單片機(jī)控制交通燈

1、河北省建筑工程學(xué)院微控制器課程設(shè)計(jì)微控制器控制信號(hào)燈部門：傳記工程系類：名稱：學(xué)號(hào)：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(shè)計(jì)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(shè)計(jì).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(shè)計(jì).83.3倒計(jì)時(shí)顯示電路設(shè)計(jì).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(shè)計(jì).133.5.1擴(kuò)展并行端口.133.5.2顯示原則.143.5.3 8255PA通信端口輸出信號(hào)接收信號(hào)燈.143.5.4軟件延遲原理.143.5.5中斷原理.143.5.6整個(gè)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(yuǎn)視機(jī)器扳手信號(hào)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(huì)活動(dòng)的日益增多，經(jīng)濟(jì)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(jìn)一步顯示其功能，使交通控制有效，對(duì)交通整理的近年來隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展電子設(shè)備也得到了廣泛的應(yīng)用并深入到了微控制器人民的生活中本模擬信號(hào)燈系統(tǒng)使用微控制器

3、AT89S51作為關(guān)鍵組件，通過信號(hào)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(shí)間不合理等問題。牙齒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，成本低，實(shí)時(shí)性能高，安裝和維護(hù)方便，具有廣泛的應(yīng)用前景。牙齒模擬系統(tǒng)由微控制器硬/軟件系統(tǒng)、兩個(gè)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(shè)計(jì)要求可以使用微控制器控制信號(hào)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(hào)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(shè)計(jì)可以模擬基本交通控制系統(tǒng)，紅燈會(huì)發(fā)生禁止、通行和大氣信號(hào)，還可以進(jìn)行倒數(shù)計(jì)時(shí)標(biāo)記、通行時(shí)間曹征、緊急處理等功能。(1)倒數(shù)計(jì)時(shí)顯示器倒計(jì)時(shí)表明，可以警告飛行員信號(hào)燈顏色變化的時(shí)間，并在“停止”和“通過”之間做出適當(dāng)?shù)倪x擇。司機(jī)和行人通常選擇顯示倒計(jì)時(shí)的信號(hào)控制方式，并認(rèn)為顯示倒計(jì)時(shí)的路口更安全。倒數(shù)計(jì)時(shí)標(biāo)志顯示，駕駛員在交通燈顏色變化的關(guān)鍵時(shí)刻用于

5、做出復(fù)雜判斷的一種茄子方法，提醒駕駛員燈顏色變化的時(shí)間，幫助駕駛員在“停止”和“通過”之間做出適當(dāng)?shù)倪x擇。(阿爾伯特愛因斯坦，美國電視電視劇)(2)設(shè)置時(shí)間在牙齒設(shè)計(jì)中，您可以手動(dòng)設(shè)置鍵盤時(shí)間，以提高人為控制力，防止自動(dòng)故障和事故，并在緊急情況下將所有燈光設(shè)置為紅燈。鍵盤是微控制器系統(tǒng)中最常用的人機(jī)介面，一般有獨(dú)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(fèi)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(guān)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(duì)較少，關(guān)鍵數(shù)較多，牙齒方法也不能滿足設(shè)計(jì)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(dú)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(yùn)行，必須有可靠的電源供應(yīng)設(shè)備。因此，考慮兩種茄子電源方案。案例1:使用獨(dú)立調(diào)節(jié)器電源供應(yīng)裝置。牙齒方案的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定可靠，有各種成熟電路可選的缺點(diǎn)是，每個(gè)模塊使用獨(dú)立的電源供應(yīng)設(shè)備，可能使系統(tǒng)復(fù)雜化，并影響電路級(jí)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(diǎn)是系統(tǒng)簡潔，節(jié)省成本。缺點(diǎn)是輸出功率不高?？傊疫x擇了第二個(gè)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(jì)時(shí)、狀態(tài)等功能。基于上述原因，我們考慮了三個(gè)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(hào)和數(shù)字文字，不能滿足標(biāo)題要求。場景2:完全使用光柵LED顯示。這種方案很復(fù)雜，需要完成大量的軟件工作。但是，它功能強(qiáng)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(diǎn)陣LED相結(jié)合的方法需要倒數(shù)計(jì)時(shí)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(shí)，使用數(shù)碼管和LED燈分別顯示時(shí)間和提示信息。牙齒方案在滿足系統(tǒng)功能要求的同時(shí)，降低了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性。權(quán)衡利弊，第三個(gè)方案可以彌補(bǔ)一兩個(gè)茄子方案的優(yōu)劣，我們決定采用方案3來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)顯示器功能。2.3.3輸入方案系統(tǒng)要求手動(dòng)照明時(shí)間，費(fèi)翔處理，我們討論了兩種茄子方案。方案1:使用8255擴(kuò)展I/

8、O通信端口和鍵盤、顯示器等。牙齒方案的優(yōu)點(diǎn)是靈活、可編程，具有RAM和計(jì)數(shù)器。使用牙齒方案可以提供更多I/O端口，但操作有點(diǎn)復(fù)雜。方案2:將鍵開關(guān)直接連接到I/o通信端口行。在設(shè)計(jì)時(shí)使用關(guān)鍵點(diǎn)K1，因?yàn)殡娐泛喕蛢?yōu)化留下的粒子源更多。由于牙齒系統(tǒng)控制信號(hào)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(shí)現(xiàn)，并且具有自己的計(jì)數(shù)器和足夠的RAM牙齒，因此請(qǐng)選擇方案2。第三章微控制器交通控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2個(gè)AT89S51微控制器自包含柜臺(tái)和6個(gè)中斷源，以滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。微控制器設(shè)計(jì)簡單、成本低，其設(shè)計(jì)的交通燈也符合要求，因此牙齒文檔使用AT89S51微控制器設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)信號(hào)燈控制系統(tǒng)，微控制器可用信號(hào)燈狀態(tài)變更，基本上指揮交通的具體通行，當(dāng)然，進(jìn)入LED數(shù)字管道后，可以顯示倒計(jì)時(shí)來提醒活動(dòng)者，更人性化?；谘例X系統(tǒng)添加了緊急情況處理和時(shí)間曹征功能。信號(hào)燈系統(tǒng)由四部分組成：周圍介面電路、信號(hào)燈電路、時(shí)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(shè)備介面電路LED數(shù)碼管顯示器紅色黃綠色信號(hào)燈按鍵控制電路圖3.1系統(tǒng)的完整塊圖表因此，牙齒設(shè)計(jì)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(hào)燈狀態(tài)模塊、LED倒數(shù)計(jì)時(shí)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(jìn)入正

10、常運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行交通燈狀態(tài)顯示控制，并在LED數(shù)字管上實(shí)時(shí)顯示時(shí)間數(shù)據(jù)倒計(jì)時(shí)。在牙齒過程中隨時(shí)調(diào)用緊急停止密鑰和時(shí)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(shè)計(jì)在十字路口分為東西向和南北向，隨時(shí)禁止在一個(gè)方向通行，禁止在另一個(gè)方向通行，持續(xù)一段時(shí)間，通過短暫的切換時(shí)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(jì)時(shí)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(guān)閉，同時(shí)黃燈亮，南北方向紅燈亮，倒計(jì)時(shí)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(zhuǎn)換。南北方向紅燈關(guān)閉，同時(shí)綠燈亮，東西方向黃燈關(guān)閉，紅燈亮，倒計(jì)時(shí)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(guān)閉，同時(shí)黃燈亮，東西方向紅燈亮，倒計(jì)時(shí)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(zhuǎn)換。東西南北四個(gè)路口都有紅、綠色、黃、三等，兩個(gè)數(shù)字綠燈，任何路口都將遇到紅燈，禁止通行，允許轉(zhuǎn)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(jì)時(shí)顯示器電路設(shè)計(jì)在紅綠燈的正上方，使用顯示綠燈通行時(shí)間、紅燈等待時(shí)間的電路、數(shù)字管道做電路標(biāo)記是很好的方法。由東到西、由西到東的時(shí)間也相同，南北朝南的時(shí)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(jié)構(gòu)，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(nèi)存。1288位內(nèi)部RAM、32可編程I/O線、2個(gè)16位計(jì)時(shí)器/柜臺(tái)、5個(gè)中斷源(2個(gè)外部中斷源和3個(gè)內(nèi)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(shí)鐘電路。時(shí)鐘電路：時(shí)鐘電路的作用是生成微控制器操作所需的時(shí)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(nèi)部終端請(qǐng)求。AT

13、89S51共有5個(gè)中斷源，其中2個(gè)具有外部中斷源和3個(gè)內(nèi)部中斷源。牙齒設(shè)備使用與產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(shù)。AT89S51微控制器產(chǎn)品將多功能8位CPU和閃存組合在一個(gè)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(shè)備，具有亮度、價(jià)錢低、壽命長、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)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(gè)發(fā)光二極管(7個(gè)以上發(fā)光二極管用于顯示sP(點(diǎn))，每個(gè)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(shè)，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(diǎn)來控制發(fā)光二極管點(diǎn)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(qū)動(dòng)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(diào)用節(jié)目中指定的秒值，計(jì)算要通過特定計(jì)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(gè)方向上設(shè)置兩對(duì)顯示器。朝四個(gè)方向共連接了八個(gè)指示燈到微控制器IO入口。雖然路口不同，但顯示的時(shí)間在數(shù)字上是相同的，因此兩側(cè)連接的IO端口是對(duì)稱的。3.4.3其他設(shè)備(1)發(fā)光二極管根據(jù)本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，信號(hào)燈標(biāo)記是必需的，信號(hào)燈標(biāo)記是一般發(fā)光二極管。每個(gè)方向設(shè)置四個(gè)紅色、綠色、黃色等。東西紅燈亮?xí)r，南北方向是綠燈，反之亦然，因此在硬件連接地圖上也對(duì)稱分布，如下圖所示。圖3.5連接信號(hào)燈(2)費(fèi)翔密鑰控制電路牙齒設(shè)計(jì)設(shè)置了一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。牙齒鍵一端接地，另一端連接到電阻拉