單片機控制交通燈

1、河北省建筑工程學院微控制器課程設計微控制器控制信號燈部門：傳記工程系類：名稱：學號：講師：職稱：2012年二月二十六日目錄第一章引言.3第二章交通控制系統(tǒng)的功能要求和方案.42.1系統(tǒng)設計要求.42.2微控制器交通控制系統(tǒng)的功能要求.42.3微控制器交通控制系統(tǒng)方案比較.52.3.1電源方案.52.3.2顯示器介面方案.52.3.3輸入方案.6第三章系統(tǒng)的總體設計.73.1微控制器交通控制系統(tǒng)的基本組成和原理.73.2微控制器交通控制系統(tǒng)通行方案設計.83.3倒計時顯示電路設計.93.4硬件電路.93.4.1 AT89S51微控制器簡介.103.4.2 8段LED數(shù)碼管.113.4.3其他部件

2、.123.5軟件設計.133.5.1擴展并行端口.133.5.2顯示原則.143.5.3 8255PA通信端口輸出信號接收信號燈.143.5.4軟件延遲原理.143.5.5中斷原理.143.5.6整個系統(tǒng)的流程圖.16工具書.17附錄.18第一章引言1858年英國，遠視機器扳手信號燈發(fā)明后的一百多年里，交通燈改變了交通路線，在人們的日常生活中也占有重要地位。隨著人們社會活動的日益增多，經(jīng)濟發(fā)展、汽車數(shù)量急劇增加，城市道路越來越擁擠，紅綠燈進一步顯示其功能，使交通控制有效，對交通整理的近年來隨著科學技術的快速發(fā)展電子設備也得到了廣泛的應用并深入到了微控制器人民的生活中本模擬信號燈系統(tǒng)使用微控制器

3、AT89S51作為關鍵組件，通過信號燈智能地控制公路狀態(tài)。在一定程度上解決了交通路口堵塞、車輛停車等待時間不合理等問題。牙齒系統(tǒng)結構簡單，可靠性高，成本低，實時性能高，安裝和維護方便，具有廣泛的應用前景。牙齒模擬系統(tǒng)由微控制器硬/軟件系統(tǒng)、兩個八段數(shù)碼管和LED光源顯示器系統(tǒng)組成。以重置電路控制電路等配置更好地模擬交通道路的控制。第二章交通控制系統(tǒng)的功能要求和規(guī)劃2.1系統(tǒng)設計要求可以使用微控制器控制信號燈在三種茄子情況下執(zhí)行控制，如表2.1所示。東西方向南北向狀態(tài)說明紅燈黃燈綠燈紅燈黃燈綠燈消滅消滅明亮明亮消滅消滅東西通行是南北禁止的消滅消滅眨眼明亮消滅消滅東西方警告，南北方向禁止消滅明亮消

4、滅明亮消滅消滅東西方警告，南北方向禁止明亮消滅消滅消滅消滅明亮東西方向是禁止的，南北是禁止通行的明亮消滅消滅消滅消滅眨眼東西方向禁止，南北警告明亮消滅消滅消滅明亮消滅東西方向禁止，南北警告表2.1信號燈狀態(tài)說明2.2微控制器交通控制系統(tǒng)功能要求本設計可以模擬基本交通控制系統(tǒng)，紅燈會發(fā)生禁止、通行和大氣信號，還可以進行倒數(shù)計時標記、通行時間曹征、緊急處理等功能。(1)倒數(shù)計時顯示器倒計時表明，可以警告飛行員信號燈顏色變化的時間，并在“停止”和“通過”之間做出適當?shù)倪x擇。司機和行人通常選擇顯示倒計時的信號控制方式，并認為顯示倒計時的路口更安全。倒數(shù)計時標志顯示，駕駛員在交通燈顏色變化的關鍵時刻用于

5、做出復雜判斷的一種茄子方法，提醒駕駛員燈顏色變化的時間，幫助駕駛員在“停止”和“通過”之間做出適當?shù)倪x擇。(阿爾伯特愛因斯坦，美國電視電視劇)(2)設置時間在牙齒設計中，您可以手動設置鍵盤時間，以提高人為控制力，防止自動故障和事故，并在緊急情況下將所有燈光設置為紅燈。鍵盤是微控制器系統(tǒng)中最常用的人機介面，一般有獨立和行列兩種茄子。前者的軟件寫入很簡單，但在鍵數(shù)多的情況下尤其浪費I/0通信端口資源，通常用于鍵數(shù)少的系統(tǒng)。后者適用于關鍵數(shù)較多的情況，但是即使微控制器I/0通信端口資源相對較少，關鍵數(shù)較多，牙齒方法也不能滿足設計要求。牙齒系統(tǒng)的密鑰控制不多，I/0端口足夠直接用作獨立系統(tǒng)。(3)緊急

6、處理交通路口發(fā)生緊急情況是不可避免的。像發(fā)生特大車禍一樣按下按鈕，南北東西紅綠燈都顯示紅燈。2.3微控制器交通控制系統(tǒng)節(jié)目比較2.3.1電源方案要使模塊穩(wěn)定運行，必須有可靠的電源供應設備。因此，考慮兩種茄子電源方案。案例1:使用獨立調節(jié)器電源供應裝置。牙齒方案的優(yōu)點是穩(wěn)定可靠，有各種成熟電路可選的缺點是，每個模塊使用獨立的電源供應設備，可能使系統(tǒng)復雜化，并影響電路級別。方案2:使用微控制器控制模塊供電。節(jié)目變更的優(yōu)點是系統(tǒng)簡潔，節(jié)省成本。缺點是輸出功率不高?？傊?，我選擇了第二個方案。2.3.2顯示器介面方案牙齒系統(tǒng)需要完成倒數(shù)計時、狀態(tài)等功能?；谏鲜鲈颍覀兛紤]了三個茄子方案。場景1:完全

7、使用數(shù)碼管顯示器。這種方案只能顯示有限的符號和數(shù)字文字，不能滿足標題要求。場景2:完全使用光柵LED顯示。這種方案很復雜，需要完成大量的軟件工作。但是，它功能強大，可以輕松顯示各種英語文字、漢字、圖形等。場景3:數(shù)碼管和點陣LED相結合的方法需要倒數(shù)計時數(shù)字輸出和狀態(tài)燈輸出等，因此為了便于觀察和考慮現(xiàn)實，使用數(shù)碼管和LED燈分別顯示時間和提示信息。牙齒方案在滿足系統(tǒng)功能要求的同時，降低了系統(tǒng)實現(xiàn)的復雜性。權衡利弊，第三個方案可以彌補一兩個茄子方案的優(yōu)劣，我們決定采用方案3來實現(xiàn)系統(tǒng)顯示器功能。2.3.3輸入方案系統(tǒng)要求手動照明時間，費翔處理，我們討論了兩種茄子方案。方案1:使用8255擴展I/

8、O通信端口和鍵盤、顯示器等。牙齒方案的優(yōu)點是靈活、可編程，具有RAM和計數(shù)器。使用牙齒方案可以提供更多I/O端口，但操作有點復雜。方案2:將鍵開關直接連接到I/o通信端口行。在設計時使用關鍵點K1，因為電路簡化和優(yōu)化留下的粒子源更多。由于牙齒系統(tǒng)控制信號燈和數(shù)字管道，因此只能作為微控制器本身的I/O端口實現(xiàn)，并且具有自己的計數(shù)器和足夠的RAM牙齒，因此請選擇方案2。第三章微控制器交通控制系統(tǒng)的總體設計2個AT89S51微控制器自包含柜臺和6個中斷源，以滿足系統(tǒng)設計要求。微控制器設計簡單、成本低，其設計的交通燈也符合要求，因此牙齒文檔使用AT89S51微控制器設計交通燈。3.1微控制器交通控制系

9、統(tǒng)的基本組成和原理微控制器設計信號燈控制系統(tǒng)，微控制器可用信號燈狀態(tài)變更，基本上指揮交通的具體通行，當然，進入LED數(shù)字管道后，可以顯示倒計時來提醒活動者，更人性化?；谘例X系統(tǒng)添加了緊急情況處理和時間曹征功能。信號燈系統(tǒng)由四部分組成：周圍介面電路、信號燈電路、時間表電路、按鍵控制電路等。系統(tǒng)的完整方塊圖如下：AT89S51微控制器最小系統(tǒng)數(shù)外圍設備介面電路LED數(shù)碼管顯示器紅色黃綠色信號燈按鍵控制電路圖3.1系統(tǒng)的完整塊圖表因此，牙齒設計系統(tǒng)以微控制器控制核心連接到最小系統(tǒng)，由按鍵模塊輸入、信號燈狀態(tài)模塊、LED倒數(shù)計時模塊接收輸出。系統(tǒng)的完整方塊圖如上圖所示。打開微控制器電源后，系統(tǒng)進入正

10、常運行狀態(tài)，進行交通燈狀態(tài)顯示控制，并在LED數(shù)字管上實時顯示時間數(shù)據(jù)倒計時。在牙齒過程中隨時調用緊急停止密鑰和時間曹征中斷3.2微控制器交通控制系統(tǒng)的交通規(guī)劃設計在十字路口分為東西向和南北向，隨時禁止在一個方向通行，禁止在另一個方向通行，持續(xù)一段時間，通過短暫的切換時間改變宵禁方向。(威廉莎士比亞，美國電視電視劇，季節(jié))具體狀態(tài)為：如下圖所示圖3.2交通狀態(tài)圖表通過具體路口紅綠燈狀態(tài)的演示分析，我們可以將牙齒四茄子狀態(tài)概括如下。東西向紅燈熄滅，綠燈亮，南北向黃燈熄滅，紅燈亮，倒計時30秒。在牙齒狀態(tài)下，東西禁止通行，南北允許通行。東西方向綠燈關閉，同時黃燈亮，南北方向紅燈亮，倒計時5秒。在牙

11、齒狀態(tài)下，除了已經(jīng)通行外，車輛都要等待狀態(tài)轉換。南北方向紅燈關閉，同時綠燈亮，東西方向黃燈關閉，紅燈亮，倒計時30秒。在牙齒狀態(tài)下，東西允許通行，南北禁止通行。南北方向綠燈關閉，同時黃燈亮，東西方向紅燈亮，倒計時5秒。在牙齒狀態(tài)下，除了已經(jīng)通行外，車輛都要等待狀態(tài)轉換。東西南北四個路口都有紅、綠色、黃、三等，兩個數(shù)字綠燈，任何路口都將遇到紅燈，禁止通行，允許轉彎、通行，此后黃燈光警告行政區(qū)狀態(tài)將發(fā)生變化。3.3倒計時顯示器電路設計在紅綠燈的正上方，使用顯示綠燈通行時間、紅燈等待時間的電路、數(shù)字管道做電路標記是很好的方法。由東到西、由西到東的時間也相同，南北朝南的時間也相同，所以東西方向第二位，

12、南北方向第二位，兩位數(shù)字管完全滿足系統(tǒng)要求的0-99秒，數(shù)字管連接方法為3360，如圖3.3所示。圖3.3數(shù)碼管連接方法3.4硬件電路系統(tǒng)范圍的結構，如附錄a3.4.1 AT89S51微控制器簡介AT89S51是低電壓高性能CMOS8位微處理器(通常為微控制器)，可通過4K字節(jié)閃爍清除可編程只讀內存。1288位內部RAM、32可編程I/O線、2個16位計時器/柜臺、5個中斷源(2個外部中斷源和3個內部中斷源)、可編程串行通道、低功耗空閑和斷電模式、片上振蕩器和時鐘電路。時鐘電路：時鐘電路的作用是生成微控制器操作所需的時鐘脈沖序列。中斷系統(tǒng)：中斷系統(tǒng)的作用主要是管理和處理外部或內部終端請求。AT

13、89S51共有5個中斷源，其中2個具有外部中斷源和3個內部中斷源。牙齒設備使用與產(chǎn)業(yè)標準MCS-51指令集和輸出針兼容的ATMEL高密度非揮發(fā)性記憶體制造技術。AT89S51微控制器產(chǎn)品將多功能8位CPU和閃存組合在一個芯片上，為許多嵌入式控制系統(tǒng)提供了靈活、低成本的解決方案。3.4.2 8段LED數(shù)碼管LED顯示屏是一款大型顯示器設備，具有亮度、價錢低、壽命長、維護方便等優(yōu)點。LED數(shù)碼管的結構分為7段和8段兩種，還有孔陽和孔音的區(qū)分。以8段共養(yǎng)管為例，如圖(圖3.4)所示，有8個發(fā)光二極管(7個以上發(fā)光二極管用于顯示sP(點)，每個發(fā)光二極管陽極連接在一起。這樣，LED數(shù)字管具有I形管線和

14、8條管段線。要顯示數(shù)字，必須分別控制高低不平。為了方便大衛(wèi)亞設，北美國電視電視劇，美國電視電視劇，牙齒文章主要討論八段LED數(shù)字顯示器管道，其他種類的顯示器管道也類似。圖3.4 LED數(shù)字管LED燈的顯示原理3360通過將平面高度添加到具有相同名稱的接點來控制發(fā)光二極管點燈是否亮，從而使DP、G、F、E、D、C、B、A全部顯示為8，并使用通用陽極連接驅動代碼。代碼表是3360，如下表所示。顯示數(shù)值Dp、g、f、e、d、c、b、a車手代碼011000000C0H111111001F9H210100100A4H310110000B0H41001100199H51001001092H61000001

15、082H711111000F8H81000000080H91001000090H表3.1車手代碼表因此，節(jié)目軟件可以調用節(jié)目中指定的秒值，計算要通過特定計算顯示的位和10位，然后檢索DPTR牙齒LEDMAP的代碼。LED8段數(shù)碼管在每個方向上設置兩對顯示器。朝四個方向共連接了八個指示燈到微控制器IO入口。雖然路口不同，但顯示的時間在數(shù)字上是相同的，因此兩側連接的IO端口是對稱的。3.4.3其他設備(1)發(fā)光二極管根據(jù)本設計的特點，信號燈標記是必需的，信號燈標記是一般發(fā)光二極管。每個方向設置四個紅色、綠色、黃色等。東西紅燈亮時，南北方向是綠燈，反之亦然，因此在硬件連接地圖上也對稱分布，如下圖所示。圖3.5連接信號燈(2)費翔密鑰控制電路牙齒設計設置了一個關鍵點。牙齒鍵一端接地，另一端連接到電阻拉