基于單片機(jī)簡(jiǎn)易交通燈設(shè)計(jì)資料

1 2 3 3 3 52.1交通燈的工作原理 5 53硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 93.1.1單片機(jī)最小系統(tǒng) 93.1.2信號(hào)顯示驅(qū)動(dòng)電路 4交通燈系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì) 4.1軟件總體設(shè)計(jì)思想 4.2交通控制算法實(shí)現(xiàn) 4.3系統(tǒng)初始化模塊 20 24 35 36參考文獻(xiàn) 38附錄三交通燈電路原理圖 1緒論城市道路增長(zhǎng)的有限與車輛增加的無(wú)限這一對(duì)矛盾是里取得什么樣的實(shí)際進(jìn)展，交通控制領(lǐng)域的控可以說(shuō)真正成熟的控制策略仍然不存在.智能化和交通系統(tǒng)正是解決這一矛盾的途徑之一。智能交通系統(tǒng)是將先進(jìn)的信息技進(jìn)入20世紀(jì)70年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，以及交通流越先進(jìn)，形成了一批商水平有實(shí)效的城市道路交通控制系統(tǒng)。早在1977年，Pappis等人就將模糊控制運(yùn)用到交通控制上，通過(guò)建立規(guī)則庫(kù)或是專家系統(tǒng)對(duì)統(tǒng)：SC00T(經(jīng)典交通系統(tǒng)),他們都是主要采用統(tǒng)計(jì)模型和經(jīng)典算法。但城市交2系統(tǒng)工作原理及設(shè)計(jì)方案P3.7控制，由于交通燈為發(fā)光二極管且陽(yáng)極通過(guò)限流電阻和電源正極連接，因此I/0口輸出低電平時(shí)，與之相連的相應(yīng)指示燈會(huì)亮，并通過(guò)LED數(shù)碼管顯示時(shí)控制，以中斷方式輸入單片機(jī)，無(wú)緊急車通過(guò)時(shí)，中斷引腳INTO(P3.2)通過(guò)電中斷引腳INTO(P3.2)采用人工方法接地為低電平，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，單片機(jī)執(zhí)行中斷服務(wù)程序，讓緊急車通過(guò)，緊急車通過(guò)后，中斷引腳INTO(P3.2)變?yōu)楦唠姴恍枵{(diào)整周期時(shí)，中斷引腳INT1(P3.3)通斷引腳INT1(P3.3)采用人工方法接地為低電平，產(chǎn)生中中斷服務(wù)程序，系統(tǒng)以方程式控制，按一次開(kāi)關(guān)按鈕A1執(zhí)行方程式A,按兩次開(kāi)關(guān)按鈕A1時(shí)執(zhí)行方程式B,按三次開(kāi)關(guān)按鈕A1時(shí)執(zhí)行方程式C。當(dāng)按四次時(shí)，的方法。由于STC10F04單片機(jī)自帶有2個(gè)計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷源，能滿足系統(tǒng)的3秒。(2)正常狀態(tài)下主干道通車時(shí)間為35s,次干道通車時(shí)間為20s。(5)特殊狀態(tài)的功能顯示，進(jìn)入特殊狀態(tài)時(shí)(如119救火車，或120救護(hù)燈亮3秒。持續(xù)3秒。20秒。出現(xiàn)特殊情況時(shí)(如119救火車，或120救護(hù)車通過(guò)時(shí))按下按鈕A0進(jìn)入向的通車時(shí)間延長(zhǎng)15秒，即50秒。東西方向通車時(shí)間不變，為20秒。的通車時(shí)間延長(zhǎng)25秒，即為60秒。東西方向的通車時(shí)間延長(zhǎng)10秒，即為30南方向北方向東西方向態(tài)紅黃綠紅黃綠紅黃綠1001101110110011301110010100130101100101110310011011010110111100110110110101011001101110101011011010101101001101100101101100101l00101010101101110101011011100110111100110111011010110111100110111011010110111101010111011100110113硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)的最小系統(tǒng)包括電源(地),晶振(一般使用11.0592M或者12M),復(fù)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。STC10F04單片機(jī)的定時(shí)器0/定時(shí)器1/串行口與傳統(tǒng)8051兼容，增加了速，最快的指令快24倍，最慢的指令快3倍。3、工作頻率范圍：0~35MHz,相當(dāng)于普通8051的0~420MHz6、通用I/0(40/36個(gè)),復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉(普通8051傳統(tǒng)8、看門(mén)狗擇低的復(fù)位門(mén)檻電壓，如3.7V以下復(fù)位，復(fù)位腳接1K電阻到12、2個(gè)16位定時(shí)器(與傳統(tǒng)8051兼容的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，16位定時(shí)器Powerdown(掉電)模式可由外部中斷喚醒，INT0/P3.2,INT1/P3.3,INT/TO/P3.4,INT/T1/P3.5,INT/Rxd/P3.0(或INT/Rxd/P1.6)·VCC:電源電壓地址(低8位)和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”,通過(guò)內(nèi)部的沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”,通過(guò)內(nèi)緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)P3口寫(xiě)入“1”時(shí)，RXD(串行輸入口)TXD(串行輸出口)/INTO(外中斷0)/INT1(外中斷1)T0(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部輸入)T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部輸入)/WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通)/RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平(接VCC端),CPU則執(zhí)行內(nèi)部和PNP兩種。我們僅以NPN三極管的共發(fā)射極放大電路為例來(lái)說(shuō)明一下三極管基極B集電極C發(fā)射極E下面的分析僅對(duì)于NPN型硅三極管。如上圖3.4所示，我們把從基極B流至發(fā)射極E的電流叫做基極電流Ib;把從集電極C流至發(fā)射極E的電流叫做集電極電流Ic。這兩個(gè)電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極E上就用了一個(gè) (假設(shè)電源能夠提供給集電極足夠大的電流的話),并且基極電流很小的變化，管的放大倍數(shù)(β一般遠(yuǎn)大于1,例如幾十，幾百)。如果我們將一個(gè)變化的小信號(hào)加到基極跟發(fā)射極之間，這就會(huì)引起基極電流Ib后，導(dǎo)致了Ic很大的變化。如果集電極電流Ic是流過(guò)一個(gè)電阻R的，那么根據(jù)單片機(jī)鍵盤(pán)有獨(dú)立鍵盤(pán)和矩陣式鍵盤(pán)兩種：獨(dú)立鍵盤(pán)每一個(gè)I/0口上一個(gè)按鍵，按鍵的另一端接電源或接地(一般接地),這種接法程序比較簡(jiǎn)單且系統(tǒng)更加穩(wěn)定；而矩陣式鍵盤(pán)式接法程序比較獨(dú)立式鍵盤(pán)的實(shí)現(xiàn)方法是利用單片機(jī)I/0口讀取口的電平高低來(lái)判斷是否口置于高電平，平時(shí)無(wú)鍵按下時(shí)I/0口保護(hù)高電平。當(dāng)有鍵按下時(shí)，此I/0口4交通燈系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)初始化外部中初始化外部中斷進(jìn)入while(1)循環(huán)調(diào)用顯示控制函數(shù)定義字位碼函數(shù)定時(shí)器0初始化I/0初始化定義共陰極字型定義函數(shù)變量并設(shè)置字型碼和字位紅燈全亮維持圖4.2中斷子程序定義1定義1svoidint_t0()iwaittime--if(tc==0){smdis=md[shu0];weishuaelseif(tc==1){smdis=m我們由在主程序中設(shè)定的初值可知T0定時(shí)5毫秒.這樣每當(dāng)T0到5毫秒4.3系統(tǒng)初始化模塊式為1。系統(tǒng)程序中主函數(shù)初始化如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器初值計(jì)算公式：T初值=2一定時(shí)時(shí)間/機(jī)器周期時(shí)工作在方式1,所以N=16。T初值=0xee00=60928。又因?yàn)閒osc=11.0592,所以//S1發(fā)光二極管I/0口的接法如下表4.1所示東紅方式控制未用未用sfrjtd=0xa0;/1交通燈的控制口，P2口sbitNLR=P3^6;//北向左轉(zhuǎn)的紅燈sbitNLG=P3^7;//北向左轉(zhuǎn)的綠燈unsignedcharS2[]={0x95,0xbf,0x40,35};unsignedcharS6[]={0x主函數(shù)main()運(yùn)行while循環(huán)，while循環(huán)調(diào)用statusdis函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)狀態(tài)數(shù)組。其程序如下：{//東西紅燈，南綠北紅//南左轉(zhuǎn)綠燈，北左轉(zhuǎn)紅燈//等待35秒//東西紅燈3秒，南北左轉(zhuǎn)均為黃燈0x00//等待3秒3//S2//東西紅燈，南紅北綠0x95//等待35秒35//S3//東西紅燈，南紅北黃0x04//等待3秒3//東西綠燈，南北紅0x66//等待20秒20//東西黃燈，南紅北綠0x44//南轉(zhuǎn)左紅燈，北轉(zhuǎn)左紅燈0x50//等待3秒3while(waittime)//等待35秒}jtd=status[0];11東西南北燈狀態(tài)jtdh=status[1];1/東西南北燈狀態(tài)句，可以增強(qiáng)顯示--}本系統(tǒng)采用8位的動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示。控制數(shù)碼顯示的數(shù)據(jù)由兩部分組成，一部陰型數(shù)碼管，單片機(jī)芯片的PO口和P4口引腳構(gòu)成了對(duì)于這種數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)，要求在片選端提供電流，為此，使用了PNP型三極管作為片選端的驅(qū)動(dòng)，共使用8只三極管，所有三極管的發(fā)射機(jī)連在一起，接到負(fù)所有8位數(shù)碼管的筆段連在一起，通過(guò)先留電阻后接到PO口，因此，究竟哪些筆段亮，取決于PO口的8根線是輸出高電平還是低電平。原理理圖中把所有數(shù)碼管的8個(gè)筆劃段A-DP同名端連在一起，而每一個(gè)顯示器的公共極COM到相同的字形碼，由8個(gè)NPN的三極管，來(lái)控制這8位哪一位工作。具體的數(shù)4.4.2-2LED數(shù)碼管引腳連接表4.2數(shù)碼管引腳連接6543219P4.4(單片機(jī)29腳)P4.5(單片機(jī)30腳)P4.6(單片機(jī)31腳)78數(shù)碼管是怎樣來(lái)顯示1,2,3,4呢?數(shù)碼管實(shí)際上是由7個(gè)發(fā)光管組成8由于接法為共陰接法，那么為1(高電平)是亮，為0(低電平)是滅。從AFEDCGB0111010110000010201001300014010001115010110611101107100001018111011911010111A1001B0110110C1110000D0010111E1111000F10000AFEDCGB動(dòng)態(tài)借口采用各數(shù)碼管循環(huán)輪流顯示的方法，由于一次只能讓一個(gè)數(shù)碼管顯示，因此，要顯示8位的數(shù)據(jù)，必須經(jīng)過(guò)讓數(shù)碼管一個(gè)一個(gè)輪流顯示才可以，同時(shí)每個(gè)數(shù)碼管顯示的時(shí)間大約在1ms到4ms之間，所以為了保證正確顯示，我們必須每隔1ms,就得刷新一個(gè)數(shù)碼管。而這刷新時(shí)間我們采用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器0來(lái)控制，每定時(shí)1ms對(duì)數(shù)碼管刷新一次，TO采用方式2。在進(jìn)行數(shù)碼顯示的時(shí)候，要對(duì)顯示單元開(kāi)辟8個(gè)顯示緩沖區(qū)，每個(gè)顯示緩沖數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms,由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。Unsignedcharmd[]={0xf5,0x05,0xb3,0x97,0x47,0xd6,0xf6,0xa185,0xf7,0xd7,0xe7,0x76,0xf0,,0xf2,0xe2,0x00};1/0,1,2,3,4,5,6,7得到字型和字位的地址后，向不同的字位送數(shù)據(jù)內(nèi)容包括各位和十位，用取模和取余來(lái)確定。結(jié)果分別用兩個(gè)6位的數(shù)碼管顯示if(tc==0){smdis=md[shu0];weishelseif(tc==1){smdis=md[shul];weishuang0elseif(tc==2){smdis=md[shu2];weishuang0}判斷tc的值是為0還是為1,還是為2,進(jìn)而根據(jù)tc的值執(zhí)行相應(yīng)的if語(yǔ)氣或elseif語(yǔ)氣。假如tc==0,則執(zhí)行第一條if語(yǔ)氣，從md[]數(shù)組中選與shu0相對(duì)應(yīng)的值賦給smdis,并判斷出LED數(shù)碼管位的選擇，其他兩個(gè)elseif語(yǔ)氣類似。中斷的概念：中斷時(shí)指中央處理器CPU正在執(zhí)行程序，處理某件事情的時(shí)候，外部發(fā)生了某一件事情，請(qǐng)求CPU馬上處理，CPU暫(1)實(shí)現(xiàn)中斷及返回當(dāng)某一個(gè)中斷源發(fā)出中斷申請(qǐng)時(shí)，若允許響應(yīng)這個(gè)中斷請(qǐng)求，CPU必須在現(xiàn)有的指令執(zhí)行完以后，把斷點(diǎn)處的(2)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)(3)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)以提供5個(gè)中斷源(52子系列是6個(gè)),具有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，可實(shí)現(xiàn)兩級(jí)中斷(1)基本概念4、查詢硬件、中斷源標(biāo)識(shí)符、中斷矢(向)量XES:串行口收、發(fā)中斷允許位。為0時(shí)禁止該類中斷，為1時(shí)允許該類中ET1:定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1溢出中斷允許位。為0時(shí)禁止該類中斷，為1時(shí)允許EX1:外部中斷0(INTO或P3.2)允許位。為0時(shí)禁止該類中斷，為1時(shí)允ETO:定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0溢出中斷允許位。為0時(shí)禁止該類中斷，為1時(shí)允許EX0:外部中斷0(INTO或P3.2)允許位。為0時(shí)禁止該類中斷，為1時(shí)允需要注意的是，要使某個(gè)中斷源的中斷申請(qǐng)得到響應(yīng)，必須保證EA=1和相應(yīng)的允許位為1.例如，要使定時(shí)器0與外部中斷0的中斷得到響應(yīng)，必須保證可知，由允許中斷的條件：總允許中斷和源允許中斷都接通才能產(chǎn)生中斷。由EA=1、ETO=1、EX0=1得出初始化程序設(shè)定定時(shí)器TO和外部中斷INTO中斷。由EA=1、EX1=0得出初始化程序設(shè)定禁止外部中斷INT1中斷。(3)中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IPPX0:外部中斷0優(yōu)先級(jí)設(shè)置位。PX1:外部中斷1優(yōu)先級(jí)設(shè)置位。PT0:定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷0優(yōu)先級(jí)設(shè)置位。PT1:定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷1優(yōu)先級(jí)設(shè)置位。中斷優(yōu)先級(jí)只分高與低兩個(gè)級(jí)別，各位為0時(shí)，為低優(yōu)先級(jí)；各位為1時(shí)，3、當(dāng)同時(shí)收到多個(gè)同級(jí)的中斷請(qǐng)求時(shí)，哪一個(gè)首先得到中斷服務(wù)，取決于中斷源同級(jí)內(nèi)的優(yōu)先級(jí)外部中斷0最高定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0溢出中斷外部中斷1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1溢出中斷串行口最低PTO=1;//設(shè)置定時(shí)器0為高優(yōu)先級(jí)PX0=0;//設(shè)置外部中斷0為低優(yōu)先級(jí)PX1=0;//設(shè)置外部中斷1為低優(yōu)先級(jí)通過(guò)上面的程序可知，TO優(yōu)先級(jí)最高，然后到外部中斷INTO,最后外部中斷INT1優(yōu)先級(jí)最低。當(dāng)定時(shí)器TO運(yùn)行時(shí)，外部中斷INTO、INT1不能打斷TO,被禁止響應(yīng)。當(dāng)外部中斷INT1運(yùn)行期間，假如定時(shí)器TO和外部中斷都被響應(yīng)，按照優(yōu)先級(jí)的先后順序，系統(tǒng)先運(yùn)行定時(shí)器TO,待TO運(yùn)行完后才能運(yùn)行INTO,待INTO運(yùn)行完了，INT1才能執(zhí)行中斷服務(wù)。(4)定時(shí)器控制寄存器TCON寄存器TCON的地址為88H。TCON既有定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制功能，又有中斷控制功能。其中，與中斷有關(guān)的控制位共6位，其格式及位的含義如下：IE0:外部中斷INTO的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)檢測(cè)到INTO引腳有中斷請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，此位由硬件置1;在中斷響應(yīng)完成后轉(zhuǎn)向中斷處理子程序時(shí)，再由硬件自動(dòng)清0.IE1:外部中斷INT1的終端請(qǐng)求標(biāo)志位，其功能與IEO類似。TF0:片內(nèi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0溢出發(fā)生時(shí)，此位由硬件置1;在中斷響應(yīng)完成后轉(zhuǎn)向中斷處理子程序時(shí)，再由硬件自動(dòng)清0.TF1:片內(nèi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，其功能與TFO類同?？刂茖?個(gè)方向的車都停止運(yùn)行，點(diǎn)亮所有紅燈，并持續(xù)10s。下次中斷來(lái)時(shí)恢復(fù)以前的狀態(tài)。用一個(gè)標(biāo)志位FLAG半段是第一次進(jìn)入還是恢復(fù)狀態(tài)，外部中調(diào)用控制函數(shù)statusdis運(yùn)行緊恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)圖4.6INTO緊急情況中斷處理流程圖{unsignedcharwaittimel,secl,timel,jtdl,jtdh