模擬交通燈單片機(jī)課程設(shè)計報告

1、-PAGE . z目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc312152564第一章概述 PAGEREF _Toc312152564 h 1HYPERLINK l _Toc3121525651.1 設(shè)計目的 PAGEREF _Toc312152565 h 1HYPERLINK l _Toc3121525661.2 設(shè)計要求 PAGEREF _Toc312152566 h 1HYPERLINK l _Toc3121525671.3 實用價值與理論意義 PAGEREF _Toc312152567 h 2HYPERLINK l _Toc312152568第二章系統(tǒng)硬件設(shè)計

2、 PAGEREF _Toc312152568 h 4HYPERLINK l _Toc3121525692.1系統(tǒng)電路設(shè)計框圖 PAGEREF _Toc312152569 h 4HYPERLINK l _Toc3121525702. 2 系統(tǒng)主要硬件需求介紹 PAGEREF _Toc312152570 h 4HYPERLINK l _Toc3121525712. 3 系統(tǒng)電力模塊圖 PAGEREF _Toc312152571 h 5HYPERLINK l _Toc3121525722. 4 系統(tǒng)電路圖 PAGEREF _Toc312152572 h 8HYPERLINK l _Toc312152

3、573第三章系統(tǒng)軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc312152573 h 9HYPERLINK l _Toc3121525743.1 在正常情況下交通燈控制程序流程 PAGEREF _Toc312152574 h 9HYPERLINK l _Toc3121525753.2源程序清單與注釋 PAGEREF _Toc312152575 h 10HYPERLINK l _Toc312152576第四章仿真結(jié)果 PAGEREF _Toc312152576 h 13HYPERLINK l _Toc3121525774.1正常情況的仿真圖 PAGEREF _Toc312152577 h 13HYPERLI

4、NK l _Toc312152578第五章課程設(shè)計總結(jié) PAGEREF _Toc312152578 h 16HYPERLINK l _Toc312152579參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc312152579 h 17第一章 概述目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的平安保障系統(tǒng)，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因

5、此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用必須重視。伴隨著社會的開展以及人類生活水平的提高，汽車數(shù)量在逐年遞增，交通問題不得不引起人們的重視。早在1858年，英國倫敦在主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈。信號燈的出現(xiàn)，是交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量，提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。近年來隨著科技的飛速開展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)日益更新。在實時監(jiān)測和自動控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個核心部件來使用，緊單片機(jī)方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體構(gòu)造軟硬件結(jié)合，加以完善。目前交通燈的問題日益突出

6、，單單依靠人力來指揮交通已經(jīng)不可行了，所以，設(shè)計單片機(jī)來完成這個需求就顯得越加迫切了。本設(shè)計的意義在于通過具體控制系統(tǒng)的設(shè)計，掌握微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計的一般方法和處理問題的思路，特別是一些常用的技術(shù)手段。使大家能在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，積累設(shè)計經(jīng)歷，開闊思維空間，全面提高個人的綜合能力。1.1 設(shè)計目的通過對模擬交通燈控制系統(tǒng)的制作，掌握定時器應(yīng)用。1.2 設(shè)計要求利用AT89S51單片機(jī)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，如表所示。東西方向簡稱A方向南北方向簡稱B方向狀態(tài)說明紅燈黃燈綠燈紅燈黃燈綠燈滅滅亮亮滅滅A方向通行，B方向禁行滅滅閃爍亮滅滅A方向警告，B方向禁行滅亮

7、滅亮滅滅A方向警告，B方向禁行亮滅滅滅滅亮A方向禁行，B方向通行亮滅滅滅滅閃爍A方向禁行，B方向警告亮滅滅滅亮滅A方向禁行，B方向警告1.3 實用價值與理論意義隨著我國城市現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，交通問題是影響我國社會經(jīng)濟(jì)開展的一個大問題，而城市道路交通問題的核心就是對十字穿插路口交通信號的控制。因此，國外一些興旺國家把城市交通信號控制研究的重點放在城市交通干線和區(qū)域的控制上，可是控制效果并不明顯。人們對十字路口交通信號的控制方法大致有如下兩種方式：其一是建立城市交通流的數(shù)學(xué)模型，提出優(yōu)化算法，但由于十字路口不同時刻車輛的流量是復(fù)雜的、隨機(jī)的和不確定的，所以數(shù)學(xué)模型難以建立，控制策略中的最優(yōu)目標(biāo)

8、也很難實現(xiàn)，且算法復(fù)雜、計算量大，實踐證明控制效果不理想，實時性較差；二是根據(jù)模糊控制的方法，根據(jù)十字路口交通的車輛數(shù)確定*一相位的綠燈初始時間和綠燈延長時間，對交通燈的控制實現(xiàn)了一定的模糊化，但是在控制過程中相位轉(zhuǎn)換的順序不變，因而面對我國城市如此復(fù)雜的交通系統(tǒng)，難以保證其靈活性和實時性。因此，結(jié)合我國城市道路交通的實際情況，開發(fā)出真正適合我們自身特點的智能信號燈控制系統(tǒng)是當(dāng)前的主要任務(wù)，以最大限度地減少了十字路口的車輛平均延誤時間，提高了路口通行能力，從而到達(dá)緩解交通擁擠的目的。本次設(shè)計的模擬交通燈控制系統(tǒng)是以MCS-51系列AT89C51單片機(jī)為核心，通過Proteus professi

9、onal軟件進(jìn)展模擬仿真，完成了交通燈控制系統(tǒng)的根本功能，東西南北四個方向各有紅綠黃三只發(fā)光二極管，由發(fā)光二極管顯示紅綠黃燈，并且通過按鍵來實現(xiàn)緊急情況和特殊情況的處理。從而，完成了對十字路口交通運行狀態(tài)的智能模擬。該系統(tǒng)具有運行可靠，本錢低，操作方便，適用性強(qiáng)的特點，可以得到廣泛應(yīng)用。第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1系統(tǒng)電路設(shè)計框圖 AT89C51 單 片 機(jī) 交通燈連接電路單片機(jī)電路連接圖2. 2 系統(tǒng)主要硬件需求介紹AT89C51單片機(jī)AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器，是低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。 AT89C51管腳介紹: VCC：供電電壓。 GN

10、D：接地。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P1口：P1口是一個部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。圖2.2.21 AT89C51管腳 P2口：P2口為一個部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫1時，其管腳被部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于部上拉的緣故。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。P3

11、口也可作為AT89C51的一些特殊功能口。RST：復(fù)位輸入。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器0000H-FFFFH，不管是否有部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源VPP。 *TAL1：反向振蕩放大器的輸入及部時鐘工作電路的輸入。 *TAL2：來自反

12、向振蕩器的輸出。 2. 3 系統(tǒng)電力模塊圖1單片機(jī)電路連接圖 圖2.1.31為單片機(jī)電路連接圖，其中晶振頻率可以根據(jù)自己需要進(jìn)展選擇，圍在0-24MHZ，常用12MHZ。復(fù)位電路得電容一般用22UF，但并不唯一，只要RC所得時間大于兩個機(jī)器周期即可。 圖2.1.3(1)單片機(jī)電路連接圖 2交通燈連接電路圖圖2.1.3(2)為交通燈連接電路圖，圖中共12個二極管，接法如下圖：圖2.1.3(2) 交通燈連接電路圖2. 4 系統(tǒng)電路圖圖2.1.4 系統(tǒng)電路圖第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計開場3.1在正常情況下交通燈控制程序流程A綠燈，B紅燈延時10sA黃燈，B紅燈延時2 sA紅燈，B綠燈延時10sB綠燈閃爍3

13、次A紅燈，B黃燈延時2sA綠燈閃爍3次3.2源程序清單與注釋/功能：交通燈控制程序#includeunsigned char t0,t1;/函數(shù)名：delay0_5s1/函數(shù)功能：用T1的工作方式1編制0.5s延時程序。系統(tǒng)采用12MHZ晶振，定時器1,工作方式1定時50ms，再循環(huán)10次可定時到0.5s/形式參數(shù)：無/返回值：無void delay0_5s1()for(t0 = 0;t0 0*0a;t0+) /設(shè)置10次循環(huán)次數(shù)TH1 = 0*3c;/設(shè)置定時器初值TL1 = 0*b0;TR1 = 1; /啟動T1while(!TF1);/查詢計數(shù)是否溢出，即50ms定時時間到，TF1 =

14、0;/50ms定時時間到，將定時器溢出標(biāo)志位TF0清零/函數(shù)名：delay_t1/函數(shù)功能：實現(xiàn)0.5128s延時/形式參數(shù)：unsigned char t;/延時時間為0.5 s*t/返回值：無void delay_t1(unsigned char t) for(t1 = 0;t1 t;t1+) delay0_5s1();void main() /主函數(shù)unsigned char k;TMOD = 0*10;/T1在工作方式1EA = 1;/開總中斷允許位E*0 = 1;/開外部中斷0中斷允許位IT0 = 1;/設(shè)置外部中斷0為下降沿觸發(fā)E*1 = 1;/開外部中斷1中斷允許位IT1 = 1

15、;/設(shè)置外部中斷1為下降沿觸發(fā)while(1)P1 = 0*f3;/A道綠燈，B道紅燈delay_t1(20);/延時10sfor(k = 0;k 3;k+)/A道綠燈閃爍三次P1 = 0*f3;delay0_5s1();/延時0.5sP1 = 0*fb;delay0_5s1();/延時0.5sP1 = 0*eb;/A道黃燈，B道紅燈delay_t1(4);/延時2sP1 = 0*de;/A道紅燈，B道綠燈delay_t1(20);/延時10sfor(k = 0;k 3;k+)/B道綠燈閃爍三次P1 = 0*de;delay0_5s1();/延時0.5sP1 = 0*df;delay0_5s1();/延時0.5sP1 = 0*dd;/A道紅燈，B道綠燈delay_t1(4);/延時2s第四章 仿真結(jié)果4.1正常情況的仿真圖A向方向綠燈，B向方向紅燈都亮10S，然后A向綠燈閃爍3次后變成黃燈亮3S，最后B向綠燈亮,A向紅燈亮且都亮10S后，B向綠燈閃爍3次后變成黃燈亮3S，以后按照上述循環(huán)下去。圖4.11正常情況圖4.12正常情況圖4.12正常情況第五章課程設(shè)計總結(jié)參考文獻(xiàn)1 涵芳.MCS-51/96系列 單片機(jī)原理及應(yīng)用修訂版.航空航天大學(xué).1994 2 朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)第3版.航空航天大學(xué).2005