模擬交通燈單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、-PAGE . z目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc312152564第一章概述 PAGEREF _Toc312152564 h 1HYPERLINK l _Toc3121525651.1 設(shè)計(jì)目的 PAGEREF _Toc312152565 h 1HYPERLINK l _Toc3121525661.2 設(shè)計(jì)要求 PAGEREF _Toc312152566 h 1HYPERLINK l _Toc3121525671.3 實(shí)用價(jià)值與理論意義 PAGEREF _Toc312152567 h 2HYPERLINK l _Toc312152568第二章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2、 PAGEREF _Toc312152568 h 4HYPERLINK l _Toc3121525692.1系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)框圖 PAGEREF _Toc312152569 h 4HYPERLINK l _Toc3121525702. 2 系統(tǒng)主要硬件需求介紹 PAGEREF _Toc312152570 h 4HYPERLINK l _Toc3121525712. 3 系統(tǒng)電力模塊圖 PAGEREF _Toc312152571 h 5HYPERLINK l _Toc3121525722. 4 系統(tǒng)電路圖 PAGEREF _Toc312152572 h 8HYPERLINK l _Toc312152

3、573第三章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc312152573 h 9HYPERLINK l _Toc3121525743.1 在正常情況下交通燈控制程序流程 PAGEREF _Toc312152574 h 9HYPERLINK l _Toc3121525753.2源程序清單與注釋 PAGEREF _Toc312152575 h 10HYPERLINK l _Toc312152576第四章仿真結(jié)果 PAGEREF _Toc312152576 h 13HYPERLINK l _Toc3121525774.1正常情況的仿真圖 PAGEREF _Toc312152577 h 13HYPERLI

4、NK l _Toc312152578第五章課程設(shè)計(jì)總結(jié) PAGEREF _Toc312152578 h 16HYPERLINK l _Toc312152579參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc312152579 h 17第一章 概述目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的平安保障系統(tǒng)，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因

5、此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用必須重視。伴隨著社會(huì)的開展以及人類生活水平的提高，汽車數(shù)量在逐年遞增，交通問題不得不引起人們的重視。早在1858年，英國(guó)倫敦在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(hào)燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號(hào)燈。信號(hào)燈的出現(xiàn)，是交通得以有效管制，對(duì)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開展，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(cè)技術(shù)日益更新。在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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，緊單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體構(gòu)造軟硬件結(jié)合，加以完善。目前交通燈的問題日益突出

6、，單單依靠人力來指揮交通已經(jīng)不可行了，所以，設(shè)計(jì)單片機(jī)來完成這個(gè)需求就顯得越加迫切了。本設(shè)計(jì)的意義在于通過具體控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法和處理問題的思路，特別是一些常用的技術(shù)手段。使大家能在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，積累設(shè)計(jì)經(jīng)歷，開闊思維空間，全面提高個(gè)人的綜合能力。1.1 設(shè)計(jì)目的通過對(duì)模擬交通燈控制系統(tǒng)的制作，掌握定時(shí)器應(yīng)用。1.2 設(shè)計(jì)要求利用AT89S51單片機(jī)控制交通燈，實(shí)現(xiàn)三種情況下的控制：正常情況下雙方向輪流點(diǎn)亮交通燈，如表所示。東西方向簡(jiǎn)稱A方向南北方向簡(jiǎn)稱B方向狀態(tài)說明紅燈黃燈綠燈紅燈黃燈綠燈滅滅亮亮滅滅A方向通行，B方向禁行滅滅閃爍亮滅滅A方向警告，B方向禁行滅亮

7、滅亮滅滅A方向警告，B方向禁行亮滅滅滅滅亮A方向禁行，B方向通行亮滅滅滅滅閃爍A方向禁行，B方向警告亮滅滅滅亮滅A方向禁行，B方向警告1.3 實(shí)用價(jià)值與理論意義隨著我國(guó)城市現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，交通問題是影響我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)開展的一個(gè)大問題，而城市道路交通問題的核心就是對(duì)十字穿插路口交通信號(hào)的控制。因此，國(guó)外一些興旺國(guó)家把城市交通信號(hào)控制研究的重點(diǎn)放在城市交通干線和區(qū)域的控制上，可是控制效果并不明顯。人們對(duì)十字路口交通信號(hào)的控制方法大致有如下兩種方式：其一是建立城市交通流的數(shù)學(xué)模型，提出優(yōu)化算法，但由于十字路口不同時(shí)刻車輛的流量是復(fù)雜的、隨機(jī)的和不確定的，所以數(shù)學(xué)模型難以建立，控制策略中的最優(yōu)目標(biāo)

8、也很難實(shí)現(xiàn)，且算法復(fù)雜、計(jì)算量大，實(shí)踐證明控制效果不理想，實(shí)時(shí)性較差；二是根據(jù)模糊控制的方法，根據(jù)十字路口交通的車輛數(shù)確定*一相位的綠燈初始時(shí)間和綠燈延長(zhǎng)時(shí)間，對(duì)交通燈的控制實(shí)現(xiàn)了一定的模糊化，但是在控制過程中相位轉(zhuǎn)換的順序不變，因而面對(duì)我國(guó)城市如此復(fù)雜的交通系統(tǒng)，難以保證其靈活性和實(shí)時(shí)性。因此，結(jié)合我國(guó)城市道路交通的實(shí)際情況，開發(fā)出真正適合我們自身特點(diǎn)的智能信號(hào)燈控制系統(tǒng)是當(dāng)前的主要任務(wù)，以最大限度地減少了十字路口的車輛平均延誤時(shí)間，提高了路口通行能力，從而到達(dá)緩解交通擁擠的目的。本次設(shè)計(jì)的模擬交通燈控制系統(tǒng)是以MCS-51系列AT89C51單片機(jī)為核心，通過Proteus professi

9、onal軟件進(jìn)展模擬仿真，完成了交通燈控制系統(tǒng)的根本功能，東西南北四個(gè)方向各有紅綠黃三只發(fā)光二極管，由發(fā)光二極管顯示紅綠黃燈，并且通過按鍵來實(shí)現(xiàn)緊急情況和特殊情況的處理。從而，完成了對(duì)十字路口交通運(yùn)行狀態(tài)的智能模擬。該系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠，本錢低，操作方便，適用性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以得到廣泛應(yīng)用。第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)框圖 AT89C51 單 片 機(jī) 交通燈連接電路單片機(jī)電路連接圖2. 2 系統(tǒng)主要硬件需求介紹AT89C51單片機(jī)AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器，是低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。 AT89C51管腳介紹: VCC：供電電壓。 GN

10、D：接地。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P1口：P1口是一個(gè)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。圖2.2.21 AT89C51管腳 P2口：P2口為一個(gè)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫1時(shí)，其管腳被部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于部上拉的緣故。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。P3

11、口也可作為AT89C51的一些特殊功能口。RST：復(fù)位輸入。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器0000H-FFFFH，不管是否有部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源VPP。 *TAL1：反向振蕩放大器的輸入及部時(shí)鐘工作電路的輸入。 *TAL2：來自反

12、向振蕩器的輸出。 2. 3 系統(tǒng)電力模塊圖1單片機(jī)電路連接圖 圖2.1.31為單片機(jī)電路連接圖，其中晶振頻率可以根據(jù)自己需要進(jìn)展選擇，圍在0-24MHZ，常用12MHZ。復(fù)位電路得電容一般用22UF，但并不唯一，只要RC所得時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期即可。 圖2.1.3(1)單片機(jī)電路連接圖 2交通燈連接電路圖圖2.1.3(2)為交通燈連接電路圖，圖中共12個(gè)二極管，接法如下圖：圖2.1.3(2) 交通燈連接電路圖2. 4 系統(tǒng)電路圖圖2.1.4 系統(tǒng)電路圖第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)開場(chǎng)3.1在正常情況下交通燈控制程序流程A綠燈，B紅燈延時(shí)10sA黃燈，B紅燈延時(shí)2 sA紅燈，B綠燈延時(shí)10sB綠燈閃爍3

13、次A紅燈，B黃燈延時(shí)2sA綠燈閃爍3次3.2源程序清單與注釋/功能：交通燈控制程序#includeunsigned char t0,t1;/函數(shù)名：delay0_5s1/函數(shù)功能：用T1的工作方式1編制0.5s延時(shí)程序。系統(tǒng)采用12MHZ晶振，定時(shí)器1,工作方式1定時(shí)50ms，再循環(huán)10次可定時(shí)到0.5s/形式參數(shù)：無/返回值：無void delay0_5s1()for(t0 = 0;t0 0*0a;t0+) /設(shè)置10次循環(huán)次數(shù)TH1 = 0*3c;/設(shè)置定時(shí)器初值TL1 = 0*b0;TR1 = 1; /啟動(dòng)T1while(!TF1);/查詢計(jì)數(shù)是否溢出，即50ms定時(shí)時(shí)間到，TF1 =

14、0;/50ms定時(shí)時(shí)間到，將定時(shí)器溢出標(biāo)志位TF0清零/函數(shù)名：delay_t1/函數(shù)功能：實(shí)現(xiàn)0.5128s延時(shí)/形式參數(shù)：unsigned char t;/延時(shí)時(shí)間為0.5 s*t/返回值：無void delay_t1(unsigned char t) for(t1 = 0;t1 t;t1+) delay0_5s1();void main() /主函數(shù)unsigned char k;TMOD = 0*10;/T1在工作方式1EA = 1;/開總中斷允許位E*0 = 1;/開外部中斷0中斷允許位IT0 = 1;/設(shè)置外部中斷0為下降沿觸發(fā)E*1 = 1;/開外部中斷1中斷允許位IT1 = 1

15、;/設(shè)置外部中斷1為下降沿觸發(fā)while(1)P1 = 0*f3;/A道綠燈，B道紅燈delay_t1(20);/延時(shí)10sfor(k = 0;k 3;k+)/A道綠燈閃爍三次P1 = 0*f3;delay0_5s1();/延時(shí)0.5sP1 = 0*fb;delay0_5s1();/延時(shí)0.5sP1 = 0*eb;/A道黃燈，B道紅燈delay_t1(4);/延時(shí)2sP1 = 0*de;/A道紅燈，B道綠燈delay_t1(20);/延時(shí)10sfor(k = 0;k 3;k+)/B道綠燈閃爍三次P1 = 0*de;delay0_5s1();/延時(shí)0.5sP1 = 0*df;delay0_5s1();/延時(shí)0.5sP1 = 0*dd;/A道紅燈，B道綠燈delay_t1(4);/延時(shí)2s第四章 仿真結(jié)果4.1正常情況的仿真圖A向方向綠燈，B向方向紅燈都亮10S，然后A向綠燈閃爍3次后變成黃燈亮3S，最后B向綠燈亮,A向紅燈亮且都亮10S后，B向綠燈閃爍3次后變成黃燈亮3S，以后按照上述循環(huán)下去。圖4.11正常情況圖4.12正常情況圖4.12正常情況第五章課程設(shè)計(jì)總結(jié)參考文獻(xiàn)1 涵芳.MCS-51/96系列 單片機(jī)原理及應(yīng)用修訂版.航空航天大學(xué).1994 2 朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)第3版.航空航天大學(xué).2005