交通燈技術(shù)論文

1、基于IAP15F2K61S2單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 隊(duì)員學(xué)院：1目錄摘要.2關(guān)鍵詞.2背景.2方案選擇與論證.3硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì).4軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì).10交通燈系統(tǒng)測(cè)試.14結(jié)論.15參考文獻(xiàn).15摘要：本系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)、液晶顯示、交通燈演示、溫濕度顯示系統(tǒng)組成。系統(tǒng)包括人行道、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、以及基本的交通燈的功能。系統(tǒng)除基本交通燈功能外，還具有倒計(jì)時(shí)、緊急情況處理、分時(shí)段調(diào)整信號(hào)燈的點(diǎn)亮?xí)r間以及根據(jù)具體情況手動(dòng)控制、實(shí)時(shí)溫濕度顯示、出行提醒等功能。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問(wèn)題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交

2、通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。關(guān)鍵詞：交通燈、濕度檢測(cè)、液晶顯示、出行提醒、人工設(shè)置背景：隨著人口快速的增多，交通工具的爆炸性的發(fā)展，以及道路資源的有限性，交通控制就應(yīng)運(yùn)而生，在人類的生活、工作環(huán)境中，交通扮演著極其重要的角色，人們的出行都無(wú)時(shí)不刻與交通打著交道。自18世紀(jì)工業(yè)革命以來(lái)，工業(yè)發(fā)展帶動(dòng)整個(gè)交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，從而催生了單獨(dú)的交通控制學(xué)問(wèn)與管理機(jī)構(gòu)。早期的交通信號(hào)燈使用“固定配時(shí)”方式實(shí)行自動(dòng)控制，這種方式對(duì)于早期交通流量不大的情況曾起過(guò)一定的作用。但隨著汽車工業(yè)的發(fā)展、交通流量增加、隨機(jī)變化增強(qiáng)，采用以往那種

3、單一模式的“固定配時(shí)”方式已不能滿足客觀需要，于是一種多時(shí)段多方案的信號(hào)控制器開始出現(xiàn)并逐步取代了傳統(tǒng)的只有一種控制方案的控制器。方案選擇與論證 本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心，以LED數(shù)碼管作為倒計(jì)時(shí)指示，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求我們考慮了各功能模塊的幾種設(shè)計(jì)方案，以求最佳方案，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)各種狀態(tài)，系統(tǒng)還增設(shè)了根據(jù)交通擁擠情況可分別設(shè)置主干道和次干道的通行時(shí)間，以提高效率，緩減交通擁擠。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖所示。（1）電源提供方案 為使模塊穩(wěn)定工作，須有可靠電源。本次設(shè)計(jì)考慮了兩種電源方案： 方案一：采用獨(dú)立的穩(wěn)壓電源。此方案的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定可靠，且有各種成熟電路可供選用；缺點(diǎn)是各模塊都采

4、用獨(dú)立電源，會(huì)使系統(tǒng)復(fù)雜，且可能影響電路電平。 方案二：采用單片機(jī)控制模塊提供電源。該方案的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)明扼要，節(jié)約成本；缺點(diǎn)是輸出功率不高。綜上所述，選擇方案一。（2）顯示界面方案 該系統(tǒng)要求完成倒計(jì)時(shí)功能?；谏鲜鲈?，本次設(shè)計(jì)考慮了兩種方案： 方案一：完全采用液晶顯示屏顯示。這種方案功能強(qiáng)大，可方便的顯示各種英文字符，漢字，圖形等，但實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，且須完成大量的軟件工作。 方案二：完全采用數(shù)碼管顯示。這種方案優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，可以完成倒計(jì)時(shí)功能。缺點(diǎn)是功能較少，只能顯示有限的符號(hào)和數(shù)碼字符。根據(jù)本次設(shè)計(jì)功能要求，方案一可以滿足，故選擇方案一。（3）輸入方

5、案 這里同樣討論了兩種方案： 方案一：采用8155擴(kuò)展I/O口、鍵盤及顯示等。該方案的優(yōu)點(diǎn)是使用靈活可編程，并且有RAM及計(jì)數(shù)器。若用該方案，可提供較多I/O口,但操作起來(lái)稍顯復(fù)雜。 方案二：直接在I/O口線上接上按鍵開關(guān)。因?yàn)樵O(shè)計(jì)時(shí)精簡(jiǎn)和優(yōu)化了電路，所以剩余的端口資源還比較多。 由于該系統(tǒng)是對(duì)交通燈及數(shù)碼管的控制，只需用單片機(jī)本身的I/O口就可實(shí)現(xiàn)，且本身的計(jì)數(shù)器及RAM已經(jīng)夠用，故選擇方案二。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)  本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為控制核心，采用模塊化設(shè)計(jì)，共分以下幾個(gè)功能模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制系統(tǒng)、狀態(tài)顯示、倒計(jì)時(shí)模塊等。  單片機(jī)作

6、為整個(gè)硬件系統(tǒng)的核心，它既是協(xié)調(diào)整機(jī)工作的控制器，又是數(shù)據(jù)處理器。它由單片機(jī)振蕩電路、復(fù)位電路等組成。  狀態(tài)顯示，開關(guān)按鍵輸入交通燈初始時(shí)間，通過(guò)單片機(jī)P1輸入到系統(tǒng)。系統(tǒng)采用液晶倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能，最大顯示數(shù)字99。 友好的人機(jī)界面、靈活的控制方式、優(yōu)化的物理結(jié)構(gòu)是本設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)。 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)?/p>

7、軟件及外部設(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。   單片機(jī)經(jīng)過(guò)1、2、3、3代的發(fā)展，正朝著多功能、高性能、低電壓、低功耗、低價(jià)格、大存儲(chǔ)容量、強(qiáng)I/O功能及較好的結(jié)構(gòu)兼容性方向發(fā)展。其發(fā)展趨勢(shì)不外乎以下幾個(gè)方面： 1、 多功能       單片機(jī)中盡可能地把所需要的存儲(chǔ)器和I/O口都集成在一塊芯片上，使得單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)更多的功能。比如A/D、PWM、PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列）、WDT（監(jiān)視定時(shí)器-看家狗）、高速I/O口及計(jì)數(shù)器的捕獲/比較邏輯等。有的單片機(jī)針對(duì)某一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，集成了相關(guān)的控

8、制設(shè)備，以減少應(yīng)用系統(tǒng)的芯片數(shù)量。例如，有的芯片以51內(nèi)核為核心，集成了USB控制器、SMART CARD接口、MP3解碼器、CAN或者I*I*C總線控制器等，LED、LCD或VFD顯示驅(qū)動(dòng)器也開始集成在8位單片機(jī)中。 2、高效率和高性能    為了提高執(zhí)行速度和執(zhí)行效率，單片機(jī)開始使用RISC、流水線和DSP的設(shè)計(jì)技術(shù)，使單片機(jī)的性能有了明顯的提高，表現(xiàn)為：?jiǎn)纹瑱C(jī)的時(shí)鐘頻率得到提高；同樣頻率的單片機(jī)運(yùn)行效率也有了很大的提升；由于集成度的提高，單片機(jī)的尋址能力、片內(nèi)ROM（FLASH）和RAM的容量都突破了以往的數(shù)量和限制。由于系統(tǒng)資源和系統(tǒng)復(fù)

9、雜程度的增加，開始使用高級(jí)語(yǔ)言（如C語(yǔ)言）來(lái)開發(fā)單片機(jī)的程序。使用高級(jí)語(yǔ)言可以降低開發(fā) 難度，縮短開發(fā)周期，增強(qiáng)軟件的可讀性和可移植性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充功能。 3、低電壓和低功耗   單片機(jī)的嵌入式應(yīng)用決定了低電壓和低功耗的特性十分重要。由于CMOS等工藝的大量采用，很多單片機(jī)可以在更低的電壓下工作（1.2V或0.9V），功耗已經(jīng)降低到uA級(jí)。這些特性使得單片機(jī)系統(tǒng)可以在更小電源的支持下工作更長(zhǎng)的時(shí)間。 4、低價(jià)格    單片機(jī)應(yīng)用面廣，使用數(shù)量大，帶來(lái)的直接好處就是成本的降低。目前世界各大公司為了提高競(jìng)爭(zhēng)

10、力，在提高單片機(jī)性能的同時(shí)，十分注意降低其產(chǎn)品的價(jià)格。 下面大致介紹一下單片機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域和特點(diǎn)。 （1）家用電器領(lǐng)域    用單片機(jī)控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的模擬和數(shù)字控制電路，使家用電器（如洗衣機(jī)、空調(diào)、冰箱、微波爐、和電視機(jī)等）功能更完善，更加智能化和易于使用。 （2）辦公自動(dòng)化領(lǐng)域  單片機(jī)作為嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代辦公設(shè)備，如計(jì)算機(jī)的鍵盤、磁盤驅(qū)動(dòng)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、電話機(jī)和傳真機(jī)等。 （3）商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域    商業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)部分與家用和辦公應(yīng)用系統(tǒng)相似，但更加注重設(shè)備的穩(wěn)

11、定性、可靠性和安全性。商用系統(tǒng)中廣泛使用的電子計(jì)量?jī)x器、收款機(jī)、條形碼閱讀器、安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和冷凍保鮮系統(tǒng)等，都采用了單片機(jī)構(gòu)成的專用系統(tǒng)。與通用計(jì)算機(jī)相比，這些系統(tǒng)由于比較封閉，可以更有效地防止病毒和電磁干擾等，可靠性更高。 （4）工業(yè)自動(dòng)化   在工業(yè)控制和機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中，除了采用工控計(jì)算機(jī)外，很多都是以單片機(jī)為核心的單片機(jī)和多機(jī)系統(tǒng)。 （5）智能儀表與集成智能傳感器   目前在各種電氣測(cè)量?jī)x表中普遍采用了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng)，使得測(cè)量系統(tǒng)具有存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、查詢及聯(lián)網(wǎng)等智能功能

12、。將單片機(jī)和傳感器相結(jié)合，可以構(gòu)成新一代的智能傳感器。它將傳感器變換后的物理量作進(jìn)一步的變化和處理，使其成為數(shù)字信號(hào)，可以遠(yuǎn)距離傳輸并與計(jì)算機(jī)接口。 （6）現(xiàn)代交通與航空航天領(lǐng)域   通常應(yīng)用于電子綜合顯示系統(tǒng)、動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)等。這些領(lǐng)域?qū)w積、功耗、穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性的要求往往比商用系統(tǒng)還要高，因此采用單片機(jī)系統(tǒng)更加重要。 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)  單片機(jī)引腳圖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件流程圖設(shè)計(jì)軟件總體設(shè)計(jì)主要完成各部分的軟件控制和協(xié)調(diào)。本系統(tǒng)主程序模塊主要完成的工作是對(duì)系統(tǒng)的初始化，發(fā)送顯示數(shù)據(jù)，等待外部中斷，以及根據(jù)所需

13、要的功能進(jìn)行相應(yīng)的操作。其流程圖如圖所示。 軟件主要子程序設(shè)計(jì)交通燈控制程序        #include <reg51.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit P17=P17; unsigned char code table=  

14、0;0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f;  uchar Flash_Count = 0,i,    j,tt=30,num,shi,ge; Operation_Type = 1;   uint aa; void DelayMS(uint x)   uchar t; 

15、60;while(x-)         for(t=120;t>0;t-);    void Delay(uint z)    uchar t;     while(z-)      for(t=10;t>0;t-);     

16、;void Traffic_lignt()       switch(Operation_Type)        case 1:P1=0x21;break;   case 2:     P1=0x11;      DelayMS(200);   &

17、#160;  P1=0x01;      DelayMS(200);         break;   case 3:P1=0x0c;break;    case 4:         P1=0x0a;    

18、   DelayMS(200);P1=0x08;       DelayMS(200);        break;    void main()   EA=1;     EX0=1;    IT0=1;  TMOD=0x01;&

19、#160;  TH0=(65536-50000)/256;   TL0=(65536-50000)%256;   ET0=1;     TR0=1;    while(1)      Traffic_lignt();    void jinji_light() interrupt 0 &#

20、160;  P1=0x09;    P2=0x00;    P0=0x73;   DelayMS(2000); DelayMS(2000)；   void time0() interrupt 1    TH0=(65536-5000)/256;    TL0=(65536-5000)%256;  a

21、a+;          if(aa=200)       aa=0;    P17=P17;        tt-;    if(tt=3)     if(Operation_Type=5)  &#

22、160;Operation_Type=1;        Operation_Type+;            if(Operation_Type=4)             tt=3;      

23、0;      if(Operation_Type=2)           tt=3;                  if(tt=0)         &

24、#160;      Operation_Type+;        if(Operation_Type=5)               Operation_Type=1;           &#

25、160;if(Operation_Type=3)             tt=30;aa+;          if(aa=200)       aa=0;    P17=P17;      

26、60; tt-;    if(tt=3)     if(Operation_Type=5)   Operation_Type=1;        Operation_Type+;            if(Operation_Type=4)  &#

27、160;          tt=3;             if(Operation_Type=2)           tt=3;          &#

28、160;       if(tt=0)                Operation_Type+;        if(Operation_Type=5)