交通燈單片機課程設計

1、緒論 隨著我國社會經濟的發(fā)展，城市化、城鎮(zhèn)化進程的加快，道路交通堵塞問題日趨嚴重，如何對交通進行合理的管理和調度而盡可能減少堵車現象成為目前我國很多地方尤其是特大城市急需解決的問題，顯然交通燈在其中起著不可或缺的作用。本文就控制交通燈的方法進行了討論，分析了各種方案的性價比，并用軟、硬件加以實現。而后，對“十字交叉路口交通燈控制”進行了分析。最后，還對城市交通燈網的控制進行了展望。希望能給有關政府部門一些參考，更好地改善我們的城市交通?，F今的交通發(fā)展迅速，車輛極具增加，馬路不斷擴寬，人行橫道相對較少。特別是像北京這樣的大都市，經濟飛速發(fā)展，車輛繁多，人口密集。緩解交通已成為當務之急.例如在常州

2、工學院南門就是這種情況,每天進出校門的學生特別多,大多還需要穿過這條繁忙的高速公路,這為學校師生帶來大大的不便.該系統主要應用于交通領域，具有較高的實用價值。該系統利用紅燈,黃燈,綠燈來指揮車輛和行人，以達到車輛停止，行人通行的目的,減少了交通擁擠現象,為行人節(jié)省了時間,即保證行人過馬路時的安全，也減輕了交管部門的負擔。本產品面對公共交通設施，并不注重經濟收益，而是注重以后潛在的發(fā)展，從而帶動相關產業(yè)。用戶可以完全掌握行人自控指示燈系統的操作方法，以及各個按鍵的作用科學技術的突飛猛進直接把我們帶進了信息化的社會，計算機的應用已普及到經濟和社會生活的各個領域.一.設計目的1.1課題簡介模擬交通燈

3、控制器就是使用單片機來控制一些LED 和數碼管，模擬真實交通燈的功能。紅、黃、綠交替閃亮，利用數碼管倒計數顯示間隔等，用于管理十字路口的車輛交通，計時牌顯示路口通行轉換剩余時間等。1.2性能指標要求利用單片機完成交通信號燈控制器的設計，該交通信號燈控制器由一條車道A和一條車道B匯合成十字路口，在每個入口處設置紅、綠、黃三色信號燈，紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮則給行駛中的車輛有時間停在禁行線外。用紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號燈。設東西向為A道，南北為B道。1.3設計方案在設計中采用20個發(fā)光二極管來模擬南北方向和東西方向的紅黃綠燈，用2個數碼管來顯示通行或禁止剩余的時間。交通燈的亮滅規(guī)律

4、為：南北路口的綠燈亮，東西路口的紅燈亮，南北方向通車，延時35秒后，南北路口綠燈滅，黃燈亮，與此同時，東西路口紅燈亮，右轉燈亮，延時5秒之后，南北路口右轉燈亮，東西路口左右轉彎燈亮，延時20秒后，東西路口綠燈亮，南北紅燈亮，東西方向通車，延時35秒后，東西路口綠燈滅，黃燈亮，與此同時，南北路口紅燈亮，右轉燈亮，延時5秒后，東西路口右轉燈亮，南北路口左右轉彎燈亮，延時20秒，重復上述過程。 根據性能指標要求的介紹，本設計硬件由定時模塊、發(fā)光二極管模塊、數碼管顯示模塊組成。定時模塊采用硬件定時和軟件定時相結合的方法。發(fā)光二極管模塊由20個發(fā)光二極管來實現。數碼管顯示模塊由實驗平臺上的LED顯示模塊

5、實現。各發(fā)光二極管的陽極通過保護電阻接到+5V的電源上，陰極接到輸入端上，因此使其點亮使相應使相應輸入端為低電平。程序主要是由定時子程序、發(fā)光二極管顯示子程序、數碼管顯示子程序和中斷服務程序組成。二工作原理說明：此方案是通過并行接口芯片89c52和計算機的硬件連接，以及通過軟延時的方法進行軟件編程，來實現十字路口交通燈的模擬控制。主控單片機采用一片STC89C52。根據題目要求，充分利用了單片機靈活控制的優(yōu)點，發(fā)揮其優(yōu)勢功能，采用單片機控制信號燈和數碼管的顯示，提高了系統的靈活性，設置方便。利用單片機產生的時鐘信號控制交通信號燈達到控制路口通行時間的效果。STC89C52提供以下標準功能：8K

6、字節(jié)Flash閃速存儲器，256字節(jié)內部RAM，40個I/O口線，3個16位定時/計數器，一個6向量兩極中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數器，串行通信口及中斷系統繼續(xù)工作，掉電方式保存RAM中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。三系統硬件3.1 硬件框圖：如圖所示電源電路 A道LED顯示電路 紅黃綠燈顯示電路復位電路STC89C52 單片機晶振電路B道LED顯示電路 紅黃綠燈顯示電路按鍵電路3.2 電源電路設計電源

7、用5V直流變壓器直接供電VCC1VCC2GND3GND圖3-2 電源電路3.3 單片機最小系統介紹（1）單片機：本次設計使用單片機芯片AT89C51,采用雙列直插式封裝，單片機最小系統電路圖2-1如下：圖3-3 單片機最小系統（2）晶振電路：本次設計采用的是12MHz的晶振，兩只電容在20pF100pF之間取值，其取值在60pF70pF時振蕩器頻率穩(wěn)定性較高，按照一般經驗，外接晶體時兩個電容的取值為30pF，本次設計選為30pF。（3）復位電路：本次設計復位電路采用的是上電復位方式。上電復位是通過外部復位電路的電容充電來實現的，為了保證復位成功，只要RST引腳保持足夠時間（及兩個周期以上）。具

8、體連接圖見單片機最小系統。 3.4 LED顯示器件工作原理LED顯示器件是通過發(fā)光二極管顯示字段的器件。在單片機控制系統中常用的是由7段LED數碼管，它的顯示塊中有8個發(fā)光二極管，7個發(fā)光二極管組成字符“8”，1個發(fā)光二極管構成小數點，因此有人稱7段LED數碼管為8段顯示器。LED數碼管的管腳配置如圖所示。LED數碼管管腳配置圖四系統軟件4.1 系統軟件框圖開始初始化判斷當前狀態(tài)調用發(fā)光二極管調用子程序調用子程序數碼管顯示倒計時圖4-1系統軟件框圖4.2 工作情況表根據交通燈的工作過程和電路連接情況，交通燈的工作狀況見下表所示。正常工作時交通燈在前6個狀態(tài)間運行。狀態(tài)序號交通燈工作情況持續(xù)時間

9、下個狀態(tài)1A道直行，B道紅燈全亮35s22A道直行黃燈亮，B道右轉彎5s33A道右轉彎，B道左右轉彎20s44A道紅燈全亮，B道直行35s55A道紅燈全亮，B道直行黃燈亮5s66A道左右轉彎，B道右轉彎20s1圖4-2工作狀況表4.3 數顯交通燈系統軟件流程圖開始A道直行，B道紅燈全亮延時35秒A道直行黃燈亮，B道左轉彎延時5秒A道左轉彎，B道左右轉彎延時20秒A道紅燈全亮，B道直行延時35秒A道紅燈全亮，B道直行黃燈亮延時5秒A道左右轉彎，B道左轉彎延時20秒 圖4-3軟件流程圖根據設計要求，程序框圖如圖所示。軟件由C語言完成。軟件設計可以分為以下幾個功能模塊：主程序：初始化。計時程序模塊：

10、為定時器的中斷服務子程序，完成1秒的時間定時。顯示程序模塊：完成20個發(fā)光二極管和2個LED數碼管的顯示驅動。4.4 數顯交通燈時序圖A綠35sA紅40sA黃5sA右20sAzy20sB綠35sB紅35sB黃5sB右5s20sBzy20s圖4-4 數顯交通燈時序圖五調試及性能分析檢查電源與地線是否全部連接上，用萬用表對照電路原理圖測試各導線是否完全連接，對未連接的進行修復。參照原理圖，檢查各個器件之間的連接是否連接正確，是否存在虛焊，經測試，各連接不存在問題。另外就是利用proteus仿真軟件完成電路的搭建，運行以發(fā)現設計中的錯誤并及時改正。調試過程中，在Proteus中輸入編好的程序，注意保

11、存時以.C格式保存，在仿真時發(fā)現數碼管顯示不正確，但編譯無誤，經檢查發(fā)現編程中誤將共陽初始化定義為共陰的，經修改后再次仿真，得出正確結果。在上機調試中發(fā)現，由于此軟件延時的時間均為估算時間，不是特別準確，對于交通要求特別高的地方不宜采用。如果是放到一個大的交通燈系統中，會影響到各個交通燈的運行時間，可能整個系統對交通的指揮調度會大大偏離理論計算，不能有效地防止和消除交通堵塞現象；當出現緊急情況，在特種車（如消防車、救護車）正要通過時，這種軟件延時方式就不能完成；可以看到，此方案用了12個發(fā)光LED，若是六車道以上的交通路口，就要36個燈，成本不合算不說，更是讓司機、行人眼花繚亂。六心得體會關于

12、交通燈系統設計,我認真查閱資料,學習關于這方面的知識,比如說要了解89c52芯片中各個引角的功能,怎么樣去使用89c52這個可編程并行接口芯片,怎么樣用89c52這個地址鎖存器來存儲高位地址和低位地址以及交通有哪些規(guī)則.在上學期理論學習的基礎上,又下了一次苦工夫,算是明白了設計一個系統的過程;也讓我體會到要想成功地設計某個東西,光學好專業(yè)知識是不夠的,必須要系統的知識,無論在哪方面都要有個明白的概念,只有這樣才不至于在設計過程中摸不著頭腦,知道去哪些是需要查的資料,還有一點,我覺得我在芯片編程方面,特別是在初始化方面是我最大的困難,或許是我的匯編語言學得不夠嗆好,我只能借助參考資料,查每一條指

13、令的作用與功能,這樣一來又鞏固了我的對匯編語言的了解.如此,我體會到學習理論知識固然重要,但在你學完了之后,你不在實踐中運用你所學的知識,我想學是白學了,過一段時間后,你可能什么都記不起來了,或許在學心里只有一個概念,認為這個知識我曾經學得不錯,我現在怎么想不起來了,一心想依賴課本;如果我們用實踐來學習知識,你會努力地去搜索你想要需要的東西,即使是過了一段時間后,你也會記得你曾經對這點不明白認真地查閱過,你不會忘記!經過這兩周課程設計以后，我發(fā)現我們在課本里學到的知識是很少的，若想學到很多的知識必須自己去查閱大量的書籍。雖然這次課程設計中我們要用到自己以前熟悉的軟件，但是時間較久，自己必須重新

14、了解和學習軟件的用法。不僅讓我了解怎么去設計程序，更重要的還讓我學會了怎么樣和別人合作。課程設計雖然很難做，其實最重要的是你去不去做的問題，再難做的事情只要你努力了就會有結果，開始，我沒有查找資料，對軟件也不熟悉，也沒有和同學一起討論。而是一下子就開始去設計，單打獨斗。每一天自己打開軟件弄個半天，然而總是得不出想要的結果，也不知道接下來要干什么。后來，和同學一起討論，找資料。終于我自己的思路也慢慢清晰了。最后經過不斷努力，終于完成了任務，也許做得不是很完美，但我覺得經過這兩周，我得到了很大的收獲。七、參考文獻（1）范力旻主編.莊志紅、陳倫瓊、劉建功、何磊副主編.單片機原理及應用技術（2）俞宗泉

15、、俞晗、李建民編著.單片機原理與應用技術. 西安電子科技大學出版社（3）雷小平、 李曉東 羅海天編著. 單片機原理及應用.機械工業(yè)出版社(4) 徐新民主編.肖亦、李林功 施竟文副主編. 單片機原理與應用.浙江大學出版社（5）謝振輝編著. 改進式MCS-51單片機實驗.科學出版社附錄A附錄B系統設計程序#include<reg52.h>sbit azb=P10;sbit alv=P11;sbit ahong=P12;sbit ahuang=P13;sbit ayb=P14;sbit bza=P30;sbit blv=P31;sbit bhong=P32;sbit bhuang=P33

16、;sbit bya=P34;/unsigned char code duanma10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/共陰顯示數值表0-9unsigned char code duanma10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;/ 共陽顯示數值表0-9static int shijian=700,100,400,s=0,t=0,t1=0,shi=3,ge=4,shige=34,shijian1=34,4,19;dingshiqi0()TMOD=0x01;TH0

17、=0x3c;TL0=0xb0;EA=1;ET0=1;TR0=1;main()dingshiqi0();while(1)ayb=1;azb=1;bya=1;alv=0;bhong=0;/P2=shimashi;while(s!=1)P2=duanmashi;P0=duanmage;alv=1;bhong=1;ahuang=0;bya=0;/P2=shimashi;/P0=gemage;while(s!=2)P2=duanmashi;P0=duanmage;ahuang=1;bza=1;ayb=0;bza=0;bya=0;/P2=shimashi;/P0=gemage;while(s!=0)P2=

18、duanmashi;P0=duanmage;ayb=1;bza=1;bya=1;ahong=0;blv=0;/P2=shimashi;/P0=gemage;while(s!=1)P2=duanmashi;P0=duanmage;ahong=1;blv=1;ahong=0;bhuang=0;/P2=shimashi;/P0=gemage;while(s!=2)P2=duanmashi;P0=duanmage;ahong=1;bhuang=1;azb=0;ayb=0;bya=0;/P2=shimashi;/P0=gemage;while(s!=0)P2=duanmashi;P0=duanmage;zhongduan() interrupt 1/static int s=0,t=0;TH0=0x3c;TL0=0xb0;t+;t1+;if(t=shijians)s+;t=0;if(s=3)s=0;if(t1=20)t1=0;shige