电子综合实践之交通灯.docx
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电子综合实践之交通灯.docx
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电子综合实践之交通灯
JIANGXINORMALUNIVERSITY
选题编号:
江西师范大学电子综合实践(论文)
选题:
通车时间可调交通灯
姓名:
XXX
学号:
0708060008
专业:
电子信息工程
指导教师:
XXXX
完成时间:
2010年12月
物理与通信电子学院
.
摘要
近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测日新月异更新。
在智能检测、控制系统中,往往使用单片机作为一个核心部件来使用,然后配合具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点的软件结合,加以完善。
在车辆穿梭的十字路口,行人熙攘,如果没有有效控制极易出现混乱。
但仅以传统方式或交警来指挥的话已不能满足当今城市交通的需要,因此需配备智能化的交通控制灯。
交通信号灯控制方式很多,控制功能也分高中低等多级。
由单片机控制的交通信号灯控制系统是单片机学习中极具典型的一项设计,同时也是极具实用意义的一项研究。
本设计依托单片机技术,结合LED显示来构成一个中等功能的智能化的道路控制系统。
关键词:
单片机 智能 交通灯 设计
Abstract
Basedonthedesignofthecontroleroftrafficlightsofsingleflatmachine
Abstract:
Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,theapplicationofSCMiscontinuouslytofurther,traditionalcontroltestrapidlyupdated.Intheintelligentdetectionandcontrolsystems,oftenusedasacorecomponentchip,thentousewithspecifichardwarestructure,andtheviewofthespecificapplicationsoftware,theobjectcharacteristics.
Attheintersectionofcars,bustling,ifnoeffectivepedestrians,appeareasilycontrolled.Butonlyinatraditionalwaytodirectingtrafficorwordscannotmeettheneedsoftoday'surbantransportation,thereforewithintelligenttrafficcontrollight.Therearemanywaystocontroltrafficlightslowhighcontrolfunctionsandmulti-level.Thetrafficlightbysingle-chipmicrocomputercontrolsystemiscontrolledinlearningisoneofthemosttypicaldesign,isalsoextremelypracticalsignificancetostudy.Thisdesignisrelyingonthesinglechipmicrocomputer,combinedtoformaLEDdisplaythefunctionofintelligentmediumroadcontrolsystem.InordertosystemisstableandreliableMAX706adoptedwatch-dogchips,toavoidthesystemcrashedandstopworkbecauseofthesituation.
Keywords:
singlechip intelligent traffic design watchdog
1、绪论
1.1选题的背景
随着我国社会经济的发展,城市化、城镇化进程的加快,道路交通堵塞问题日趋严重,如何对交通进行合理的管理和调度而尽可能减少堵车现象成为目前我国很多地方尤其是特大城市急需解决的问题,显然交通灯在其中起着不可或缺的作用。
本文就控制交通灯的方法进行了讨论,分析了各种方案的性价比,并用软、硬件加以实现。
而后,对六车道以上道路的“十字交叉路口交通灯控制”进行了分析。
最后,还对城市交通灯网的控制进行了展望。
希望能给有关政府部门一些参考,更好地改善我们的城市交通。
现今的交通发展迅速,车辆极具增加,马路不断扩宽,人行横道相对较少。
在车流量较大的地段即便有人行横道,行人也很难通过马路。
行人自控指示灯系统可以有效的改善这种状况。
特别是像北京这样的大都市,经济飞速发展,车辆繁多,人口密集。
缓解交通已成为当务之急该系统利用红灯,黄灯,绿灯来指挥车辆和行人,以达到车辆停止,行人通行的目的,减少了交通拥挤现象,为行人节省了时间,即保证行人过马路时的安全,也减轻了交管部门的负担。
本产品面对公共交通设施,并不注重经济收益,而是注重以后潜在的发展,从而带动相关产业。
用户可以完全掌握行人自控指示灯系统的操作方法,以及各个按键的作用科学技术的突飞猛进直接把我们带进了信息化的社会,计算机的应用已普及到经济和社会生活的各个领域。
1.2交通灯简介
1.2.1设计任务利用单片机完成交通信号灯控制器的设计,该交通信号灯控制器由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口,在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯,红灯亮禁止通行,绿灯亮允许通行,黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。
用红、绿、黄发光二极管作信号灯。
如图上图所示。
设东西向为主干道,南北为支干道。
1.2.2性能指标
(1)处于常允许通行的状态,主干道亮绿灯或黄灯时,支干道亮红灯;支干道亮绿灯或黄灯时,主干道亮红灯。
并且主干道和支干道的通车时间可以通过按键设置。
(2)绿灯亮到红灯亮的转换过程中,要亮5秒黄灯作为过渡。
黄灯亮时按1Hz的频率闪烁。
(3)主干道和支干道通行时间可在6~79秒内任意设置。
1.2.3设计实现的目标
设计一个模拟的通车时间可调的十字路口交通灯
2、交通灯的方案设计
设计方案论证与比较
2.1电源提供方案
为使模块稳定工作,须有可靠电源。
我们考虑了两种电源方案方案一:
采用独立的稳压电源。
此方案的优点是稳定可靠,且有各种成熟电路可供选用;
缺点是各模块都采用独立电源,会使系统复杂,且可能影响电路电平。
方案二:
采用单片机控制模块提供电源。
改方案的优点是系统简明扼要,节约成本;缺点是输出功率不高。
综上所述,我们选择第二种方案。
2.2显示界面方案
该系统要求完成倒计时、状态灯等功能。
基于上述原因,我们考虑了三种方案:
方案一:
完全采用数码管显示。
这种方案只显示有限的符号和数码字苻,无法胜任题目要求。
方案二:
完全采用LED显示。
这种方案实现复杂,且须完成大量的软件工作;但功能强大,可方便的显示各种英文字符,汉字,图形等。
方案三:
采用数码管与LED相结合的方法因为设计既要求倒计时数字输出,又要求有状态灯输出等,为方便观看并考虑到现实情况,用数码管与LED灯分别显示时间与提示信息。
这种方案既满足系统功能要求,又减少了系统实现的复杂度。
权衡利弊,第三种方案可互补一二方案的优缺,我们决定采用方案三以实现系统的显示功能。
2.3输入方案:
题目要求系统能手动设灯亮时间、紧急情况处理,我们讨论了两种方案:
方案一:
采用8155扩展I/O口及键盘、显示等。
该方案的优点是:
使用灵活可编程,并且有RAM,及计数器。
若用该方案,可提供较多I/O口,但操作起来稍显复杂。
方案二:
直接在IO口线上接上按键开关。
因为设计时精简和优化了电路,所以剩余的口资源还比较多,我们使用三个按键,分别是K、JP1、JP2。
由于该系统对于交通灯及数码管的控制,只用单片机本身的I/O口就可实现,且本身的计数器及RAM已经够用,故选择方案二。
3、交通灯的硬件电路设计
根据设计的要求可知,系统的硬件原理框图如下图所示。
图3-1系统硬件框图
3.1MCU选型及核心电路
3.1.1交通灯的控制芯片选择
CPU是整个控制部分的核心。
在考虑经济性和满足需求的前提下,本系统选用Atmel公司生产的8位AT89S52单片机作为整个系统的控制中心。
AT89S52是美国Atmel公司生产的低功耗,高性能CMOS8位单片机,片内含4kbytes的可系统编程的Flash只读程序存储器,器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准8051指令系统及引脚,它集Flash存储器既可在线编辑(ISP)也可用传统方法进行编辑及通用8位微处理器于单片芯片中,功能强大AT89S52单片机可为您提供许多高性价比的应用场合。
在本系统中,AT89S52单片机内部的功能单元已经能够满足系统设计需要,不需要系统扩展。
芯片介绍:
AT89S52具有以下的特点:
●8031CPU与MCS-51兼容
●寿命:
1000写/擦循环
●4K字节可编程FLASH存储器
图3-2AT89S52管脚图
●全静态工作:
0--24MHz
●三级程序存储器保密锁定
●128*8位内部RAM
●32条可编程I/O线
●两个16位定时器/计数器
●6个中断源
●可编程串行通道
●低功耗的闲置和掉电模式
●片内振荡器和时钟
3.1.2数据处理及核心控制模块
本次设计中,选用Ateml公司的51系列单片机AT89S52芯片作为交通灯的数据处理及操作控制芯片。
只有单片机芯片无法完成数据处理及控制功能,必须有附加的电路,使单片机芯片组成一个可运行的系统才能实现其功能。
本次设计中,由AT89S52芯片连同附加电路构成的单片机最小系统作为数据处理及控制模块,其电路连接图3-3如下。
图3-3数据处理及控制模块
如上图所示,管脚9是RST:
复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
开关按键没按下时,电容不导通,RET键不工作;开关按键按下时,电容导通,RET键进行复位工作。
3.2二位一体数码管显示
现在的字符型液晶模块已经是单片机应用设计中最常用的信息显示器件。
但是其成本比较高,二位一体数码管显示器成本低廉,且易于控制,制作方便,但又由于二位一体数码管占用的IO过多,所以采取串转并形式控制数码显示电路并采取利用人眼残留效果的扫描方式驱动显示。
其原理图如图3-4:
图3-4:
八位数码管显示电路原理图
3.3系统电源电路
图3-5:
系统电源电路
4、程序流程图
4、1主程序流程图
图4-1:
主程序流程图
4、2按键调节子程序流程图
图4-2按键调节流程图
5、结束语
总结与体会
本系统是以单片机AT89C52芯片为核心部件,实现了能根据实际车流量通过AT89C52芯片设置红、绿灯燃亮时间的功能。
此次在软件上是花费时间最多的,我们上网找资料,上图书馆,尽可能的了解有关于交通灯这方面的知识。
通过这次设计,使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。
使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程,以及在常用编程设计思路技巧(特别是C语言)的掌握方面都能向前迈了一大步。
致谢
通过本次毕业设计,我在黄老师的精心指导和严格要求下,获得了丰富的理论知识,极大地提高了实践能力,单片机领域这对我今后进一步学习计算机方面的知识有极大的帮助。
在此,忠心感谢黄老师以及许多同学的指导和支持。
参考文献
1.《单片机原理及其接口技术》胡汉才主编,清华大学出版社
2.《单片机原理与应用》,丁元杰主编,机械工业出版社。
3.《MCS-51系列单片微型计算机及其应用》,孙育才主编,东南大学出版社
附录Ⅰ通车时间可调交通灯工作原理图
附录Ⅱ系统性能分析
按键可以调节通车时间,交通灯能够正常工作。
由于是通过延时来按键加数,所以若按键不放则时间将一直慢慢往上增加。
由于直接用单片机驱动LED显示电流不够大,所以加了上拉电阻使其显示更亮。
附录Ⅲ程序代码
#include
sbitr1=P0^5;//东西通道的红灯
sbitg1=P0^3;//东西通道的绿灯
sbity1=P0^4;//东西通道的黄灯
sbitr2=P0^2;//南北通道的红灯
sbitg2=P0^0;//南北通道的绿灯
sbity2=P0^1;//南北通道的黄灯
sbitkew=P3^6;//东西通道通车时间的调节开关
sbitksn=P3^7;//南北通道通车时间的调节开关
sbitk=P3^5;
unsignedcharew,sn,a,b,h,e,s,ewt=30,snt=27;
unsignedcharcodetab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,
0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//共阳数码管编码
voiddelay1ms()//大约1ms延时子程序
{
unsignedchari,j;
for(i=0;i<10;i++)
for(j=0;j<33;j++);
}
voiddelay(unsignedcharn)//延时子程序
{
unsignedchari;
for(i=0;i delay1ms(); } voiddisplay(unsignedcharaa,bb)//显示子程序 { unsignedchari,j,m,n; i=aa/10; j=aa%10; m=bb/10; n=bb%10; P3=0x05; P2=tab[i]; P1=tab[m]; delay (1); P3=0x0a; P2=tab[j]; P1=tab[n]; delay (1); } voidanjian()//按键调节子程序 { while(kew==1|ksn==1) { if(kew==1)//东西道通车时间调整 { if(k==1) { delay(500); ewt++; if(ewt==80) {ewt=6;} } display(ewt,snt); } if(ksn==1)//南北道通车时间调整 { if(k==1) { delay(500); snt++; if(snt==80) {snt=6;} } display(ewt,snt); } } } voidinit()//初始化 { EA=1;//开总中断 ET0=1;//使用定时器T0 TMOD=0x01;//定时器工作方式1 TH0=(65535-50000)/256;//中断为50MS的初值 TL0=(65535-50000)%256; TR0=1; ew=ewt; sn=snt; P0=0; a=0; h=5; } voids5s1()//南北道黄灯闪烁子程序 { unsignedchari; g2=0; y2=1; for(i=5;i>0;) { if(a==10) {y2=0;} if(a==20) {a=0;h--;s--;y2=1;i--;} display(s,h); } } voids5s2()//东西道黄灯闪烁子程序 { unsignedchari; g1=0; y1=1; for(i=5;i>0;) { if(a==10) {y1=0;} if(a==20) {a=0;h--;e--;y1=1;i--;} display(h,e); } } voidmain()//主程序 { init(); while (1) { anjian();//调用按键调节子程序 sn=snt; h=5; s=sn; sn=sn-5; P0=0; for(;sn>0;)//南北通道绿灯亮,东西通道红灯亮 { r1=1; g2=1; if(a==20) { a=0; s--; sn--; } display(s,sn); } while(h>0)//南北通道黄灯闪,东西通道红灯亮 { s5s1(); } ew=ewt; h=5; e=ew; ew=ew-5; P0=0; for(;ew>0;)//南北通道红灯亮,东西通道绿灯亮 { g1=1; r2=1; if(a==20) { a=0; ew--; e--; } display(ew,e); } while(h>0)//南北通道红灯亮,东西通道黄灯闪 { s5s2(); } } } voidtime()interrupt1//T0中断 { TH0=(65535-50000)/256; TL0=(65535-50000)%256; a++;
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