交通燈實(shí)驗(yàn)報(bào)告

摘要交通在人們的日常生活中占有重要的地位，隨著人們社會活動(dòng)的日益頻繁，這點(diǎn)更是體現(xiàn)的淋漓盡致。交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，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發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)日益更新。在實(shí)時(shí)檢測和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。本系統(tǒng)采用單片機(jī)89C52為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡單、擴(kuò)展性強(qiáng)。本設(shè)計(jì)就是采用單片機(jī)模擬十字路口交通燈的各種狀態(tài)顯示以及倒計(jì)時(shí)時(shí)間。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)由單片機(jī)I/O口擴(kuò)展系統(tǒng)、繼電器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、二極管顯示系統(tǒng)、復(fù)位電路等幾大部分組成。能夠較好的模擬實(shí)現(xiàn)十字路口可能出現(xiàn)的狀況。軟件上采用C51編程，主要編寫了主程序，繼電器控制程序，延時(shí)程序等。經(jīng)過整機(jī)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了對十字路口交通燈的模擬。關(guān)鍵字：電子線路89C52二極管交通燈對交通燈的認(rèn)識當(dāng)今，紅綠燈安裝在各個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。1858年，在英國倫敦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。1868年，英國機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，1914年始安裝于紐約市5號大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號燈的紅燈延長一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，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。1968年，聯(lián)合國《道路交通和道路標(biāo)志信號協(xié)定》對各種信號燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時(shí)可以進(jìn)入交叉路口?？傮w設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)目的（1）加強(qiáng)對單片機(jī)和匯編語言的認(rèn)識，充分掌握和理解設(shè)計(jì)各部分的工作原理、設(shè)計(jì)過程、選擇芯片器件、模塊化編程等多項(xiàng)知識。（2）用單片機(jī)模擬實(shí)現(xiàn)具體應(yīng)用，使個(gè)人設(shè)計(jì)能夠真正使用。（3）把理論知識與實(shí)踐相結(jié)合，充分發(fā)揮個(gè)人能力，并在實(shí)踐中鍛煉。（4）提高利用已學(xué)知識分析和解決問題的能力2.2設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容（a）設(shè)計(jì)任務(wù)單片機(jī)采用用89C52芯片，使用發(fā)光二極管（紅，黃，綠）代表各個(gè)路口的交通燈，（紅燈9秒，綠燈9秒，黃燈時(shí)間3秒）（b）設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）設(shè)計(jì)并繪制硬件電路圖（2）制作PCB并焊接好元器件（3）編寫程序并將調(diào)試好的程序下載到單片機(jī)中2.3系統(tǒng)方案論證（a）顯示界面方案由于該系統(tǒng)要求完成交通燈的基本功能，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：完全采用二極管顯示。這種方案實(shí)現(xiàn)較容易，且能夠?qū)崿F(xiàn)交通燈的基本功能。方案三：采用數(shù)碼管與發(fā)光二極管相結(jié)合的方法。這種方法可以實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)數(shù)字輸出方便觀看，但這種方法方案實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，且須完成大量的軟件工作。第二種方案既滿足系統(tǒng)功能要求，又減少了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。權(quán)衡利弊，我們決定采用方案二以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的顯示功能。設(shè)計(jì)方框圖整個(gè)設(shè)計(jì)以89C52單片機(jī)為核心，由二極管顯示，繼電器驅(qū)動(dòng)電路,復(fù)位電路組成。硬件模塊如圖1。89C89C52單片機(jī)二極管顯示繼電器驅(qū)動(dòng)電路晶振電路復(fù)位電路(b)交通管理的方案論證東西、南北兩干道交于一個(gè)十字路口，各干道有一組二極管指示燈，指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。指示燈燃亮的方案如表2。9S9S3S…………東西道紅燈亮綠燈亮黃燈亮…………南北道綠人亮紅人亮………………2.4芯片簡介主要性能8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器、256字節(jié)內(nèi)部RAM、片內(nèi)振蕩及時(shí)鐘電路、三級加密程序存儲器、32個(gè)可編程I/O口線、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器八個(gè)中斷源、全雙工串行通道、掉電方式保存RAM中的內(nèi)容、但振蕩器停止工作并禁止其所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。2.5設(shè)計(jì)方框圖晶振源綠人可動(dòng)部分各路口紅綠燈繼電器驅(qū)動(dòng)AT89C52復(fù)位晶振源綠人可動(dòng)部分各路口紅綠燈繼電器驅(qū)動(dòng)AT89C52復(fù)位設(shè)計(jì)原理3.1紅綠燈顯示?？毂敬螌?shí)驗(yàn)共有三種狀態(tài)：狀態(tài)1：紅燈亮、綠人亮，此時(shí)P1.2、P1.3和P1.7持續(xù)亮9秒P1.0、P1.1、P1.4、P1.5連續(xù)閃爍9秒。狀態(tài)2：綠燈亮、紅人亮，此時(shí)P1.6持續(xù)亮9秒。狀態(tài)3:黃燈亮其余燈滅，此時(shí)P2.0處于高電頻持續(xù)亮3秒。程序初始化程序初始化狀態(tài)1狀態(tài)2狀態(tài)33.2復(fù)位電路復(fù)位方式有多種，本設(shè)計(jì)采用按鍵復(fù)位。接線圖如圖程序復(fù)位電路，框圖在設(shè)定的定時(shí)時(shí)間內(nèi)，89C52必須在RST引腳產(chǎn)生一個(gè)由高到低的電平變化，以清內(nèi)部定時(shí)器3.3晶振電路晶振電路原理圖選取原則：傳統(tǒng)做法，但能夠?qū)崿F(xiàn)所需，即最簡單也最是實(shí)用。電容選取30pF，晶振為30MHz。3.4繼電器驅(qū)動(dòng)電路.繼電器驅(qū)動(dòng)電路原理圖：加此電路是為了拉高電流讓單片機(jī)能直接控制繼電器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的調(diào)試與檢測1.調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法(a)在實(shí)驗(yàn)過程中我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的繼電器并沒有按照單片機(jī)的程序指令打開，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)單片機(jī)輸出電頻過低無法驅(qū)動(dòng)5V的繼電器，于是我們在線路中加入一個(gè)繼電器驅(qū)動(dòng)電路用一個(gè)9014的三極管將電頻拉高后成功的驅(qū)動(dòng)繼電器。（b）在實(shí)驗(yàn)過程中我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中綠人下面的二極管亮度很微弱檢查發(fā)現(xiàn)二極管串聯(lián)的電阻拉低了電流，我們把與二極管串聯(lián)的電阻卸掉后二極管的亮度恢復(fù)正常。2.調(diào)試中所用的儀器直流穩(wěn)壓電源、指針萬用表、51開發(fā)板實(shí)驗(yàn)總結(jié)這次作品的設(shè)計(jì)從有想法到產(chǎn)品最終完成共耗時(shí)三個(gè)星期，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)制作過程中雖然遇到一些難題不過在116實(shí)驗(yàn)室的師兄的幫助下都順利解決。在這次產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制作前我們做了比較充分的準(zhǔn)備，我們在網(wǎng)上下載了一些課程學(xué)習(xí)了相關(guān)的軟件方面的知識如DXP和C51等同時(shí)也購買了一些制作過程中所需的硬件。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)制作過程中我們參考了相關(guān)的設(shè)計(jì)課題也請教了實(shí)驗(yàn)室的中的師兄解決了不少問題。在開始的時(shí)候由于沒有理清設(shè)計(jì)思路讓我們走了不少彎路，不過在理清自己的思路明確自己的目標(biāo)后這個(gè)過程變得有趣起來也讓我們干得更投入。經(jīng)過這次實(shí)驗(yàn)感覺到了理論與實(shí)踐的差別，在這個(gè)過程中不僅要求有過硬的理論知識還必須有過硬的動(dòng)手能力以及檢查和解決問題的能力，在連接電路時(shí)要有耐心要細(xì)心頭腦中要有一副電路圖要清楚每個(gè)元器件管腳的位置。通過這次產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制作讓我們體會到設(shè)計(jì)制作電路時(shí)自己的思路要清晰目標(biāo)要明確也要認(rèn)真考慮別人的意見，同時(shí)這次實(shí)驗(yàn)也讓我們對電子產(chǎn)品有更多的了解也培養(yǎng)了我們把實(shí)踐與理論結(jié)合的能力。附錄一：實(shí)驗(yàn)所用元器件單片機(jī)1片電阻若干繼電器3個(gè)導(dǎo)線若干三極管9個(gè)電容3個(gè)紅色二極管50個(gè)電路板兩快藍(lán)色二極管56個(gè)焊錫焊膏定量黃色二極管25個(gè)摘要 11. 第一章對交通燈的認(rèn)識 22. 總體設(shè)計(jì)方案 22.1設(shè)計(jì)目的 22.2設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容 32.3設(shè)計(jì)方案論證 42.4芯片簡介 52.5設(shè)計(jì)方框圖 63. 設(shè)計(jì)原理 63.1. 紅綠燈顯示模