單片機控制交通燈

1、建筑工程學(xué)院單片機課程設(shè)計單片機控制交通燈系別：電氣工程系班級:學(xué)號：指導(dǎo)教師:職稱：2012年 2月 26 日第一章緒論第二章 交通控制系統(tǒng)的功能要求及方案 42.1 系統(tǒng)設(shè)計要求42.2 單片機交通控制系統(tǒng)的功能要求 42.3 單片機交通控制系統(tǒng)方案比較5231電源方案 52.3.2顯示界面方案 52.3.3 輸入方案6第三章系統(tǒng)總體設(shè)計73.1單片機交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理 73.2單片機交通控制系統(tǒng)的通行方案設(shè)計 83.3倒計時顯示電路設(shè)計 93.4硬件電路 93.4.1 AT89S51單片機簡介103.4.2 八段LED數(shù)碼管113.4.3 其它器件123.5軟件設(shè)計 133.5

2、.1并行口的擴展133.5.2顯示原理 143.5.3 8255PA 口 輸 出 信 號 接 信 號燈143.5.4 軟件延時原理 143.5.5 中斷原理143.5.6系統(tǒng)總流程圖 16參考文獻(xiàn) 17附錄 18第一章 緒 論自從 1858 年英國人，發(fā)明了原始的機械扳手交通燈之后，隨后的一百 多年里，交通燈改變了交通路況，也在人們?nèi)粘Ｉ钪姓紦?jù)了重要地位，隨 著人們社會活動日益增加，經(jīng)濟發(fā)展，汽車數(shù)量急劇增加，城市道路日漸擁 擠，交通燈更加顯示出了它的功能， 使得交通得到有效管制， 對于交通疏導(dǎo)， 提高道路導(dǎo)通能力，減少交通事故有顯著的效果。近年來，隨著科技的飛速發(fā)展，電子器件也隨之廣泛應(yīng)用

3、，其中單片機 也不斷深入人民的生活當(dāng)中。本模擬交通燈系統(tǒng)利用單片機 AT89S51 作為 核心元件，實現(xiàn)了通過信號燈對路面狀況的智能控制。從一定程度上解決了 交通路口堵塞、車輛停車等待時間不合理等問題。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠 性高、成本低、實時性好、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點，有廣泛的應(yīng)用前景。本模擬系統(tǒng)由單片機硬 /軟件系統(tǒng)，兩位 8 段數(shù)碼管和 LED 燈顯示系統(tǒng)。和復(fù)位電路控制電路等組成，較好的模擬了交通路面的控制第二章 交通控制系統(tǒng)的功能要求及方案2.1系統(tǒng)設(shè)計要求利用單片機控制交通燈，實現(xiàn)三種情況下的控制，正常情況下雙方向輪流點亮交通燈，如表2.1所示:東西方向南北方向狀態(tài)說明紅燈黃燈綠燈紅

4、燈黃燈綠燈滅滅亮亮滅滅東西方向通行，南北方向禁行滅滅閃爍亮滅滅東西方向警告，南北方向禁行滅亮滅亮滅滅東西方向警告，南北方向禁行亮滅滅滅滅亮東西方向禁行，南北方向通行亮滅滅滅滅閃爍東西方向禁行，南北方向警告亮滅滅滅亮滅東西方向禁行，南北方向警告表 2.1 交通燈狀態(tài)說明2.2 單片機交通控制系統(tǒng)的功能要求 本設(shè)計能模擬基本的交通控制系統(tǒng)，用紅綠黃燈表示禁行，通行和等待 的信號發(fā)生，還能進(jìn)行倒計時顯示，通行時間調(diào)整和緊急處理等功能。（1）倒計時顯示倒計時顯示可以提醒駕駛員在信號燈燈色發(fā)生改變的時間、在“停止” 和“通過”兩者間作出合適的選擇。駕駛員和行人普遍都愿意選擇有倒計時 顯示的信號控制方式，

5、并且認(rèn)為有倒計時顯示的路口更安全。倒計時顯示是 用來減少駕駛員在信號燈色改變的關(guān)鍵時刻做出復(fù)雜判斷的 1 種方法，它可 以提醒駕駛員燈色發(fā)生改變的時間，幫助駕駛員在“停止”和“通過”兩者 間作出合適的選擇 。（2）時間的設(shè)置 本設(shè)計中可通過鍵盤對時間進(jìn)行手動設(shè)置，增加了人為的可控性，避 免自動故障和意外發(fā)生，并再緊急狀態(tài)下，可設(shè)置所有燈變?yōu)榧t燈。鍵盤 是單片機系統(tǒng)中最常用的人機接口，一般情況下有獨立式和行列式兩種。 前者軟件編寫簡單，但在按鍵數(shù)量較多時特別浪費 I0 口資源，一般用于 按鍵數(shù)量少的系統(tǒng)。后者適用于按鍵數(shù)量較多的場合，但是在單片機I 0口資源相對較少而需要較多按鍵時，此方法仍不能

6、滿足設(shè)計要求。本系統(tǒng) 要求的按鍵控制不多，且 I0 口足夠，可直接采用獨立式。（3）緊急處理交通路口出現(xiàn)緊急狀況在所難免， 如特大交通事故發(fā)生， 通過按鍵使南 北東西交通燈全部顯示紅燈。2.3 單片機交通控制系統(tǒng)方案的比較2.3.1 電源方案 為使模塊穩(wěn)定工作，須有可靠電源。因此考慮了兩種電源方案： 方案一：采用獨立的穩(wěn)壓電源。此方案的優(yōu)點是穩(wěn)定可靠，且有各種成熟 電路可供選用；缺點是各模塊都采用獨立電源，會使系統(tǒng)復(fù)雜，且可能影響 電路電平。方案二：采用單片機控制模塊提供電源。改方案的優(yōu)點是系統(tǒng)簡明，節(jié)約成 本；缺點是輸出功率不高。綜上所述，我選擇第二種方案。2.3.2 顯示界面方案 該系統(tǒng)要

7、求完成倒計時、狀態(tài)燈等功能?；谏鲜鲈?，我們考慮了三 種方案：方案一：完全采用數(shù)碼管顯示。這種方案只顯示有限的符號和數(shù)碼字符，無 法勝任題目要求。方案二：完全采用點陣式 LED 顯示。這種方案實現(xiàn)復(fù)雜，且須完成大量的軟 件工作；但功能強大，可方便的顯示各種英文字符，漢字，圖形等。 方案三：采用數(shù)碼管與點陣 LED 相結(jié)合的方法因為設(shè)計既要求倒計時數(shù)字輸 出，又要求有狀態(tài)燈輸出等， 為方便觀看并考慮到現(xiàn)實情況， 用數(shù)碼管與 LED 燈分別顯示時間與提示信息。這種方案既滿足系統(tǒng)功能要求，又減少了系統(tǒng) 實現(xiàn)的復(fù)雜度。權(quán)衡利弊，第三種方案可互補一二方案的優(yōu)缺，我們決定采用方案三以實現(xiàn) 系統(tǒng)的顯示功能2.3.3 輸入方案 系統(tǒng)要求能手動設(shè)燈亮?xí)r間、緊急情況處理，我們討論了兩種方案：方案一：采用 8255 擴展 I/O 口及鍵盤，顯示等。該方案的優(yōu)點是：使 用靈活可編程，并且有 RAM, 及計數(shù)器。若用該方案，可提供較多 I/O 口,但 操作起來稍顯復(fù)雜。方案二： 直接在 IO 口線上接上按鍵開關(guān)。因為設(shè)計時精簡和優(yōu)化了電 路，所以剩余的口資源還比較多，我們使用按鍵 K1由于該系統(tǒng)對于交通燈及數(shù)碼管的控制，只用單片機本身的 I/O