基于51單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)

1、交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告書姓 名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 時(shí) 間： 2015年4月8日 摘要目前國(guó)內(nèi)十字路口的交通燈控制一般是定時(shí)切換控制的。在當(dāng)今高速發(fā)展的社會(huì)里，交通問(wèn)題成為大家關(guān)注的社會(huì)問(wèn)題，汽車數(shù)量的直線上升及現(xiàn)有的定時(shí)切換控制交通方式的局限性都使得我們有必要尋求一種智能的交通控制系統(tǒng)，基于此本論文的思路是:通過(guò)單片機(jī)人為調(diào)節(jié)和顯示紅綠燈的時(shí)長(zhǎng)。并設(shè)有緊急控制按鈕。使得交通控制燈的工作更加可靠，抗干擾能力更強(qiáng)。AbstractAt present domestic intersection traffic contro

2、l is generally timing switch control.In today's high speed development of society, the traffic problem pay more attention to the social problems, the number ofcars in a

3、60;straight line and the existing timing switch control of the means of transportation limitation makes us is necessary to seek a kind of intelligent traffic control system,&#

4、160;based on the idea ofthis paper is: Through single chip microcomputer artificial adjustment and display the length of the traffic lights.And equipped with emergency control button.Make traffic light control work become more reliable，and have more Stronger anti-i

5、nterference ability.關(guān)鍵詞：交通燈、單片機(jī)、數(shù)碼管、發(fā)光二極管、可靠性、智能接口。設(shè)計(jì)報(bào)告書目錄一、設(shè)計(jì)目的.- 4 -二、設(shè)計(jì)要求.- 4 -三、總體方案.- 4 -四、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì).- 10 -五、實(shí)現(xiàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及措施.- 12 -六、主要元器件及設(shè)備.- 14 -七、設(shè)計(jì)心得體會(huì).- 14 -八、參考文獻(xiàn).- 15 - 14 -一、設(shè)計(jì)目的 1.1單片機(jī)認(rèn)識(shí)MCS-51單片機(jī)是Intel公司在1980年繼MCS-48系列8位單片機(jī)之后推出的高檔8位單片機(jī)。MCS-51單片機(jī)在性能和片內(nèi)功能方面大大優(yōu)于MCS-48系列單片機(jī)。MCS-51的典型產(chǎn)品有：8051、8

6、031、8751、80C51、80C31、87C51等，8051內(nèi)部有4kB ROM，8751內(nèi)部有4kB EPROM，8031片內(nèi)無(wú)ROM。除此之外，三者的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳完全相同。89S51是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有4K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，AT89S51為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。1.2 單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)是應(yīng)工業(yè)測(cè)控需要

7、而產(chǎn)生的，最能反映其功能及形態(tài)的名稱是在一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中，Single-chip Micro-controller。按照測(cè)控系統(tǒng)的特點(diǎn)和要求，單片機(jī)的應(yīng)用可分為單機(jī)應(yīng)用和多機(jī)應(yīng)用兩大類。我們這次要完成的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)就是它的單機(jī)應(yīng)用，下面在介紹一下單片機(jī)在單機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的主要內(nèi)容。用單片機(jī)構(gòu)成的各種工業(yè)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有工作穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，如爐溫恒溫控制系統(tǒng)、電鍍生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)等。 二、設(shè)計(jì)要求現(xiàn)代交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù)： 1. 設(shè)計(jì)一款帶左轉(zhuǎn)、直行，右轉(zhuǎn)三種通行綠燈，參見實(shí)物效果圖； 2. 帶緊急按鈕功能，當(dāng)緊急按鈕按下時(shí)，所有方向均亮起紅燈和黃燈； 三、總體方

8、案3.1交通管理的方案A、B兩干道交于一個(gè)十字路口，各干道有一組紅、黃、綠三色的指示燈，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。（1）當(dāng)為黃燈時(shí) A、B兩道同時(shí)為黃燈；以提示行人或車輛下一個(gè)燈色即將到來(lái) 。 （2）當(dāng)A到為紅燈，A 道車輛禁止通行，A 道行人可通過(guò)；B 道為綠燈，B 道車輛通過(guò)，行人禁止通行。（3）當(dāng)A道綠燈，A 道車輛通行；B 道為紅燈，B 道車輛禁止通過(guò)，行人通行。（4）這樣如上的時(shí)間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次出現(xiàn)這樣行人和車輛就能安全暢通的通行。3.2總體硬件設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖3-2-1所示?？傮w設(shè)計(jì)方案共有五個(gè)部分組成，

9、分別是：?jiǎn)纹瑱C(jī)AT89C51、紅、綠、黃燈顯示電路、LED數(shù)顯時(shí)間電路、晶振及復(fù)位控制電路、控制與調(diào)時(shí)開關(guān)電路。在進(jìn)行仿真調(diào)試過(guò)程中，程序運(yùn)行正確，五個(gè)部分就同時(shí)工作，從而實(shí)現(xiàn)了交通燈的基本功能及調(diào)時(shí)功能。系統(tǒng)的總的原理框圖如圖3-2-1所示。圖3-2-1 硬件設(shè)計(jì)方案3.3系統(tǒng)時(shí)鐘電路 晶振采用了內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)源的方式。對(duì)于時(shí)間要求不是很高的系統(tǒng)，只要按圖進(jìn)行設(shè)計(jì)就能使系統(tǒng)可靠起振并穩(wěn)定運(yùn)行。但由于圖中的C1、C2電容起著系統(tǒng)時(shí)鐘頻率微調(diào)和穩(wěn)定的作用，因此，在本系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中一定要注意正確選擇參數(shù)（30±10 PF），并保證對(duì)稱性（盡可能匹配）3.4系統(tǒng)復(fù)位電路復(fù)位電路我采用上電+

10、按鈕復(fù)位的方式。當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，RST通過(guò)電阻接地，當(dāng)有開關(guān)閉合時(shí)由于電容的作用使電源VCC通過(guò)電阻施加在單片機(jī)復(fù)位端RST上，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)復(fù)位。只是可惜，在進(jìn)行仿真器調(diào)試過(guò)程中，該復(fù)位電路是不起作用的。具體電路如圖3-4-1所示。圖3-4-1 系統(tǒng)復(fù)位電路3.5數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管工作原理 這里我們介紹8段數(shù)碼管的工作原理。8段數(shù)碼管又稱為8字型數(shù)碼管，分為8段：A、B、C、D、E、F、G、DP。其中，DP為小數(shù)點(diǎn)。數(shù)碼管常用的有10根管腳，每一段有一根管腳，另外兩根管腳為一個(gè)數(shù)碼管的公共段，兩根之間相互連通。 發(fā)光二極管的發(fā)光原理，我們已經(jīng)介紹過(guò)了，同理，8段LED數(shù)碼管，則是在一定形狀的絕緣

11、材料上，利用不同形狀點(diǎn)劃的發(fā)光二極管組合，排列成“8”字型的數(shù)碼管，分別引出它們的電極，點(diǎn)亮相應(yīng)的點(diǎn)劃來(lái)顯示0-9的數(shù)字。 從電路上，按數(shù)碼管的接法不同又分為共陰和共陽(yáng)兩種。圖3-5-1是共陰和共陽(yáng)極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。圖3-5-1 數(shù)碼管的內(nèi)部電路接法在設(shè)計(jì)時(shí)，為了系統(tǒng)圖的美觀，我采用了6個(gè)數(shù)碼管組成的數(shù)碼管組，采用共陰極接法。如圖3-5-2。圖3-5-2 系統(tǒng)數(shù)碼管電路3.6路燈指示電路在設(shè)計(jì)路燈時(shí)，采用了發(fā)光二極管代替路燈。先介紹一下二極管，見圖 3-6-1。二極管工作原理是單向?qū)ǎ粗挥姓龢O電壓高于負(fù)極電壓某特定值時(shí)才會(huì)導(dǎo)通，而負(fù)極電

12、壓高于正極電壓是不導(dǎo)通的。圖 3-6-1 發(fā)光二極管示意圖發(fā)光二極管是一種特殊的二極管，導(dǎo)通時(shí)會(huì)發(fā)光（發(fā)光二極管導(dǎo)通壓降一般為1.7V1.9V）。此外，工作電流要滿足該二極管的工作電流。 發(fā)光二極管的正負(fù)極可以用萬(wàn)用表進(jìn)行判斷，把萬(wàn)用表?yè)苤炼O管檔或電阻擋，用兩個(gè)表筆分別接觸二極管的兩個(gè)引出腳。若發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，則與紅表筆相接的引出腳為正極。從外觀上看，發(fā)光二極管的正極引腳的長(zhǎng)度也比較長(zhǎng)。 一般發(fā)光二極管與I/O端口之間都會(huì)再連接一個(gè)電阻，其作用在于限制通過(guò)二極管的電流，從而達(dá)到減少功耗或者滿足端口對(duì)最大電流的限制。一般發(fā)光二極管的點(diǎn)亮電流為5mA至10mA。 3.7按鍵電路設(shè)計(jì)見電路原理圖

13、。 四、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)思路及關(guān)鍵技術(shù) 一個(gè)完整的交通燈相當(dāng)于一個(gè)簡(jiǎn)單的單片機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)有交通燈設(shè)置電路、單片機(jī)、顯示電路等構(gòu)成。單片機(jī)是集成的IC芯片，只需根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)要求選型。其他部分都需要根據(jù)應(yīng)用要求和性能指標(biāo)自行設(shè)計(jì)。首先了解實(shí)際交通燈的變化規(guī)律。假設(shè)一個(gè)十字路口為東西南北走向。初始狀態(tài)0為東西紅燈，南北紅燈。然后轉(zhuǎn)狀態(tài)1南北綠燈通車，東西紅燈。過(guò)一段時(shí)間轉(zhuǎn)狀態(tài)2，南北綠燈閃幾次轉(zhuǎn)亮黃燈，延時(shí)幾秒，東西仍然紅燈。再轉(zhuǎn)狀態(tài)3，東西綠燈通車，南北紅燈。過(guò)一段時(shí)間轉(zhuǎn)狀態(tài)4，東西綠燈閃幾次轉(zhuǎn)亮黃燈，延時(shí)幾秒，南北仍然紅燈。最后循環(huán)至狀態(tài)1。 4.2 軟件流程系統(tǒng)總體流程圖如圖4-2-1

14、所示： 圖4-2-1整體軟件設(shè)計(jì)流程圖4.3子程序設(shè)計(jì)，#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit RED_A=P00;/東西向燈sbit YELLOW_A=P01;sbit GREEN_A=P02;sbit RED_B=P03;/南北向燈sbit YELLOW_B=P04;sbit GREEN_B=P05;sbit k1=P32; uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x

15、7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;延時(shí)子程序：void delay_ms(uchar ms) uchar i; while(ms-) for(i=0;i<124;i+); 顯示子程序void display(void) uchar i=100; while(i-) P2=0xfd;P1=tablege;delay_ms(2);P2=0xfe;P1=tableshi;delay_ms(2); 交通燈狀態(tài)切換uchar numt0,num;Operation_Type=1;/閃爍次數(shù)，操作類型變量void Traffic_Light()switch(Operation_Type)case 1:/東西向綠燈與南北向紅燈亮 RED_A=1;YELLOW_A=1;GREEN_A=0; RED_B=0;YELLOW_B=1;GREEN_B=1; num=30; while(num) shi = num/10; ge = num%10; display(); num-; Operation_Type=2; break;case 2: /東西向黃燈亮，綠燈關(guān)閉 . break;case 3: /東西向紅燈，南北向綠燈亮 . break;case 4:/南北向黃燈 . Operation_Type=1;/ 五、實(shí)現(xiàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及措施.6、 主要元器件與設(shè)備