基于單片機(jī)交通燈論文答辯課件

1、指導(dǎo)教師：劉云龍交通信號燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 班級：11級電信專升本(2)班學(xué)生： 張之敏學(xué)號：11033220237論文的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容第一部分：前言第二部分：硬件設(shè)計(jì)第三部分：軟件設(shè)計(jì)第四部分：系統(tǒng)仿真第五部分：結(jié)束語及致謝課題設(shè)計(jì)背景課題設(shè)計(jì)任務(wù)及方案課題設(shè)計(jì)內(nèi)容及創(chuàng)新 前言課題設(shè)計(jì)背景交通燈的發(fā)展概況 最早出現(xiàn)的交通燈只有紅、綠兩種顏色，它的由來要追溯到在19世紀(jì)初英國中部的約克城。隨著交通道路的發(fā)展和各種交通工具的出現(xiàn)，交通秩序的控制尤為重要。1918年第一盞真正意義上的交通燈出現(xiàn)，它是由紅、黃、綠三色組成。它是三色圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號街的一座高塔上，由于它的誕生，使

2、城市交通大為改善。 早期的交通燈的自動(dòng)控制方式是采用“固定配時(shí)”方式，這種自動(dòng)控制適用于早期交通流量不算很大的的環(huán)境。但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車工業(yè)的興起，交通流量增加。采用“固定配時(shí)”方式已不能滿足車流量增加的需求，于是出現(xiàn)了一種多時(shí)段多方案的信號控制器和聯(lián)動(dòng)式信號系統(tǒng)。 課題原因及條件分析 進(jìn)入20世紀(jì)80年代后期，隨著城市化進(jìn)程的加快和汽車的普及，城市交通擁擠、阻塞現(xiàn)象日趨惡化，由此引發(fā)的事故、噪聲和環(huán)境污染己成為日益嚴(yán)重的社會(huì)問題，交通問題成為困擾世界各國的普遍性難題。目前，國內(nèi)交通燈一般設(shè)計(jì)在十字路口，用一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示計(jì)時(shí)器，加上紅、綠、黃三種顏色的指示燈來控制行車，對于一般的交通環(huán)境

3、下的安全行車，車輛控制能起到作用。但實(shí)際路況十分復(fù)雜，僅僅這兩個(gè)模塊還存在以下缺點(diǎn)：一是兩車道車輛讓放行時(shí)間往往相同且固定，但在十字路口，大多數(shù)情況下一個(gè)為主干道，車輛多，另一個(gè)為副干道，車輛少，因此放行時(shí)間要有所不同；二是沒有考慮緊急情況時(shí)，兩車道應(yīng)的應(yīng)急措施，譬如，有救護(hù)車執(zhí)行緊急任務(wù)通過時(shí)，兩車道的應(yīng)都為紅燈停止，讓救護(hù)車通過。三是不能根據(jù)主干道與副干道車流量自動(dòng)控制主副干道的時(shí)間。例如，下班時(shí)間，應(yīng)把綠燈時(shí)間加長，紅燈時(shí)間縮短，來調(diào)節(jié)大量的人流，如果人工干預(yù)，既不準(zhǔn)確，又增加人工負(fù)擔(dān)，所以需要自動(dòng)控制。十字路口交通信號模擬指示系統(tǒng)工作流程圖： 設(shè)計(jì)要求：1系統(tǒng)基本功能要求（1）以秒單位

4、為進(jìn)行計(jì)時(shí)，數(shù)碼管用十進(jìn)制形式顯示并進(jìn)行遞減計(jì)數(shù)，在遞減計(jì)數(shù)到零時(shí)進(jìn)行換燈操作。（2）通過按鍵可以對主副干道直行和左轉(zhuǎn)的三色信號燈時(shí)間在099秒內(nèi)隨意設(shè)定。（3）在通行干道中，兩位數(shù)碼管分別按照順序顯示直行綠、黃和左轉(zhuǎn)綠、黃燈時(shí)間。在通行禁止的干道中數(shù)碼管顯示直行紅燈時(shí)間。（4）十字交叉口的通行初始狀態(tài)可進(jìn)行人工設(shè)定，運(yùn)行過程中可通過人工調(diào)節(jié)讓通行狀態(tài)固定于任何一種工作狀態(tài)。 2 系統(tǒng)發(fā)揮功能要求 用05V連續(xù)變化的直流電壓模擬A、B兩條干道安裝的監(jiān)測車流量的攝像頭所取圖像經(jīng)過處理后輸出電壓信號大小，設(shè)電壓大小與兩條干道的車流量大小成正比。 將兩路05V連續(xù)變化的直流電壓分5檔自動(dòng)控制A、B兩

5、個(gè)路口的時(shí)間。課題設(shè)計(jì)內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn) 本課題主要研究了基于51單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)與控制系統(tǒng),包含了以往交通燈設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基本功能和在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新部分?；静糠职ń煌舻膿Q燈操作、時(shí)間遞減顯示功能以及人工干預(yù)時(shí)間及狀態(tài)調(diào)整功能，在創(chuàng)新部分增加了模擬攝像頭自動(dòng)控制功能，用05V連續(xù)變化的直流電壓模擬A、B兩條干道安裝的監(jiān)測車流量的攝像頭所取圖像經(jīng)過處理后輸出電壓信號大小，設(shè)電壓大小與兩條干道的車流量大小成正比。將兩路05V連續(xù)變化的直流電壓分5檔自動(dòng)控制A、B兩個(gè)路口的時(shí)間。硬件設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)AT89C51單片機(jī) 時(shí)鐘電路復(fù)位電路各功能模塊的設(shè)計(jì)顯示電路 AD轉(zhuǎn)換電路 其他模塊電路 單片機(jī)

6、最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)是本課題的核心部分，是交通信號燈的控制中樞，它也是AT89C52單片機(jī)工作的基本單位。單片機(jī)最小系統(tǒng)包括三部分：核心元件單片機(jī)，復(fù)位電路，時(shí)鐘電路。時(shí)鐘電路 AT89C51單片機(jī)從FLASH ROM中讀取指令和執(zhí)行指令的過程，都是按照節(jié)拍有序工作的。89C51單片機(jī)內(nèi)有一個(gè)節(jié)拍發(fā)生器，即片內(nèi)的振蕩脈沖電路，芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反向放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2。 時(shí)鐘電路原理圖：復(fù)位電路 復(fù)位電路一般由一個(gè)電解電容、兩個(gè)電阻和一個(gè)按鍵組成，電容根據(jù)晶振品率的不同而不同（6MHZ晶振可取C=22uf， C=10uf，R2=

7、8.2K R2=1K，12MHZ晶振可?。琑1一般取幾百歐。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如RST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。 復(fù)位電路原理圖： AD轉(zhuǎn)換電路 ADC0832為一種雙通道、8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨達(dá)256級，完全能夠適應(yīng)一般的數(shù)模轉(zhuǎn)換。其供電電源要求與參考電壓的復(fù)用，使得ADC0832的輸入電壓為05V之間。極短的轉(zhuǎn)換時(shí)間，雙通道輸入輸出，穩(wěn)定性能強(qiáng)。簡單的使能輸入控制，使芯片可與其他器件掛接并且控制方便。 ADC0832原理圖及系統(tǒng)接線圖如下圖：其他模塊電路 1.按鍵模塊 2.信號燈模塊鍵盤操作指示一道有車而

8、另一道無車（實(shí)驗(yàn)時(shí)用開關(guān) K0 和 K1 控制），交通燈控制系統(tǒng)能立即讓有車道放行； 有緊急車輛要求通過時(shí)，系統(tǒng)要能禁止普通車輛通行，A、B道均為紅燈，緊急車由K2 開關(guān)模擬。軟件設(shè)計(jì)時(shí)間顯示電路3.1電路原理圖交通燈電路本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)的p1口來驅(qū)動(dòng)和控制各種信號燈的燃亮和燃亮?xí)r間，在實(shí)際中，交通燈的信號燈需要用高電壓控制，在這里我們只是模擬一下它的控制信號，所以我們就只用單片機(jī)的信號引腳直接來控制發(fā)光二極管 3.2鍵盤電路設(shè)計(jì) K0主干道通行K1支干道通行K3返回K2緊急境況K4時(shí)間設(shè)置軟件設(shè)計(jì)程序組成：初始化（系統(tǒng)初始化，中斷初始化）定時(shí)（交通燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換）顯示（指示燈、剩余時(shí)間）緊急狀態(tài)

9、入口初始化顯示入口狀態(tài)燈顯示南北剩余時(shí)間顯示東西剩余時(shí)間顯示返回主程序流程圖顯示子程序流程圖定時(shí)中斷入口當(dāng)前顯示時(shí)間減11秒到？是否有一個(gè)為0？狀態(tài)變換判斷狀態(tài)S東西綠燈南北紅燈東西黃燈南北紅燈東西紅燈南北綠燈東西紅燈南北黃燈YNYN返回定時(shí)中斷流程圖交通燈南北方向綠燈向紅燈轉(zhuǎn)變，黃燈閃爍時(shí)仿真圖 中斷1入口更換當(dāng)前顯示值：南北0，東西0狀態(tài)燈：紅色K2鍵按下？返回N調(diào)顯示子程序關(guān)中斷開中斷Y緊急情況急停按鈕交通燈東西方向向南北方向轉(zhuǎn)變，黃燈亮仿真結(jié)果分析仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)南北方向車道和東西方向車道兩條交叉道路的車輛交替運(yùn)行，南北方向（主干道）每次通行時(shí)間設(shè)為30秒、東西方向通行時(shí)間設(shè)為20秒，時(shí)間可以在程序中修改。同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)紅燈、黃燈、綠燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換，紅綠燈轉(zhuǎn)換時(shí)間為5秒，轉(zhuǎn)黃期間黃燈亮?？梢詼?zhǔn)確顯示每個(gè)狀態(tài)所剩余的時(shí)間，按下禁行普通車輛鍵，東西南北方向都亮紅燈；按下南北放行鍵，南北綠燈亮，東西紅燈亮；按下東西放行鍵，東西綠燈亮，南北紅燈亮；任何時(shí)候按下返回鍵，此系統(tǒng)都將回到初始狀態(tài)，當(dāng)緊急狀況出現(xiàn)時(shí)，按下緊急開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)主干道和支干道全部