模塊連接圖如圖3-4所示.圖34 按鍵模塊連接圖3.3.4 顯示模塊電路設(shè)計(jì)該功能區(qū)主要由兩組2位共陰數(shù)碼管構(gòu)成，為了節(jié)省芯片口線資源使用動態(tài)掃描的工作方式.數(shù)碼管采用共陰極接法，段選位并聯(lián)在一起通過排阻與p0口相連，兩組位選信號分別與p2.0、p2。1及p3。6、p3.7相連,當(dāng)位選信號為低電平，段選信號為高電平時(shí)顯示器件正常運(yùn)行。當(dāng)一位數(shù)碼管選通另一位數(shù)碼管處于關(guān)閉狀態(tài)，因?yàn)閱纹瑱C(jī)

33、內(nèi)部時(shí)鐘頻率很高所以數(shù)碼管點(diǎn)亮?xí)r間很短，由于生物學(xué)原理中的視覺暫留效應(yīng)，人們會認(rèn)為數(shù)碼管是同時(shí)工作的，數(shù)碼管連接圖如圖3-5所示。圖3-5 數(shù)碼管連接圖3。3.5 東西方向信號燈控制下的流水燈電路為了真實(shí)的模擬交叉路口紅綠燈運(yùn)行時(shí)車輛通行時(shí)的情況，在完成基本功能的前提下設(shè)計(jì)一條流水燈輔助電路以模擬車輛通過交叉路口的狀態(tài)。電路連接圖如圖36所示。該模塊由單片機(jī)最小系統(tǒng)和八顆綠色led 燈構(gòu)成，通過接收交通燈主電路的紅綠燈信號來控制led 燈的狀態(tài)變化。電路與主電路共用電源模塊，具體工作結(jié)構(gòu)為單片機(jī) p3。3外部中斷口線與交通燈東西方向的紅燈所接端口即主電路標(biāo)線 p24（i/o口p2.4）連接,當(dāng)

34、流水燈輔助電路接收到主電路低電平時(shí)系統(tǒng)執(zhí)行中斷程序,流水燈熄滅.當(dāng) p2。4端口即紅燈端口為高電平時(shí)（紅燈熄滅)流水燈自動跳出中斷程序，繼續(xù)執(zhí)行流水燈閃爍主程序，并按照交通燈主電路的周期性變化而變化。圖36 流水燈電路連接圖4。 系統(tǒng)調(diào)試分析及結(jié)果本設(shè)計(jì)要求在無人操作的條件下系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，所以系統(tǒng)必須具有穩(wěn)定度高、維護(hù)簡單方便等特點(diǎn)，所以在系統(tǒng)調(diào)試過程中要充分考慮各種情況下交通燈是否能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，另外在保證基本功能正常運(yùn)行的同時(shí)應(yīng)確保流水燈電路在各種情況下能否按照相關(guān)交通規(guī)則穩(wěn)定運(yùn)行.4.1 硬件仿真軟件proteus是現(xiàn)在全球頂尖的電路分析和硬件仿真于一體的模擬設(shè)計(jì)平臺10。它能夠?qū)?shù)字

35、、模擬和嵌入式系統(tǒng)以及其外圍電路進(jìn)行硬件模擬仿真。proteus軟件的推廣使用能夠有效的降低系統(tǒng)研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，提高系統(tǒng)開發(fā)效率。proteus應(yīng)用功能十分強(qiáng)大，內(nèi)部元件庫中幾乎包含了所有的硬件開發(fā)元件。打開軟件進(jìn)人仿真頁面后，首先將硬件設(shè)計(jì)電路中所需元器件從各種元件庫中找到并添加到工具欄，在軟件左側(cè)工具欄找到地線和其他必須工具。在仿真窗口按照硬件設(shè)計(jì)原理圖的結(jié)構(gòu)將各構(gòu)件合理美觀的放置。除基本功能外，在四角各設(shè)置綠色左轉(zhuǎn)燈及四組人行橫道紅綠燈。為了更加真實(shí)地模擬信號燈，在仿真軟件中使用帶顏色的led燈來描述。其次將流水燈輔助電路與交通燈主電路通過外部中斷口線連接起來，組成完整的交叉路口交通信號燈模擬

36、系統(tǒng)。元器件選擇完畢后將各部分按照原理圖連接起來。對于引線交叉容易引起連接混亂的器件,可以使用標(biāo)號將元件連接起來，因?yàn)橄到y(tǒng)默認(rèn)標(biāo)號一樣的引線是并聯(lián)在一起的.將各元件放置連接好后，將交通燈程序和流水燈程序分別燒寫進(jìn)主電路和輔助電路中,認(rèn)真檢查沒有錯(cuò)誤后就可以進(jìn)行相關(guān)的硬件仿真操作了。由于篇幅有限,本系統(tǒng)軟、硬件聯(lián)合仿真結(jié)果見附錄iii。4。2 設(shè)計(jì)實(shí)物的制作準(zhǔn)備工作：按照硬件設(shè)計(jì)原理圖采購需要的各種電子元件以及簡單焊接所需的各種工具。(1)首先規(guī)劃好電路布局圖,以既美觀又容易連接的原則將各模塊有機(jī)的結(jié)合到一起。（2）按照預(yù)定好的布局圖,把各元器件按照從低到高、從局部到整體的焊接流程逐個(gè)焊接到萬用

37、板上。在焊臺上完成整個(gè)焊接流程，防止出現(xiàn)引腳粘連和虛焊現(xiàn)象。（3)電路連接完成后，應(yīng)先檢查電路焊接過程中是否有短路或者虛焊等其它技術(shù)性問題，防止出現(xiàn)短路損壞電路,設(shè)計(jì)完成實(shí)物圖如圖41所示。（4）通電驗(yàn)證系統(tǒng)各功能是否正常運(yùn)轉(zhuǎn).圖4-1 設(shè)計(jì)實(shí)物圖5. 總結(jié)與展望5。1 總結(jié)本系統(tǒng)采用stc89c52芯片為控制核心,以時(shí)鐘電路功能區(qū)、初始化功能區(qū)、七段數(shù)碼管顯示功能區(qū)、信號燈顯示模塊和流水燈控制中斷模塊為枝干，設(shè)計(jì)出的一個(gè)硬件結(jié)構(gòu)簡單、功能性強(qiáng)的信號燈管控系統(tǒng)。（1)本設(shè)計(jì)中詳細(xì)介紹了交通燈管控系統(tǒng)外圍電路的設(shè)計(jì)，交通燈控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理以及交通燈系統(tǒng)的功能及其實(shí)現(xiàn)過程。（2）在此設(shè)計(jì)中，在實(shí)

38、現(xiàn)交通信號燈基本功能的前提下,為了更加真實(shí)地模擬交叉路口車輛通行時(shí)的情況引入了流水燈控制中斷輔助系統(tǒng)。綜合考慮各種因素，通過主控制器stc89c52芯片實(shí)現(xiàn)了將各子模塊有機(jī)連接形成交通信號系統(tǒng)的硬件電路。（3）最后將設(shè)計(jì)和軟件程序結(jié)合在一起，經(jīng)過整體聯(lián)合調(diào)試實(shí)現(xiàn)了交通燈系統(tǒng)的整體仿真。經(jīng)仿真后，該交通燈管控系統(tǒng)符合預(yù)定功能目標(biāo)。5。2 展望由于技術(shù)水平有限，系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面還有許多地方需要完善，具體體現(xiàn)在以下方面。一、交通燈系統(tǒng)需要面對復(fù)雜的交通路況,本系統(tǒng)為了更為細(xì)致的體現(xiàn)功能特性，每次運(yùn)行狀態(tài)只選取了一個(gè)可以通行的方向。二、在模擬車輛通過東西方向信號燈時(shí)由于系統(tǒng)空間有限而且受制于精確定位系統(tǒng)的

39、影響，系統(tǒng)不能準(zhǔn)確判定車輛遇到黃燈時(shí)是否已越過停止線,所以為了使系統(tǒng)更有條理性，將系統(tǒng)黃燈狀態(tài)以綠燈來處理.隨著精確定位技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,本系統(tǒng)將能夠更加真實(shí)的模擬出交叉路口車輛通行時(shí)的各種狀態(tài)。隨著集成電路技術(shù)的不斷推進(jìn)和計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的不斷增強(qiáng),各種芯片的性能將會越加強(qiáng)大，與之相關(guān)的產(chǎn)業(yè)將會得到蓬勃的發(fā)展。除此之外隨著相關(guān)技術(shù)的不斷推進(jìn)，無人駕駛車輛將會在不久的未來得到大規(guī)模推廣,科技進(jìn)步將會推動城市不斷向前發(fā)展。軌道交通等新型交通工具隨著建造技術(shù)的不斷提升而得到大范圍普及,城市交通體系的安全性將得到極大提升,智能交通體系將會逐漸取代現(xiàn)代交通體系11.城市交通擁擠問題將會得到根本改善,

40、城市面貌將會煥然一新。通暢的交通環(huán)境為城市的發(fā)展提供源源不斷的動力,人們的生產(chǎn)生活將會更加美好。參考文獻(xiàn)1 郭雪峰.基于數(shù)據(jù)融合的交通流預(yù)測與智能交通信號系統(tǒng)的研究d。湘潭大學(xué), 2007。 2 馀吉萬。城市文通的計(jì)算機(jī)控制和管理m。北京測繪出版杜。1985.3 黃鳳鑫。基于單片機(jī)的燈光自動控制器的設(shè)計(jì)d?？萍夹畔ⅲ?2013.4 全國人民代表大會常務(wù)委員會。中華人民共和國道路交通安全法z。2011-51.5 蘇玉萍?；趩纹瑱C(jī)的交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真d.甘肅科技， 2011.6 呂寧.具有倒計(jì)時(shí)功能的單片機(jī)交通燈模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)j。職業(yè),2010,10(10）：1225。7 劉華東。單片

41、機(jī)原理與應(yīng)用（第2版）m.電子工業(yè)出版社。2006.8。8 陳杰榮。基于單片機(jī)的自動找平控制系統(tǒng)研究d.長安大學(xué)， 2008.9 顧曙敏。單片機(jī)與串行時(shí)鐘ds1307的接口設(shè)計(jì)j.現(xiàn)代電子技術(shù),2003,26（14)：85-87.10 于博?；趉eil與proteus聯(lián)合仿真的單片機(jī)應(yīng)用d.軟件工程師, 2015。11 楊帆。無人汽車的發(fā)展現(xiàn)狀與展望j.技術(shù)經(jīng)濟(jì),2014，9（3)：8-12。附錄附錄i 元器件清單附表1-1名稱規(guī)格數(shù)量電路板9cm15cm2電容30pf4排阻2201電源開關(guān)電源開關(guān)1數(shù)碼管smg_24杜邦線10cm11單片機(jī)stc89c522ic座40腳1電源插口電源輸入1usb電源線電源連接線1按鍵swpb5電解電容10uf2晶振 12mhz2三極管90124電阻10k1電阻1k14單片機(jī)最小系統(tǒng)輔助電路1led燈綠24led燈紅12led燈黃429附錄ii 總體原理圖附11總體原理圖附錄iii 仿真圖附1-2仿真圖 當(dāng)東西南北都為紅燈時(shí)，允許南北左轉(zhuǎn)、人行橫道禁止通行、東西方向流水燈熄滅車輛停止行駛附13 仿真圖 當(dāng)南北方向?yàn)榧t燈東西方向綠燈時(shí)時(shí)，東西人行橫道綠燈允許通行、東西方向流水燈循環(huán)點(diǎn)亮東西車輛通行致謝大學(xué)時(shí)光即將結(jié)束，回首四年匆匆時(shí)光。入學(xué)時(shí)的懵懂少年在老師的諄諄教導(dǎo)下一步步走向成熟,在此之際向各位辛勤工作的老師道以誠摯的感謝。在你們的言傳身教下