基于單片機(jī)交通燈論文答辯PPT

指導(dǎo)教師：劉云龍交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

班級(jí)：11級(jí)電信專升本(2)班學(xué)生：張之敏學(xué)號(hào)：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(guó)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(hào)街的一座高塔上，由于它的誕生，使城市交通大為改善。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(hào)控制器和聯(lián)動(dòng)式信號(hào)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(guó)的普遍性難題。目前，國(guó)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(duì)于一般的交通環(huán)境下的安全行車，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(zhǎng)，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。課題設(shè)計(jì)任務(wù)及方案課題設(shè)計(jì)任務(wù)十字路口交通信號(hào)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(duì)主副干道直行和左轉(zhuǎn)的三色信號(hào)燈時(shí)間在0～99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0～5V連續(xù)變化的直流電壓模擬A、B兩條干道安裝的監(jiān)測(cè)車流量的攝像頭所取圖像經(jīng)過處理后輸出電壓信號(hào)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0～5V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。課題設(shè)計(jì)方案

根據(jù)課題的設(shè)計(jì)任務(wù)及要求,需要采用幾個(gè)模塊電路組成:控制電路由控制芯片、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、譯碼器電路,數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和數(shù)字顯示電路等幾部分組成。1）控制器：是系統(tǒng)的核心部分，主要由控制芯片51單片機(jī)及時(shí)鐘電路，復(fù)位電路等輔助電路組成。2）譯碼器電路：主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串入并出，通過轉(zhuǎn)化控制器中的數(shù)據(jù)為數(shù)碼管和信號(hào)燈提供時(shí)間狀態(tài)數(shù)點(diǎn)亮它們指揮主、支干道的行人和車輛。3）數(shù)模轉(zhuǎn)換電路：作為攝像頭模擬器件從外部獲得模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)是控制器獲取道路狀況,產(chǎn)生不同的檔位并進(jìn)行自動(dòng)調(diào)時(shí)。4）顯示電路：計(jì)時(shí)顯示任務(wù)，顯示交通燈紅、綠、黃燈的時(shí)間以及攝像頭自動(dòng)控制的檔位。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。基本部分包括交通燈的換燈操作、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0～5V連續(xù)變化的直流電壓模擬A、B兩條干道安裝的監(jiān)測(cè)車流量的攝像頭所取圖像經(jīng)過處理后輸出電壓信號(hào)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0～5V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)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(hào)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。AT89C52單片機(jī)時(shí)鐘電路

AT89C51單片機(jī)從FLASHROM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=8.2K

R2=1K，12MHZ晶振可?。?，R1一般取幾百歐。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：

交通信號(hào)燈的各功能模塊顯示電路

74HC164是一種串入并出的譯碼器件,它將十進(jìn)制數(shù)按二進(jìn)制數(shù)形式一位一位輸入，經(jīng)過暫存通過并行方式一起輸出，其順序按低到高a、b、c、d、e、f、g是輸出，和共陽極數(shù)碼管各陰極段引出線相互連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的顯示。譯碼器輸出與輸入代碼有唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。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(jí)，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0~5V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(jiǎn)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(hào)燈模塊鍵盤操作指示一道有車而另一道無車（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