交通灯控制器设计方案-职业学院毕业论文

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1、德 州 科 技 职 业 学 院 青 岛 校 区 2006级 毕 业 论 文1交 通 灯 控 制 器 设 计 方 案摘 要 ： 我 国 现 行 交 通 灯 多 为 单 灯 多 向 式 和 单 灯 单 向 式 。 其 最 多 车 辆 同 行 方 向 数 仅 为10， 且 其 中 还 存 在 交 叉 问 题 。 但 若 将 交 通 灯 的 安 装 位 置 、 交 叉 路 口 的 结 构 做 一 下 调 整 ，则 不 仅 可 使 车 辆 同 行 方 向 数 成 倍 增 加 ， 而 且 可 使 我 国 道 路 车 辆 的 调 头 问 题 达 到 进 一 步 解决 。 系 统 使 用 EDA技 术 设 计

2、 了 交 通 灯 控 制 器 ， 采 用 硬 件 描 述 语 言 VHDL按 模 块 化 方 式 进行 设 计 ， 然 后 进 行 编 程 ， 时 序 仿 真 等 。 运 用 分 频 器 、 信 号 控 制 器 、 时 钟 模 块 。 软 件 基 于VHDL语 言 实 现 了 本 设 计 的 控 制 功 能 ， 实 现 数 据 的 输 入 ， 输 出 ， 计 算 ， 显 示 及 程 序 退 出 等功 能 。 整 个 系 统 结 构 简 单 ， 使 用 方 便 。 功 能 齐 全 ， 精 度 高 ， 具 有 一 定 的 开 发 价 值 。关 键 词 ：交 通 灯 控 制 器 ； 分 频 器 、

3、信 号 控 制 器 、 时 钟 模 块 ； EDA； VHDL一 、 绪 论(一 )课 题 背 景通 信 、 信 息 、 工 业 自 动 化 的 飞 速 发 展 ,对 相 应 的 专 用 计 算 机 系 统 与 硬 件 设 备 提 出越 来 越 高 的 要 求 。 这 些 专 用 的 计 算 机 系 统 往 往 要 具 备 稳 定 性 强 、 实 时 性 高 、 针 对 性 强等 特 点 ,而 相 应 的 硬 件 设 备 ,必 须 有 足 够 高 的 处 理 速 度 与 相 当 的 数 据 存 储 空 间 来 适 应 这些 要 求 。 随 着 系 统 功 能 的 复 杂 化 ,处 理 器 对

4、应 的 控 制 程 序 越 来 越 复 杂 ,这 就 必 然 要 嵌 入小 型 的 操 作 系 统 来 管 理 、 协 调 多 个 任 务 。 当 今 的 嵌 入 式 操 作 系 统 内 核 种 类 繁 杂 ,各 有 所长 ,基 本 都 具 备 强 实 时 性 高 稳 定 性 和 简 洁 、 微 型 化 的 特 点 。 这 其 中 ,还 有 一 些 优 秀 的 、源 码 开 放 的 内 核 ,比 如 uc-OS 和 Linux 他 们 功 能 强 大 ,至 今 已 经 被 成 功 的 移 至 在 多 种MCU 之 上 。 目 前 国 内 Intel8051系 列 还 有 非 常 大 的 市 场

5、 ,51兼 容 单 片 机 还 在 不 断 的 发 展之 中 所 以 有 必 要 使 用 一 种 OS 来 使 51适 应 越 来 越 复 杂 的 任 务 。(二 )设 计 任 务设 计 题 目 ： AT89C51系 列 单 片 机 操 作 系 统 移 用 开 发 。 本 设 计 是 通 过 逐 步 学 习 C51单片 机 高 级 开 发 语 言 最 终 来 完 成 一 个 模 拟 工 程 项 目 十 字 路 口 交 通 信 号 灯 控 制 器 的C51程 序 设 计 。 因 此 ， 学 习 C51语 言 本 身 和 熟 练 使 用 其 编 译 环 境 是 一 个 最 主 要 的 目 的 ；其

6、 次 ， 就 是 进 一 步 掌 握 单 片 机 的 定 时 计 数 器 、 中 断 、 串 行 口 等 基 础 知 识 及 其 C51编 程 。在 调 试 成 功 交 通 灯 控 制 器 的 源 程 序 以 后 ， 考 虑 到 系 统 的 实 用 性 以 及 可 扩 展 性 ， 增 加 了单 片 机 与 PC机 串 行 通 信 和 用 户 改 变 红 、 黄 、 绿 灯 亮 灭 时 间 的 功 能德 州 科 技 职 业 学 院 青 岛 校 区 2006级 毕 业 论 文2(三 )电 路 功 能该 控 制 器 能 实 现 城 市 “ 十 字 ” 路 口 正 常 情 况 下 以 及 特 殊 情

7、况 和 紧 急 情 况 下 交 通 信 号灯 的 模 拟 控 制 。1. 在 十 字 路 口 东 西 南 北 各 设 置 红 、 黄 、 绿 三 种 信 号 灯 ， 如 图 1所 示 。 正 常 情 况 下 ，东 西 、 南 北 方 向 轮 流 放 行 。 当 东 西 方 向 (A线 )放 行 、 南 北 方 向 (B线 )禁 行 时 ， 东 西 方 向 (A线 )绿 灯 亮 25秒 ， 然 后 黄 灯 亮 5秒 ， 南 北 方 向 (B线 )红 灯 亮 30秒 ； 当 南 北 方 向 (B线 )放行 、 东 西 方 向 (A线 )禁 行 时 ， 南 北 方 向 (B线 )绿 灯 亮 25秒

8、， 然 后 黄 灯 亮 5秒 ， 东 西 方 向(A线 )红 灯 亮 30秒 。 如 此 循 环 ， 实 现 交 通 灯 定 时 控 制 。2. 有 急 救 车 优 先 通 过 功 能 。 当 有 急 救 车 到 达 时 ， 路 口 的 信 号 灯 全 部 变 红 灯 ， 以 便急 救 车 通 过 ， 急 救 车 的 通 行 时 间 为 10秒 ， 急 救 车 过 后 ， 交 通 灯 恢 复 先 前 状 态 。3. 交 通 灯 在 红 、 绿 灯 交 替 点 亮 中 ， 用 两 个 数 码 管 显 示 点 亮 的 灯 还 能 持 续 的 时 间 。二 、 实 现 方 案（ 一 ） 电 路 图交

9、 通 灯 控 制 电 路 的 核 心 元 件 采 用 单 片 机 芯 片 AT89C51， 其 内 部 带 有 4KB 的 ROM， 无须 扩 展 存 储 器 。信 号 灯 的 控 制 由 单 片 机 的 P1.0P1.5控 制 ， 6只 信 号 灯 以 共 阴 极 方 式 连 接 ， 当 P1口输 出 为 高 电 平 时 ， 信 号 灯 点 亮 ， 为 实 现 上 述 控 制 要 求 ， P1口 共 输 出 四 种 控 制 码 ， 如 表 1所 示 。 表 1： 交 通 灯 信 号 控 制 码空 空 B道 绿 灯 B道 黄 灯 B道 红 灯 A道 绿 灯 A道 黄 灯 A道 红 灯 控 制码

10、P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 状 态 说 明0 0 0 0 1 1 0 0 0CH A道 放 行 、 B道 禁 止0 0 0 0 1 0 1 0 0AH A道 警 告 、 B道 禁 止0 0 1 0 0 0 0 1 21H A道 禁 止 、 B道 放 行0 0 0 1 0 0 0 1 11H A道 禁 止 、 B道 警 告德 州 科 技 职 业 学 院 青 岛 校 区 2006级 毕 业 论 文3（ 二 ） 控 制 程 序软 件 包 括 主 程 序 、 延 时 、 显 示 子 程 序 、 中 断 服 务 程 序 ， 各 程 序 流 程 图 如

11、图 2所 示 。图 2 程 序 流 程 图德 州 科 技 职 业 学 院 青 岛 校 区 2006级 毕 业 论 文4（ 三 ） 主 程 序 ：ORG 2000HMAIN： MOV DPTR， #7F00HMOV A， #0BH ； PA、 PC口 均 为 输 出MOVX DPTR， AMAIN： SETB EA ； 开 中 断SETB EX0MOV 50H， #1FH ； 设 置 时 间 显 示 初 值MOV P1， #0CH ； A道 放 行 ， B道 禁 行MOV R7， #19H ； 延 时 秒 数MAIN1： LCALL DISP ； 调 1秒 延 时 、 及 显 示 子 程 序DJ

12、NZ R7， MAIN1MOV P1， #0AH ； A道 警 告 ， B道 禁 行MOV R7， #05H ； 延 时 秒 数MAIN2： LCALL DISPDJNZ R7， MAIN2MOV 50H， #1FH ； 设 置 时 间 显 示 初 值MOV P1， #21H ； A道 禁 行 ， B道 放 行MOV R7， #19H ； 延 时 秒 数MAIN3： LCALL DISPDJNZ R7， MAIN3MOV P1， #11H ； A道 禁 行 ， B道 警 告MOV R7， #05H ； 延 时 秒 数MAIN4： LCALL DISPDJNZ R7， MAIN4AJMP MAI

13、N ； 循 环延 时 、 显 示 子 程 序 ：ORG 2000HDISP： MOV R6， #01H ； 设 置 显 示 位 寄 存 器 初 值 （ 右 边 一 位MOV TMOD， #01H ； 定 时 器 T0设 置 为 定 时 方 式 的 模 式 1德 州 科 技 职 业 学 院 青 岛 校 区 2006级 毕 业 论 文5MOV R5， #0AH ； 定 时 器 操 作 循 环 10次DEL1： MOV TH0， #3CH ； 定 时 器 100ms计 数 器 的 初 始 值MOV TL0， #B0HSETB TR0 ； 启 动 定 时 器DEL2： DEC 50H ； 显 示 秒

14、数 减 1MOV A， 50HMOV B， #0AHDIV B ； 拆 分 秒 数ADD A， #2BHMOVC A， A+PC ； 查 表 个 位 数 的 字 形 码MOV R1， A ； 个 位 数 字 形 码 送 R1MOV A， BADD A， #25HMOVC A， A+PC ； 查 表 十 位 数 的 字 形 码MOV R2， A ； 十 位 数 字 形 码 送 R2MOV A， R6 ； 位 控 码MOV DRTP， #7F03HMOVX DPTR， AMOV A， R1 ； 送 个 位 数 显 示MOV DPTR， #7F01HMOVX DPTR， ALCALL DELAY ；

15、 延 时 1msMOV A， R6RL A ； 位 控 左 移MOV R6， AMOV DPTR， #7F03HMOVX DPTR， AMOV A， R2 ； 送 十 位 数 显 示MOV DPTR， #7F01HMOVX DPTR， A德 州 科 技 职 业 学 院 青 岛 校 区 2006级 毕 业 论 文6LCALL DELAY ； 延 时 1msJNB TF0， $ ； 检 测 100ms定 时 是 否 到CLR TF0DJNZ R5， DEL1 ； 100ms循 环 控 制RET ； 返 回TABLE: DB C0H， F9H， A4H， B0H， 99HDB 92H， 82H， F

16、8H， 80H， 90HDELAY： MOV R7， #02H ； 延 时 1ms子 程 序DEL3： MOV R6， #0F9HDEL4： DEL2： DJNZ R6， DEL2DJNZ R7， DEL1RETEND（ 四 ） 中 断 服 务 程 序 ：ORG 0003H ； 外 部 中 断 0入 口 地 址LJMP INTER0ORG 2100HINTER0： PUSH 50H ； 保 护 现 场PUSH P1MOV P1， #00H ； 两 车 道 禁 止MOV R7， #0AH ； 延 时 10秒INT0： LCALL DISP ； 调 显 示DJNZ R7， INT0POP P1 ； 恢 复 现 场POP 50HRETI ； 中 断 返 回三 、 PCB板 设 计如 下 图 ：德 州 科 技 职 业 学 院 青 岛 校 区 2006级 毕 业 论 文7PCB板 设 计五 、 程 序 调 试 及 说 明在 调 试 过 程 中 ， 出 现 了 很 多 问 题 。 首 先 ， 就 是 程 序 里 的