基于單片機(jī)的車輛闖紅燈報警裝置-李鑫

PAGE單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計報告PAGEPAGE1單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計評語：考勤10分守紀(jì)10分過程30分設(shè)計報告30分答辯20分總成績（100分）專業(yè)：自動控制班級：控1103姓名：李鑫學(xué)號：201108926指導(dǎo)教師：李建國蘭州交通大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院2014年1月15日基于單片機(jī)的車輛闖紅燈報警裝置摘要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人民生活水平和城市現(xiàn)代化程度不斷提高，我國的交通工具數(shù)量不斷增長，城市交通網(wǎng)絡(luò)正面臨著巨大的挑戰(zhàn)，交通事故頻發(fā)，對人民的生命和財產(chǎn)造成了巨大的威脅，其中車輛闖紅燈所造成的危害相當(dāng)?shù)木薮螅瑸榱藴p小車輛闖紅燈所造成的危害以及能立即處理車輛闖紅燈事件，此次單片機(jī)課程設(shè)計我設(shè)計了一款基于AT89C51的車輛闖紅燈報警裝置。1引言1.1設(shè)計目的基于單片機(jī)的車輛闖紅燈報警裝置反應(yīng)靈敏而且可靠性較高，同時由于采用的主要部件是單片機(jī)，所以其功耗較低。故在此次課程設(shè)計中，采用軟件模擬的方法，實(shí)現(xiàn)車輛闖紅燈報警的功能。1.2設(shè)計要求設(shè)計合適的傳感器，對紅燈信號能采集，紅燈信號采集之后分析是否有車輛越過停止線且處于移動狀態(tài)，如有則通過聲或光報警。1.3設(shè)計方法采用2片AT89C51單片機(jī)、LED顯示器為主要硬件，Proteus仿真軟件設(shè)計和C語言編程方法實(shí)現(xiàn)車輛闖紅燈報警裝置的模擬，其中一片AT89C51用來控制交通燈的顯示和計時，另外一片AT89C51用來采集紅燈信號和車輛闖紅燈信號，并將判斷結(jié)果傳回第一片單片機(jī)以控制其信號的顯示，同時控制蜂鳴器發(fā)出報警信號。2設(shè)計方案及原理按照系統(tǒng)設(shè)計要求，該系統(tǒng)分為兩大模塊：一個交通燈模塊，用來產(chǎn)生紅燈信號，并將紅燈信號發(fā)送給另一個模塊；一個車輛闖紅燈信號采集模塊。其中最重要的是闖紅燈信號采集模塊，該模塊的作用如下：當(dāng)接收到紅燈信號時判斷信號的方向，即是東西紅燈信號還是南北紅燈信號，再接著判斷交通燈處于紅燈時有無車輛從相應(yīng)的方向通過，若有車輛通過就發(fā)出聲音報警，實(shí)現(xiàn)闖紅燈報警的功能。系統(tǒng)組成框圖如圖2-1所示。圖2-1車輛闖紅燈報警系統(tǒng)組成框圖3硬件設(shè)計3.1主控模塊AT89C51單片機(jī)AT89C51在復(fù)位電路、晶振電路以及電源電路的共同作用下才能正常工作。具體硬件連接圖如圖3-1所示。（完整硬件連接圖見附錄1）圖3-1復(fù)位電路、晶振電路與單片機(jī)之間的連線圖3.2LED顯示模塊LED數(shù)碼管的段控和位選的引腳分別與AT89C51的相連，將各燈光的亮燈時間顯示出來。為提高顯示亮度，在此用上拉電阻（排阻）作為段控輸出驅(qū)動。具體的硬件連接圖如圖3-2所示。（完整硬件連接圖見附錄1）圖3-2LED顯示模塊3.3燈光顯示模塊利用單片機(jī)內(nèi)部的定時器控制亮燈時長，當(dāng)P2口的相應(yīng)位置為高電平時，發(fā)光二極管就點(diǎn)亮，并利用不同顏色的發(fā)光二極管表示實(shí)際交通燈中的燈色。具體硬件連接圖如圖3-3所示。（完整硬件連接圖見附錄1）圖3-3燈光顯示模塊3.4燈光采集及報警模塊AT89C51通過外部中斷接收到紅燈信號后調(diào)用中斷函數(shù)，判斷此時有無車輛駛過，若有車輛闖紅燈，系統(tǒng)就會啟動報警裝置，同時還會向交通燈模塊發(fā)出中斷請求，封閉交通以方便交警處理違章事故。具體硬件連接圖如圖3-4所示。（完整硬件連接圖見附錄1）

圖3-4燈光采集及報警模塊3.5闖紅燈信號采集模塊在十字路口的中央放置兩排電感線圈，同時用交通燈模塊的端口P2.0和P2.7控制電感線圈工作。由于車輛為金屬材質(zhì)，當(dāng)電感線圈通電且有車輛通過時就會發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生電動勢，經(jīng)過處理之后將電信號傳送給闖紅燈處理模塊。原理圖如圖3-5-1所示。由于在Proteus中無法仿真該模塊，于是改用兩個開關(guān)KDX和KNB來模擬車輛通過電感線圈。（完整硬件連接圖見附錄1）圖3-5-1闖紅燈信號采集模塊原理圖3.6電源設(shè)計該系統(tǒng)所有的電源均采用5V直流電。實(shí)物圖如圖3-6-1所示。圖3-6-1直流穩(wěn)壓電源實(shí)物圖4軟件設(shè)計4.1交通燈模塊軟件設(shè)計該程序主要負(fù)責(zé)控制交通燈，程序流程圖如圖4-1所示。（具體程序見附錄2）圖4-1交通燈模塊流程圖4.2闖紅燈報警模塊軟件設(shè)計該塊程序主要負(fù)責(zé)接收紅燈信號并在紅燈信號來臨時判斷電磁線圈有無信號傳來，若有信號則啟動報警并給交通燈模塊一個外部中斷使交通燈模塊阻斷交通。程序流程圖如圖4-2所示。（具體程序見附錄3）圖4-2闖紅燈報警模塊流程圖5系統(tǒng)仿真及調(diào)試軟件調(diào)試：先編寫程序并進(jìn)行硬件的正確性檢驗(yàn)，然后分別進(jìn)行主程序和LED顯示器程序編譯和調(diào)試；硬件調(diào)試：仔細(xì)檢查電路有沒有漏接或是錯接的地方，如果不理想，繼續(xù)調(diào)整程序，直到得到正確結(jié)果。仿真結(jié)果見附錄1所示。6市場調(diào)研本系統(tǒng)所用元件清單及軟件、人力市場價格如表6-1所示。名稱規(guī)格型號價格（元）數(shù)量總價格（元）單片機(jī)AT89C513.026.0總線收發(fā)器74LS2451.511.5LED顯示7SEG1.044.0開關(guān)1.546.0發(fā)光二極管LED0.05141.0蜂鳴器BUZZER7.017.0排阻RESPACK-83.013.0直流電源50.0150.0電磁系統(tǒng)100.01100.0軟件25人工費(fèi)320總計423.5表6-1市場調(diào)研綜合以上的各條件我對自己的這套系統(tǒng)做出的估價是423.5元，我覺得這個報價較為合理，買賣雙方應(yīng)都能接受。7總結(jié)所設(shè)計的系統(tǒng)能完成預(yù)計的功能即：能檢測并采集紅燈信號，并且在車輛違規(guī)闖紅燈時予以報警提示、封鎖交通。通過這次的課程設(shè)計我很好的將課堂上所學(xué)的知識用到了實(shí)踐當(dāng)中鍛煉了自己，雖然設(shè)計的并不十分完善，但通過這一周的努力所取得的結(jié)果我還是很滿意的。附錄1硬件連接及仿真圖附錄2#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintuchardatabuf[4]; //緩沖區(qū)uchardatasec_dx=20; //東西數(shù)默認(rèn)uchardatasec_nb=30; //南北默認(rèn)值uchardataset_timedx=20;uchardataset_timenb=30;intn;uchardatab=0; //定時器中斷次數(shù)sbitYellow_nb=P2^5; //南北黃燈標(biāo)志sbitYellow_dx=P2^2; //東西黃燈標(biāo)志sbitGreen_nb=P2^4;sbitGreen_dx=P2^1;sbitRed_nb=P2^7;sbitRed_dx=P2^0;sbitkdx=P3^6; //東西紅燈信號sbitknb=P3^7; //南北紅燈信號bittime=0; //燈狀態(tài)循環(huán)標(biāo)志ucharcodetable[11]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00};voiddelay(intms); //延時子程序voiddisplay(); //顯示子程序voidChushihua(); //開機(jī)voidkey(); //紅燈信號采集voidmain(){TMOD=0X01; //定時器0，工作方式1TH0=0XD8;TL0=0XF0;EA=1; //開中斷EX0=1; //外部中斷0開中斷ET0=1; //內(nèi)部定時器T0開中斷TR0=1;Chushihua(); //開機(jī)P2=0Xc2; //開始默認(rèn)狀態(tài)，東西綠燈，南北紅燈sec_nb=sec_dx+5;while(1){key();display(); //調(diào)用顯示程序}}voiddisplay() //顯示子程序{buf[1]=sec_dx/10; //第1位東西秒十位buf[2]=sec_dx%10; //第2位東西秒個位buf[3]=sec_nb/10; //第3位南北秒十位buf[0]=sec_nb%10; //第4位南北秒個位P1=0xff; //初始燈為滅的P0=0x00;P1=0xfe; //片選LCD1P0=table[buf[1]];delay(1);P1=0xff; P0=0x00;P1=0xfd; //片選LCD2P0=table[buf[2]];delay(1);P1=0xff;P0=0x00;P1=0xfb; //片選LCD3P0=table[buf[3]];delay(1);P1=0xff;P0=0x00;P1=0Xf7; //片選LCD4P0=table[buf[0]];delay(1);}voidtime0(void)interrupt1 //定時中斷子程序{ b++; if(b==19) //定時器中斷次數(shù) { b=0; sec_dx--; sec_nb--;if(sec_nb<=5&&time==0) //東西黃燈閃{Green_dx=0;Yellow_dx=!Yellow_dx;}if(sec_dx<=5&&time==1) //南北黃燈閃{Green_nb=0;Yellow_nb=!Yellow_nb;}if(sec_dx==0&&sec_nb==5)sec_dx=5;if(sec_nb==0&&sec_dx==5)sec_nb=5;if(time==0&&sec_nb==0){P2=0x19;time=!time;sec_nb=set_timenb;sec_dx=set_timenb+5;}if(time==1&&sec_dx==0){P2=0xc2;time=!time;sec_dx=set_timedx;sec_nb=set_timedx+5;}}}voidint0(void)interrupt0{ TR0=0; P2=0x48;sec_dx=00; sec_nb=00; P0=0x40; while(1) { Chushihua(); }}voidChushihua()//"----"{for(n=0;n<50;n++){P0=0x40; P1=0xfe; delay(1); P1=0xfd; delay(1); P1=0Xfb; delay(1); P1=0Xf7; delay(1); P1=0xff; }}voiddelay(intms){uintj,k;for(j=0;j<ms;j++) for(k=0;k<124;k++);}voidkey(){if(Red_nb==1){knb=!knb;delay(1);}knb=1; if(Red_dx==1) { kdx=!kdx; delay(1); } kdx=1;}附錄3#include<reg52.h>sbitKdx=P2^0;sbitKnb=P2^1;voiddelay(intms);voidmain(){ P1=0xFF; P2=0xFF; IE=0x85; TCON=0x05; while(1);}voidscan1()interrupt0{if(Kdx==0){delay(10);if(Kdx==0){P1=0xFC;}}}voidscan2()interrupt2{if(Knb==0){ delay(10); if(Knb==0){ P1=0xFC;} }}voiddelay(