交通燈單片機(jī)課程設(shè)計

1、緒論 隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，道路交通堵塞問題日趨嚴(yán)重，如何對交通進(jìn)行合理的管理和調(diào)度而盡可能減少堵車現(xiàn)象成為目前我國很多地方尤其是特大城市急需解決的問題，顯然交通燈在其中起著不可或缺的作用。本文就控制交通燈的方法進(jìn)行了討論，分析了各種方案的性價比，并用軟、硬件加以實(shí)現(xiàn)。而后，對“十字交叉路口交通燈控制”進(jìn)行了分析。最后，還對城市交通燈網(wǎng)的控制進(jìn)行了展望。希望能給有關(guān)政府部門一些參考，更好地改善我們的城市交通?，F(xiàn)今的交通發(fā)展迅速，車輛極具增加，馬路不斷擴(kuò)寬，人行橫道相對較少。特別是像北京這樣的大都市，經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，車輛繁多，人口密集。緩解交通已成為當(dāng)務(wù)之急.例如在常州

2、工學(xué)院南門就是這種情況,每天進(jìn)出校門的學(xué)生特別多,大多還需要穿過這條繁忙的高速公路,這為學(xué)校師生帶來大大的不便.該系統(tǒng)主要應(yīng)用于交通領(lǐng)域，具有較高的實(shí)用價值。該系統(tǒng)利用紅燈,黃燈,綠燈來指揮車輛和行人，以達(dá)到車輛停止，行人通行的目的,減少了交通擁擠現(xiàn)象,為行人節(jié)省了時間,即保證行人過馬路時的安全，也減輕了交管部門的負(fù)擔(dān)。本產(chǎn)品面對公共交通設(shè)施，并不注重經(jīng)濟(jì)收益，而是注重以后潛在的發(fā)展，從而帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)。用戶可以完全掌握行人自控指示燈系統(tǒng)的操作方法，以及各個按鍵的作用科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)直接把我們帶進(jìn)了信息化的社會，計算機(jī)的應(yīng)用已普及到經(jīng)濟(jì)和社會生活的各個領(lǐng)域.一.設(shè)計目的1.1課題簡介模擬交通燈

3、控制器就是使用單片機(jī)來控制一些LED 和數(shù)碼管，模擬真實(shí)交通燈的功能。紅、黃、綠交替閃亮，利用數(shù)碼管倒計數(shù)顯示間隔等，用于管理十字路口的車輛交通，計時牌顯示路口通行轉(zhuǎn)換剩余時間等。1.2性能指標(biāo)要求利用單片機(jī)完成交通信號燈控制器的設(shè)計，該交通信號燈控制器由一條車道A和一條車道B匯合成十字路口，在每個入口處設(shè)置紅、綠、黃三色信號燈，紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮則給行駛中的車輛有時間停在禁行線外。用紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號燈。設(shè)東西向?yàn)锳道，南北為B道。1.3設(shè)計方案在設(shè)計中采用20個發(fā)光二極管來模擬南北方向和東西方向的紅黃綠燈，用2個數(shù)碼管來顯示通行或禁止剩余的時間。交通燈的亮滅規(guī)律

4、為：南北路口的綠燈亮，東西路口的紅燈亮，南北方向通車，延時35秒后，南北路口綠燈滅，黃燈亮，與此同時，東西路口紅燈亮，右轉(zhuǎn)燈亮，延時5秒之后，南北路口右轉(zhuǎn)燈亮，東西路口左右轉(zhuǎn)彎燈亮，延時20秒后，東西路口綠燈亮，南北紅燈亮，東西方向通車，延時35秒后，東西路口綠燈滅，黃燈亮，與此同時，南北路口紅燈亮，右轉(zhuǎn)燈亮，延時5秒后，東西路口右轉(zhuǎn)燈亮，南北路口左右轉(zhuǎn)彎燈亮，延時20秒，重復(fù)上述過程。 根據(jù)性能指標(biāo)要求的介紹，本設(shè)計硬件由定時模塊、發(fā)光二極管模塊、數(shù)碼管顯示模塊組成。定時模塊采用硬件定時和軟件定時相結(jié)合的方法。發(fā)光二極管模塊由20個發(fā)光二極管來實(shí)現(xiàn)。數(shù)碼管顯示模塊由實(shí)驗(yàn)平臺上的LED顯示模塊

5、實(shí)現(xiàn)。各發(fā)光二極管的陽極通過保護(hù)電阻接到+5V的電源上，陰極接到輸入端上，因此使其點(diǎn)亮使相應(yīng)使相應(yīng)輸入端為低電平。程序主要是由定時子程序、發(fā)光二極管顯示子程序、數(shù)碼管顯示子程序和中斷服務(wù)程序組成。二工作原理說明：此方案是通過并行接口芯片89c52和計算機(jī)的硬件連接，以及通過軟延時的方法進(jìn)行軟件編程，來實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈的模擬控制。主控單片機(jī)采用一片STC89C52。根據(jù)題目要求，充分利用了單片機(jī)靈活控制的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)揮其優(yōu)勢功能，采用單片機(jī)控制信號燈和數(shù)碼管的顯示，提高了系統(tǒng)的靈活性，設(shè)置方便。利用單片機(jī)產(chǎn)生的時鐘信號控制交通信號燈達(dá)到控制路口通行時間的效果。STC89C52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K

6、字節(jié)Flash閃速存儲器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，40個I/O口線，3個16位定時/計數(shù)器，一個6向量兩極中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作，掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。三系統(tǒng)硬件3.1 硬件框圖：如圖所示電源電路 A道LED顯示電路 紅黃綠燈顯示電路復(fù)位電路STC89C52 單片機(jī)晶振電路B道LED顯示電路 紅黃綠燈顯示電路按鍵電路3.2 電源電路設(shè)計電源

7、用5V直流變壓器直接供電VCC1VCC2GND3GND圖3-2 電源電路3.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)介紹（1）單片機(jī)：本次設(shè)計使用單片機(jī)芯片AT89C51,采用雙列直插式封裝，單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖2-1如下：圖3-3 單片機(jī)最小系統(tǒng)（2）晶振電路：本次設(shè)計采用的是12MHz的晶振，兩只電容在20pF100pF之間取值，其取值在60pF70pF時振蕩器頻率穩(wěn)定性較高，按照一般經(jīng)驗(yàn)，外接晶體時兩個電容的取值為30pF，本次設(shè)計選為30pF。（3）復(fù)位電路：本次設(shè)計復(fù)位電路采用的是上電復(fù)位方式。上電復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，為了保證復(fù)位成功，只要RST引腳保持足夠時間（及兩個周期以上）。具

8、體連接圖見單片機(jī)最小系統(tǒng)。 3.4 LED顯示器件工作原理LED顯示器件是通過發(fā)光二極管顯示字段的器件。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中常用的是由7段LED數(shù)碼管，它的顯示塊中有8個發(fā)光二極管，7個發(fā)光二極管組成字符“8”，1個發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)，因此有人稱7段LED數(shù)碼管為8段顯示器。LED數(shù)碼管的管腳配置如圖所示。LED數(shù)碼管管腳配置圖四系統(tǒng)軟件4.1 系統(tǒng)軟件框圖開始初始化判斷當(dāng)前狀態(tài)調(diào)用發(fā)光二極管調(diào)用子程序調(diào)用子程序數(shù)碼管顯示倒計時圖4-1系統(tǒng)軟件框圖4.2 工作情況表根據(jù)交通燈的工作過程和電路連接情況，交通燈的工作狀況見下表所示。正常工作時交通燈在前6個狀態(tài)間運(yùn)行。狀態(tài)序號交通燈工作情況持續(xù)時間

9、下個狀態(tài)1A道直行，B道紅燈全亮35s22A道直行黃燈亮，B道右轉(zhuǎn)彎5s33A道右轉(zhuǎn)彎，B道左右轉(zhuǎn)彎20s44A道紅燈全亮，B道直行35s55A道紅燈全亮，B道直行黃燈亮5s66A道左右轉(zhuǎn)彎，B道右轉(zhuǎn)彎20s1圖4-2工作狀況表4.3 數(shù)顯交通燈系統(tǒng)軟件流程圖開始A道直行，B道紅燈全亮延時35秒A道直行黃燈亮，B道左轉(zhuǎn)彎延時5秒A道左轉(zhuǎn)彎，B道左右轉(zhuǎn)彎延時20秒A道紅燈全亮，B道直行延時35秒A道紅燈全亮，B道直行黃燈亮延時5秒A道左右轉(zhuǎn)彎，B道左轉(zhuǎn)彎延時20秒 圖4-3軟件流程圖根據(jù)設(shè)計要求，程序框圖如圖所示。軟件由C語言完成。軟件設(shè)計可以分為以下幾個功能模塊：主程序：初始化。計時程序模塊：

10、為定時器的中斷服務(wù)子程序，完成1秒的時間定時。顯示程序模塊：完成20個發(fā)光二極管和2個LED數(shù)碼管的顯示驅(qū)動。4.4 數(shù)顯交通燈時序圖A綠35sA紅40sA黃5sA右20sAzy20sB綠35sB紅35sB黃5sB右5s20sBzy20s圖4-4 數(shù)顯交通燈時序圖五調(diào)試及性能分析檢查電源與地線是否全部連接上，用萬用表對照電路原理圖測試各導(dǎo)線是否完全連接，對未連接的進(jìn)行修復(fù)。參照原理圖，檢查各個器件之間的連接是否連接正確，是否存在虛焊，經(jīng)測試，各連接不存在問題。另外就是利用proteus仿真軟件完成電路的搭建，運(yùn)行以發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的錯誤并及時改正。調(diào)試過程中，在Proteus中輸入編好的程序，注意保

11、存時以.C格式保存，在仿真時發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管顯示不正確，但編譯無誤，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)編程中誤將共陽初始化定義為共陰的，經(jīng)修改后再次仿真，得出正確結(jié)果。在上機(jī)調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，由于此軟件延時的時間均為估算時間，不是特別準(zhǔn)確，對于交通要求特別高的地方不宜采用。如果是放到一個大的交通燈系統(tǒng)中，會影響到各個交通燈的運(yùn)行時間，可能整個系統(tǒng)對交通的指揮調(diào)度會大大偏離理論計算，不能有效地防止和消除交通堵塞現(xiàn)象；當(dāng)出現(xiàn)緊急情況，在特種車（如消防車、救護(hù)車）正要通過時，這種軟件延時方式就不能完成；可以看到，此方案用了12個發(fā)光LED，若是六車道以上的交通路口，就要36個燈，成本不合算不說，更是讓司機(jī)、行人眼花繚亂。六心得體會關(guān)于

12、交通燈系統(tǒng)設(shè)計,我認(rèn)真查閱資料,學(xué)習(xí)關(guān)于這方面的知識,比如說要了解89c52芯片中各個引角的功能,怎么樣去使用89c52這個可編程并行接口芯片,怎么樣用89c52這個地址鎖存器來存儲高位地址和低位地址以及交通有哪些規(guī)則.在上學(xué)期理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,又下了一次苦工夫,算是明白了設(shè)計一個系統(tǒng)的過程;也讓我體會到要想成功地設(shè)計某個東西,光學(xué)好專業(yè)知識是不夠的,必須要系統(tǒng)的知識,無論在哪方面都要有個明白的概念,只有這樣才不至于在設(shè)計過程中摸不著頭腦,知道去哪些是需要查的資料,還有一點(diǎn),我覺得我在芯片編程方面,特別是在初始化方面是我最大的困難,或許是我的匯編語言學(xué)得不夠嗆好,我只能借助參考資料,查每一條指

13、令的作用與功能,這樣一來又鞏固了我的對匯編語言的了解.如此,我體會到學(xué)習(xí)理論知識固然重要,但在你學(xué)完了之后,你不在實(shí)踐中運(yùn)用你所學(xué)的知識,我想學(xué)是白學(xué)了,過一段時間后,你可能什么都記不起來了,或許在學(xué)心里只有一個概念,認(rèn)為這個知識我曾經(jīng)學(xué)得不錯,我現(xiàn)在怎么想不起來了,一心想依賴課本;如果我們用實(shí)踐來學(xué)習(xí)知識,你會努力地去搜索你想要需要的東西,即使是過了一段時間后,你也會記得你曾經(jīng)對這點(diǎn)不明白認(rèn)真地查閱過,你不會忘記!經(jīng)過這兩周課程設(shè)計以后，我發(fā)現(xiàn)我們在課本里學(xué)到的知識是很少的，若想學(xué)到很多的知識必須自己去查閱大量的書籍。雖然這次課程設(shè)計中我們要用到自己以前熟悉的軟件，但是時間較久，自己必須重新

14、了解和學(xué)習(xí)軟件的用法。不僅讓我了解怎么去設(shè)計程序，更重要的還讓我學(xué)會了怎么樣和別人合作。課程設(shè)計雖然很難做，其實(shí)最重要的是你去不去做的問題，再難做的事情只要你努力了就會有結(jié)果，開始，我沒有查找資料，對軟件也不熟悉，也沒有和同學(xué)一起討論。而是一下子就開始去設(shè)計，單打獨(dú)斗。每一天自己打開軟件弄個半天，然而總是得不出想要的結(jié)果，也不知道接下來要干什么。后來，和同學(xué)一起討論，找資料。終于我自己的思路也慢慢清晰了。最后經(jīng)過不斷努力，終于完成了任務(wù)，也許做得不是很完美，但我覺得經(jīng)過這兩周，我得到了很大的收獲。七、參考文獻(xiàn)（1）范力旻主編.莊志紅、陳倫瓊、劉建功、何磊副主編.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)（2）俞宗泉

15、、俞晗、李建民編著.單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù). 西安電子科技大學(xué)出版社（3）雷小平、 李曉東 羅海天編著. 單片機(jī)原理及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社(4) 徐新民主編.肖亦、李林功 施竟文副主編. 單片機(jī)原理與應(yīng)用.浙江大學(xué)出版社（5）謝振輝編著. 改進(jìn)式MCS-51單片機(jī)實(shí)驗(yàn).科學(xué)出版社附錄A附錄B系統(tǒng)設(shè)計程序#include<reg52.h>sbit azb=P10;sbit alv=P11;sbit ahong=P12;sbit ahuang=P13;sbit ayb=P14;sbit bza=P30;sbit blv=P31;sbit bhong=P32;sbit bhuang=P33

16、;sbit bya=P34;/unsigned char code duanma10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/共陰顯示數(shù)值表0-9unsigned char code duanma10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;/ 共陽顯示數(shù)值表0-9static int shijian=700,100,400,s=0,t=0,t1=0,shi=3,ge=4,shige=34,shijian1=34,4,19;dingshiqi0()TMOD=0x01;TH0

17、=0x3c;TL0=0xb0;EA=1;ET0=1;TR0=1;main()dingshiqi0();while(1)ayb=1;azb=1;bya=1;alv=0;bhong=0;/P2=shimashi;while(s!=1)P2=duanmashi;P0=duanmage;alv=1;bhong=1;ahuang=0;bya=0;/P2=shimashi;/P0=gemage;while(s!=2)P2=duanmashi;P0=duanmage;ahuang=1;bza=1;ayb=0;bza=0;bya=0;/P2=shimashi;/P0=gemage;while(s!=0)P2=

18、duanmashi;P0=duanmage;ayb=1;bza=1;bya=1;ahong=0;blv=0;/P2=shimashi;/P0=gemage;while(s!=1)P2=duanmashi;P0=duanmage;ahong=1;blv=1;ahong=0;bhuang=0;/P2=shimashi;/P0=gemage;while(s!=2)P2=duanmashi;P0=duanmage;ahong=1;bhuang=1;azb=0;ayb=0;bya=0;/P2=shimashi;/P0=gemage;while(s!=0)P2=duanmashi;P0=duanmage;zhongduan() interrupt 1/static int s=0,t=0;TH0=0x3c;TL0=0xb0;t+;t1+;if(t=shijians)s+;t=0;if(s=3)s=0;if(t1=20)t1=0;shige