基于單片機交通燈論文答辯PPT

指導(dǎo)教師：劉云龍交通信號燈控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

班級：11級電信專升本(2)班學(xué)生：張之敏學(xué)號：11033220237論文的結(jié)構(gòu)和

主要內(nèi)容第一部分：前言第二部分：硬件設(shè)計第三部分：軟件設(shè)計第四部分：系統(tǒng)仿真第五部分：結(jié)束語及致謝課題設(shè)計背景課題設(shè)計任務(wù)及方案課題設(shè)計內(nèi)容及創(chuàng)新

前言

課題設(shè)計背景交通燈的發(fā)展概況最早出現(xiàn)的交通燈只有紅、綠兩種顏色，它的由來要追溯到在19世紀(jì)初英國中部的約克城。隨著交通道路的發(fā)展和各種交通工具的出現(xiàn)，交通秩序的控制尤為重要。1918年第一盞真正意義上的交通燈出現(xiàn)，它是由紅、黃、綠三色組成。它是三色圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號街的一座高塔上，由于它的誕生，使城市交通大為改善。早期的交通燈的自動控制方式是采用“固定配時”方式，這種自動控制適用于早期交通流量不算很大的的環(huán)境。但隨著經(jīng)濟的發(fā)展，汽車工業(yè)的興起，交通流量增加。采用“固定配時”方式已不能滿足車流量增加的需求，于是出現(xiàn)了一種多時段多方案的信號控制器和聯(lián)動式信號系統(tǒng)。課題原因及條件分析進(jìn)入20世紀(jì)80年代后期，隨著城市化進(jìn)程的加快和汽車的普及，城市交通擁擠、阻塞現(xiàn)象日趨惡化，由此引發(fā)的事故、噪聲和環(huán)境污染己成為日益嚴(yán)重的社會問題，交通問題成為困擾世界各國的普遍性難題。目前，國內(nèi)交通燈一般設(shè)計在十字路口，用一個倒計時的顯示計時器，加上紅、綠、黃三種顏色的指示燈來控制行車，對于一般的交通環(huán)境下的安全行車，車輛控制能起到作用。但實際路況十分復(fù)雜，僅僅這兩個模塊還存在以下缺點：一是兩車道車輛讓放行時間往往相同且固定，但在十字路口，大多數(shù)情況下一個為主干道，車輛多，另一個為副干道，車輛少，因此放行時間要有所不同；二是沒有考慮緊急情況時，兩車道應(yīng)的應(yīng)急措施，譬如，有救護車執(zhí)行緊急任務(wù)通過時，兩車道的應(yīng)都為紅燈停止，讓救護車通過。三是不能根據(jù)主干道與副干道車流量自動控制主副干道的時間。例如，下班時間，應(yīng)把綠燈時間加長，紅燈時間縮短，來調(diào)節(jié)大量的人流，如果人工干預(yù)，既不準(zhǔn)確，又增加人工負(fù)擔(dān)，所以需要自動控制。課題設(shè)計任務(wù)及方案課題設(shè)計任務(wù)十字路口交通信號模擬指示系統(tǒng)工作流程圖：

設(shè)計要求：1．系統(tǒng)基本功能要求（1）以秒單位為進(jìn)行計時，數(shù)碼管用十進(jìn)制形式顯示并進(jìn)行遞減計數(shù)，在遞減計數(shù)到零時進(jìn)行換燈操作。（2）通過按鍵可以對主副干道直行和左轉(zhuǎn)的三色信號燈時間在0～99秒內(nèi)隨意設(shè)定。（3）在通行干道中，兩位數(shù)碼管分別按照順序顯示直行綠、黃和左轉(zhuǎn)綠、黃燈時間。在通行禁止的干道中數(shù)碼管顯示直行紅燈時間。（4）十字交叉口的通行初始狀態(tài)可進(jìn)行人工設(shè)定，運行過程中可通過人工調(diào)節(jié)讓通行狀態(tài)固定于任何一種工作狀態(tài)。

2．系統(tǒng)發(fā)揮功能要求用0～5V連續(xù)變化的直流電壓模擬A、B兩條干道安裝的監(jiān)測車流量的攝像頭所取圖像經(jīng)過處理后輸出電壓信號大小，設(shè)電壓大小與兩條干道的車流量大小成正比。將兩路0～5V連續(xù)變化的直流電壓分5檔自動控制A、B兩個路口的時間。課題設(shè)計方案

根據(jù)課題的設(shè)計任務(wù)及要求,需要采用幾個模塊電路組成:控制電路由控制芯片、時鐘電路、復(fù)位電路、譯碼器電路,數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和數(shù)字顯示電路等幾部分組成。1）控制器：是系統(tǒng)的核心部分，主要由控制芯片51單片機及時鐘電路，復(fù)位電路等輔助電路組成。2）譯碼器電路：主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串入并出，通過轉(zhuǎn)化控制器中的數(shù)據(jù)為數(shù)碼管和信號燈提供時間狀態(tài)數(shù)點亮它們指揮主、支干道的行人和車輛。3）數(shù)模轉(zhuǎn)換電路：作為攝像頭模擬器件從外部獲得模擬信號并轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號是控制器獲取道路狀況,產(chǎn)生不同的檔位并進(jìn)行自動調(diào)時。4）顯示電路：計時顯示任務(wù)，顯示交通燈紅、綠、黃燈的時間以及攝像頭自動控制的檔位。課題設(shè)計內(nèi)容及創(chuàng)新點本課題主要研究了基于51單片機的交通燈設(shè)計與控制系統(tǒng),包含了以往交通燈設(shè)計系統(tǒng)的基本功能和在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新部分。基本部分包括交通燈的換燈操作、時間遞減顯示功能以及人工干預(yù)時間及狀態(tài)調(diào)整功能，在創(chuàng)新部分增加了模擬攝像頭自動控制功能，用0～5V連續(xù)變化的直流電壓模擬A、B兩條干道安裝的監(jiān)測車流量的攝像頭所取圖像經(jīng)過處理后輸出電壓信號大小，設(shè)電壓大小與兩條干道的車流量大小成正比。將兩路0～5V連續(xù)變化的直流電壓分5檔自動控制A、B兩個路口的時間。硬件設(shè)計單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計AT89C51單片機時鐘電路復(fù)位電路各功能模塊的設(shè)計顯示電路AD轉(zhuǎn)換電路其他模塊電路單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計

單片機最小系統(tǒng)是本課題的核心部分，是交通信號燈的控制中樞，它也是AT89C52單片機工作的基本單位。單片機最小系統(tǒng)包括三部分：核心元件單片機，復(fù)位電路，時鐘電路。AT89C52單片機時鐘電路

AT89C51單片機從FLASHROM中讀取指令和執(zhí)行指令的過程，都是按照節(jié)拍有序工作的。89C51單片機內(nèi)有一個節(jié)拍發(fā)生器，即片內(nèi)的振蕩脈沖電路，芯片內(nèi)部有一個高增益反向放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2。

時鐘電路原理圖：復(fù)位電路

復(fù)位電路一般由一個電解電容、兩個電阻和一個按鍵組成，電容根據(jù)晶振品率的不同而不同（6MHZ晶振可取C=22uf，C=10uf，R2=8.2K

R2=1K，12MHZ晶振可取），R1一般取幾百歐。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如RST引腳上有一個高電平并維持2個機器周期，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。

復(fù)位電路原理圖：

交通信號燈的各功能模塊顯示電路

74HC164是一種串入并出的譯碼器件,它將十進(jìn)制數(shù)按二進(jìn)制數(shù)形式一位一位輸入，經(jīng)過暫存通過并行方式一起輸出，其順序按低到高a、b、c、d、e、f、g是輸出，和共陽極數(shù)碼管各陰極段引出線相互連接，實現(xiàn)數(shù)碼管的顯示。譯碼器輸出與輸入代碼有唯一的對應(yīng)關(guān)系。AD轉(zhuǎn)換電路

ADC0832為一種雙通道、8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨達(dá)256級，完全能夠適應(yīng)一般的數(shù)模轉(zhuǎn)換。其供電電源要求與參考電壓的復(fù)用，使得ADC0832的輸入電壓為0~5V之間。極短的轉(zhuǎn)換時間，雙通道輸入輸出，穩(wěn)定性能強。簡單的使能輸入控制，使芯片可與其他器件掛接并且控制方便。ADC0832原理圖及系統(tǒng)接線圖如下圖：其他模塊電路

1.按鍵模塊2.信號燈模塊鍵盤操作指示一道有車而另一道無車（實驗時用開關(guān)K0和K1控制），交通燈控制系統(tǒng)能立即讓有車道放行；有緊急車輛要求通過時，系統(tǒng)要能禁止普通車輛通行，A、B道均為紅燈，緊急車由K2開關(guān)模擬。軟件設(shè)計時間顯示電路3.1電路原理圖交通燈電路圖交通燈電路本設(shè)計利用單片機的p1口來驅(qū)動和控制各種信號燈的燃亮和燃亮?xí)r間，在實際中，交通燈的信號燈需要用高電壓控制，在這里我們只是模擬一下它的控制信號，所以我們就只用單片機的信號引腳直接來控制發(fā)光二極管3.2鍵盤電路設(shè)計

K0主干道通行K1支干道通行K3返回K2緊急境況K4時間設(shè)置東西綠燈南北紅燈東西黃燈閃南北紅燈亮東西紅燈南北綠燈東西紅燈亮南北黃燈閃軟件設(shè)計控制流程圖軟件設(shè)計程序組成：初始化（系統(tǒng)初始化，中斷初始化）定時（交通燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換）顯示（指示燈、剩余時間）緊急狀態(tài)入口初始化顯示入口狀態(tài)燈顯示南北剩余時間顯示東西剩余時間顯示返回主程序流程圖顯示子程序流程圖定時中斷入口當(dāng)前顯示時間減11秒到？是否有一個為0？狀態(tài)變換判斷狀態(tài)S東西綠燈南北紅燈東西黃燈南北紅燈東西紅燈南北綠燈東西紅燈南北黃燈YNYN返回定時中斷流程圖交通燈南北方向綠燈向紅燈轉(zhuǎn)變，黃燈閃爍時仿真圖中斷1入口更換當(dāng)前顯示值：南北0，東西0狀態(tài)燈：紅色K2鍵按下？返回N調(diào)顯示子程序關(guān)中斷開中斷Y緊急情況急停按鈕交通燈東西方向向南北方向轉(zhuǎn)變，黃燈亮仿真結(jié)果分析

仿真實驗實現(xiàn)南北方向車道和東西方向車道兩條交叉道路的車輛交替運行，南北方向（主干道）每次通行時間設(shè)為30秒、東西方向通行時間設(shè)為20秒，時間可以在程序中修改。同時能夠?qū)崿F(xiàn)紅燈、黃燈、綠燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換，紅綠燈轉(zhuǎn)換時間為5秒，轉(zhuǎn)黃期間黃燈亮?？梢詼?zhǔn)確顯示每個狀態(tài)所剩余的時間，按下禁行普通車輛鍵，東西南北方向都亮紅燈；按下南北放行鍵，南北綠燈亮，東西紅燈亮；按下東西放行鍵，東西綠燈亮，南北紅燈亮；