交通灯设计_毕业设计

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1、交通灯设计交通灯设计_ _毕业设计毕业设计本文由王彦莉贡献doc 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。-交通灯的单片机控制设计摘 要:交通灯安装在各个路口上，成为疏导交通工具有效的手段，单片机是微型计算机的一个重要分支，特别适用于控制领域，故又称为微控制器，对基于单片机 的交通灯控制系统进行了设计。 本系统采用美国 ATMEL 公司生产的单片机 AT89S52， 以及其它芯片来设计交通灯控制。实现了通过 AT89S52 芯片的 P1 口设置红、绿灯 点亮的功能，通过 AT89S51 芯片的 RXD、TXD 输入、输出设置北示时间。单片机系 统采用

2、的直流供电。系统功能为：以 MCS-51 系列单片机作为控制核心，设计并制 作交通灯控制系统，东西南北四个方向具有左拐、右拐、直行及行人 4 种通行指示 灯，用计时器北示路口通行转换剩余时间，在特种车辆如 119、120 通过路口时， 系统可自动转为特种车辆放行，其他车辆禁止通行状态。 在对系统功能分析的基础上，提出了三种设计方案，经比较，选择性能较优的 LED 动态循环北示方案进行了设计。设计包括硬件和软件两大部分。硬件部分包括 单片机最小系统、时间北示、交通灯北示三部分。选用 Atmel 公司的 AT89S52 单片 机作为控制核心，东西南北四个方向设置了 LED 时间北示和交通灯北示，时

3、间北示 采用三位 LED 北示器，交通灯北示则采用红绿双色高亮发光二极管来模拟。软件采 用了模块化的设计方法，主要分为主程序、定时器中断服务子程序、倒计时北示子 程序、交通灯模拟北示子程序四部分。 在实验板上制作了基于单片机的交通灯控制系统样机，对硬件和软件部分分别 进行了调试，再进行了软硬件联调，得到的交通灯控制系统样机实物，可圆满地完 成毕业设计任务书所要求的功能。关键词: 交通灯；单片机；AT89S52Design of traffic light control system based on SCMAbstract: Traffic light control system base

4、d on SCM (Single Chip Microcomputer) isdesigned in this paper. System requires that MCS-51 series SCM is used as CPU. Traffic light control system should be designed and made .There are four groups light which indicate to turn left, turn right, and go straight ahead and pedestrian access in east, we

5、st, north and south four directions. Timer shows traffic conversion remainder time. When special vehicles, such as 119,120 go through, the system can automatically allow special vehicles running and other vehicles is prohibited. Based on analysis of the system functions, three schemes are put forwar

6、d .By comparison, LED dynamic cycle display scheme has better functions and it is selected to be designed. The design includes hardware part and software part. Hardware has three parts .They are SCM system, LED time display, traffic lights. AT89S52 SCM is selected as control CPU. LED display and tra

7、ffic lights are set in east, west, north and south four directions. Three LED monitors are used to show time. Highlight and red-green two color traffic lights are used as traffic lights. Software is designed by module. It is divided into main program, timer interrupting service subroutine, LED displ

8、ay subroutine, traffic display subroutine. The model of traffic lights control system is made in experiment board. Hardware and software is debugged respectively, then hardware and software are combined and debugged .The model of traffic lights control system can meet the requirement of design task

9、book perfectly.Key words: Traffic light； SCM； AT89S52目录交通灯的单片机控制设计 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 1 概 述 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。1.1 课题研究背景与意义 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 1.2 课题设计内容 1 2 系统设计 2 2.1 设计方案论证 2 2. 系统硬件设计 3 2.2.1 控制模块 5 2.2.2 通行灯显示模块 6 2.2.3 时间显示模块 7 2.2.4 电源电路 7 2.2.5 单片机概述 8 2.2.6 硬件电路中器件选择 9 2.3 系统软件的设计 15 2.3

10、.1 主程序 15 2.3.2 定时中断服务程序 15 2.3.3 特种车中断服务程序 17 2.3.4 算法分析 18 3 系统调试 19 3.1 硬件调试 19 3.1.1 静态检查 19 3.1.2 通电检查 20 3.2 软件调试及软硬件联调 20 3.2.1 仿真器选择 20 3.2.2 仿真过程 20 3.2.3 通行灯输出调试 22 3.2.4 时间显示模块调试 233.2.5 特种车中断程序调试 24 3.2.6 脱机调试 24 3.2.7 实验结果 24 4 结 束 语 错误！未定义书签。 错误！ 未定义书签。 附 录 28附录 1 基于单片机的交通灯控制系统电路原理图 28

11、 附录 2 基于单片机的交通灯控制系统 PCB 图 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 附录 3 基于单片机的交通灯控制系统程序清单 28 附录 3 基于单片机的交通灯控制系统程序清单 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。交通灯的单片机控制设计1. 概述1.1 课题的研究背景与意义 随着经济的增长和人口的增加，人们生活方式不断变化，人们对交通的需求不 断增加。城市中交通拥挤、堵塞现象日趋严重，由此造成巨大的经济与时间损失。 资料显示，对日本东京 268 个主要交叉路口的调查估计表明：每年在交叉路口的时 间延误，折成经济报失为 20 亿美元；而在我国北京市，当早晚交通高峰时，交叉路 口处的

12、排队长度竟达 1000 多米，有的阻车车队从一个交叉路口延伸到另一个交叉路 口，这时一辆车为通过一交叉路口，往往需要半个小时以上，时间损失相当可观。 我国是一个历史悠久、人口众多的国家，城市数量随着社会的发展不断增多。 随着城市化进程的大大加快，诱发的交通需求急剧增长，供需矛盾不断激化，严重 的交通问题也随之而来。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解 决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制 与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组 成部分。 十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊，这一切要归 功于

13、城市交通控制系统中的交通灯控制系统。交通灯控制系统对于疏导交通流量、 提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果，使城市交通得以有效管理。 交通灯可以采用 PLC、单片机等控制方法。利用单片机实现对交通信号灯的实 时控制，只要采用一块单片机，加上简单的接口与驱动放大电路，即可实现，具有 成本低，可靠性高的特点。 1.2 课题设计内容 本课题对基于单片机的交通灯控制系统进行设计。以 MCS-51 系列单片机为控 制核心，设计并制作交通灯控制系统，用于十字路口的车辆及行人的交通管理。东 西南北四个路口具有左拐、右拐、直行及行人 4 种通行指示灯，并分别用计时器显 示路口通行转换剩余时间，在特种车辆如

14、 119、120 通过路口时，系统可自动转为 特种车辆放行，其他车辆禁止通行状态。 设计交通灯控制系统硬件电路与软件控制程序，对硬件电路与软件程序分别进行调试，并进行软硬件联调，要求获得调试成功的实物。2 系统设计2.1 设计方案论证 根据设计内容要求，提出了如下三种方案： 方案一：采用 AT89S52 单片机作为控制核心，采用四组高亮红绿双色二极管作 为东西南北四个路口的通行指示灯；采用四组 3 位 LED 数码管作为四个路口的通 行倒计时显示器，LED 显示采用动态扫描方式，以节省端口数。按以上系统构架设 计，单片机端口资源刚好满足要求。方案一设计框图如图-1 所示。图 2-1 方案一：采

15、用 LED 动态扫描的交通灯控制系统方案二：采用 AT89C2051 单片机作为控制器，通行倒计时显示采用 1616 点 阵 LED 发光管， 左拐、 右拐、 直行及行人 4 种通行指示也采用 1616 点阵双色 LED 发光管。方案二设计框图如图 2-2 所示，LED 点阵的列驱动采用 74LS595，用串行 端口扩展实现，行驱动采用 1/16 译码器 74LS154 动态扫描，译码器 74LS154 生成 16 条行选通信号线，再经过驱动器驱动对应的行线。每条行线上需要较大的驱动电 流，应选用大功率三极管作为驱动管。图 2-2 方案二：采用 1616 点阵 LED 发光管设计的交通灯控制系

16、统方案三： 采用 AT89C2051 单片机作为控制器， 通行倒计时及左拐、 右拐、 直行、 行人通行指示采用单块 LCD 液晶点阵显示器。 三种方案的特点比较如下：方案一具有电路简单，设计方便，显示亮度高，耗 电较少，可靠性高等特点；方案二的图案显示逼真，单片机占用端口资源少，缺点 是需要大量的硬件，电路复杂，耗电量大，不太适合于模型制作；方案三设计占用 单片机的端口最少，硬件也少，耗电也最少；虽然显示图案也很精美，但由于亮度 太暗，晚上还得开背光灯，不够实用。可见方案一优于其他两种方案，因此本设计 选用方案一：采用 LED 动态扫描的方案进行设计。 2. 系统硬件设计 系统由控制模块、通行灯显示模块、时间显示模块、电源模块四部分组成。 51 单片机引脚图如下：p0 口:双向 8 位三态态 I/O 口，访问外存时，作为低 8 位地址线，8 位双向数据 线。可分时