《交通灯毕业设计论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《交通灯毕业设计论文（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要本系统由单片机系统、键盘、LED显示、交通灯演示系统组成。系统包括 人行道、左转、右转、以及基本的交通灯的功能。系统除基本交通灯功能外，还 具有倒计时、时间设置、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间以及根据 具体情况手动控制等功能。随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们 的关注。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。关键词：单片机；交通灯；控制器引言近年来，随着我国国民经济的快速发展，我国机动车辆发展迅速，而城镇
2、道 路建设由于历史等各种原因相对滞后，交通拥挤和堵塞现象时常出现。如何让利 用当今计算机和自动控制技术，有效地疏通交通，提高城镇交通路口的通行能力， 减少交通事故是很值得研究的一个话题。目前，国内的交通灯一般设在十字路口， 在醒目位置用红绿黄三种颜色的指示灯再加上一个倒计时的显示计时器来控制 行车。我国交通法规也对交通指挥信号灯做出规定：（1）绿灯亮时，准行车辆，行人通行，但转弯的车辆不准妨碍执行的车 辆和被放行的行人通行。（2）黄灯亮时，不准车辆行人通行，但已越过停止线的车辆和已进入人 行横道的行人，可以继续通行。（3）红灯亮时，不准车辆，行人通行。（4）绿色箭头灯亮时，准行车辆按箭头所示方
3、向通行。（5）黄灯闪烁时，车辆行人在确保安全的原则下可以通行。信号灯的出现，使交通得到有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能 力和减少交通事故有明显效果。目录摘要2Abstract3引言4第一章方案论证与设计5第二章系统硬件设计7第三章系统软件流程图设计12第四章系统软件程序设计16第五章系统仿真21第六章调试与功能说明22附录整机电路图23结束语24致谢25参考文献26第一章方案论证与设计本设计以单片机为核心，以LED数码管作为倒计时指示，根据设计的要求我 们考虑了各功能模块的几种设计方案，以求最佳方案，实现实时显示系统各种状 态，系统还增设了根据交通拥挤情况可分别设置主干道和次干道的通
4、行时间，以 提高效率，缓减交通拥挤。系统总体设计框图如图1-1所示。交通灯控制的框图如下图所示，主要有控制电路、按键电路、晶振电路、复 位电路、显示电路、电源电路等电路组成。图1-1系统总体设计框图一. 电源提供方案为使模块稳定工作，须有可靠电源。本次设计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。该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，选择第二种方案。二. 显示界面方案该系统要求完成倒计时功能。基于上述原因，
5、本次设计考虑了两种方案：方案一：完全采用点阵式LED显示。这种方案功能强大，可方便的显示各种 英文字符，汉字，图形等，但实现复杂，且须完成大量的软件工作。方案二：完全采用数码管显示。这种方案优点是实现简单，可以完成倒计时 功能。缺点是功能较少，只能显示有限的符号和数码字符。根据本设计的要求， 方案二已经满足了要求，所以本次设计采用方案二以实现系统的显示.三.输入方案这里同样讨论了两种方案：方案一：采用8155扩展I/O 口、键盘及显示等。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I/O 口线上接上按键开关。因为设
6、计时精简和优化了电路， 所以剩余的端口资源还比较多。由于该系统是对交通灯及数码管的控制，只需用单片机本身的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。第二章系统硬件设计一. 总体设计本设计以单片机为控制核心，采用模块化设计，共分以下几个功能模块：单 片机控制系统、键盘及状态显示、倒计时模块等。单片机作为整个硬件系统的核心，它既是协调整机工作的控制器，又是数据 处理器。它由单片机振荡电路、复位电路等组成。键盘及状态显示，开关键盘输入交通灯初始时间，通过单片机P1输入到系统。系统采用双数码管倒计时计数功能，最大显示数字99。在交通情况比较特殊的情况下，可以通过K1、K2、K
7、3三个按键对对交通灯 进行控制。二. 单片机基本结构1. MCS-52单片机内部结构8052单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/ 计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控 制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：2. 中央处理器：中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处 理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作， 完成运算和控制输入输出功能等操作。3. 数据存储器(RAM)8052内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是 统一编址的，专用寄
8、存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用 于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运 算的中间结果或用户定义的字型表。I程序存储器I 数据存储器I I定时计数器I图2-1单片机8051的内部结构4. 程序存储器（ROM）:8052共有4096个8位掩膜ROM,用于存放用户程序，原始数据或表格。5. 定时/计数器：8052有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控 制程序转向。6. 并行输入输出（I/O） 口：8052共有4组8位I/O 口（P0、P1、P2或P3），用于对外部数据的传输。7. 全双工串行口：8052内置一个全双工
9、串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串 行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。8. 中断系统：8052具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个 串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。9. 时钟电路：8052内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时 序，但8051单片机需外置振荡电容。10. MCS-52的引脚说明：MCS-52系列单片机中的8031.8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP 结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振 荡器的时钟线两根，4组8位
10、共32个I/O 口，中断口线与P3 口线复用。现在我 们对这些引脚的功能加以说明：11. MCS-52的引脚说明：MCS-52系列单片机中的8031.8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振 荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O 口，中断口线与P3 口线复用。如图2-2 所示，现在我们对这些引脚的功能加以说明：P1. 0 Pl. 1 P1. 2 P1. 3 P1.4 P1. 5 P1.6 P1. 7 RST KKD/P3. 0 TXD/P3. 1 IBT0/P3. 2 IBT1/P3. 3 T0/P3. 4
11、 T1/P3. 5 m/P3. 6 EB/P3. 7 XT AL 2 XTAL1匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚678g10111213141516174?39383736353433323130292827262524图疆单片匚19Vcc P0. P0. P0. P0.0 /ADO 1/AD1 2/AD2 3/AD3P0. 4/AD4 P0. 5/AD5 P0. 6/AD6 P0. 7/AD7 EA/VPPALE/PTO PESN P2. 7/A15 P2. 6/A14 P2. 5/A13P2. 4/Al 2 P2. 3/A11引1脚图-2/A10 P2. 1/A3Pin9:RESET/V
12、pd复位信号复用脚，当801通电，时钟电路开始工作，在RESET 引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计 数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H，其它专用 寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始 执行程序。然而，初始复位不改变RAM （包括工作寄存器R0-R7）的状态，8052 的初始态。8052的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图4。此外，RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内 部RAM的数据不丢失。三.单片机最小系统1.时钟电路
13、如图2-3所示XTAL2C2C1I XTAL1图2-3时钟电路XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡 器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。内部方式时，时钟发生 器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。晶振的频率可以在 1MHz-24MHz内选择。电容取30PF左右。系统的时钟电路设计是采用的内部方式， 即利用芯片内部的振荡电路。AT89单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益 反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大 器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接
14、晶体谐振器 以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的 值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定 性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的晶体振荡器的值为 12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为22 mF。在焊接刷电路板时， 晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地 保证震荡器稳定和可靠地工作。2.复位电路在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此 引腿时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。复位 后P0-P3 口均置1引脚表现为高电平
15、，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部 清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的00H处开始运行程序。复 位是由外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引脚RST通过一个斯密特 触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期 的S5P2，由复位电路采样一次。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式，此电路系统采用的是上电与按钮复位电路。当时钟频率选用6MHz时，C取22p F，Rs约为200。，Rk约为1K。复位操作不会对内部RAM有所影响。常用的复位电路如图2-4所示：VCC+ C3-10uFR2RESET 3.LED显示电路00dp hILL 0600S.2K图2-4复位电路图GND显示器普遍地用于直观地显示数字系统的运行状态和工作数据，按照材料及 产品工艺，单片机应用系统中常用的显示器有：发光二极管LED显示器、液晶 LCD显示
