《毕业设计论文基于单片机的交通信号灯模拟控制系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文基于单片机的交通信号灯模拟控制系统设计（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、云南国防工业职业技术学院一、设计要求：交通信号灯模拟控制系统设计利用单片机的定时器定时，令十字路口的红绿灯交替点亮和熄灭，并且用LED数码管显示时间。用8051做输出口，控制十二个发光二极管燃灭，模拟交通灯管理。二、设计任务和内容：任务：设计一个能够控制交通十字路口十二盏交通信号灯的模拟系统。要求交通信号灯必须按照交通规则的模试来运行。内容：因为本课程设计是单片机交通灯的控制设计，所以要了解实际交通灯的变化情况和规律。假设一个十字路口为东西南北走向。初始状态O为东西红灯，南北红灯。然后转状态1东西红灯，南北绿灯通车。过一段时间转状态2南北绿灯灭，黄灯闪烁几次，东西仍然红灯。再转状态3，东西绿灯
2、通车，南北红灯。过一段时间转状态4，东西绿灯灭，闪几次黄灯，南北仍然红灯。最后循环至状态1。注意：双色LED是由一个红色LED管芯和一个绿色LED管芯封装在一起，公用负端。当红色正端加高电平，绿色正端加低电平时，红灯亮；红色F端加低电平，绿色正端加高电平时，绿灯亮；两端都加高电平时，黄灯亮。三、控制系统的总体要求：1执行程序时，初始态为四个路口的红灯全亮之后；2东西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮，东西路口方向通车；3延时一段时间后，东西路口的绿灯熄灭，黄灯开始延时并且开始闪烁，闪烁5次后，东西路口红灯亮，而同时南北路口的绿灯亮，南北路口方向开始通车；4延时一段时间之后，南北路口的绿灯熄灭，黄灯
3、开始延时并且丌始闪烁，闪烁3次之后，再切换到东西路口方向；之后重复2到4过程四、设计思想原理：(1)交道口模型如图所示：(2)交通灯控制规则如下：1)每个街口有左拐、右拐、直行及行人四种指示灯。每个灯有红、绿两种颜色。自行车与汽车共用左拐、右拐和直行灯。2)共有四种通行方式：车辆南北直行、各路右拐，南北向行人通行。南北向通行时间为1分钟，各路右拐比直行滞后10秒钟开放。南北向左拐、各路右拐，行人禁行。通行时间为1分钟。东西向直行、各路右拐，东西向行人通行。东西向通行时间为1分钟，各路右拐比直行滞后10秒钟开放。东西向左拐、各路右拐。行人禁行。通行时间为1分钟。3)在通行结束前10秒钟，绿灯闪烁
4、直至结束。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同新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。主要靠的是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用MSC-51系列单片机Inte18031和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8051芯片的Pl口设置红、绿灯燃亮时间的功能；显示时间直接通过
5、8255的PA、PB口输出；交通灯信号通过PC口输出；交通灯的点亮采用VT双向晶闸管来控制，直接采用220V交流电源驱动，系统实用性强、操作简单、扩展性强。关键词：单片机交通灯控制器设计实现要求目录摘要4引言6第1章 方案设计与论证71.1总体方案设计与比较7第2章系统硬件设计92.1总体设计92.2各功能模块硬件设计及实现92.2.1 交通灯四种通行模式及行车方向指示92.2.2行人通行指示及其实现122.2.3特种车检测及其实现122.2.4键盘与状态显示及其实现132.2.5主次干道单独时间设置功能142.2.6紧急情况处理功能及其实现142.2.7倒计时计数功能及其实现14第3章系统软
6、件设计153.1软件总体流程图153.2软件主要子程序流程163.2.1 紧急状态子程序163.2.2设置状态子程序163.2.3软件系统框图183.2.4交通信号灯的控制时序203.2.5交通信号模拟控制系统主程序213.2.6各芯片的介绍26第4章检测与测试294.1软硬件调试294.2交通信号灯模拟控制系统的原理图304.3设计的连线提示314.4模拟运行步骤32设计总结33参考文献34附录35引言随着我们经济社会的迅速发展，城市中的车辆急剧猛增。导致了城市中的交通事故频频发生。特别是在一些十字路口，事故现象尤为明显。这就要求各个城市的主要交通路口，必须得要有相应的交通信号灯。因为交通灯
7、是城市交通有序、安全、快速运行的重要保障，所以解决好交通信号灯控制问题就成为了重要环节。根据题目要求，设计中我们选用双色LED发光管比单色LED节省了空间，简化了设计，并把双色LED发光管排成箭头形状，作为直行和左右拐弯指示，形象直观；采用数字编码无线传输模式实现特种车辆检测，准确、可靠性高；可同时显示日期和时间，显示图文信息量大，更直观，可靠性高、抗干扰能力强。该系统还可根据交通拥挤情况分别设置主干道和次干道的通行时间，以提高效率，缓减交通拥挤。这样有利于缓解在城市当中出现的较为明显的下半高峰期。特别是在车辆较为集中的，流动量大的地方，它的设计优势更为明显。第1章方案设计与论证题目要求我们在
8、实现四种基本交通灯信息指示功能的基础上，实现倒计时时间显示、紧急情况处理、特种车放行等功能，如何选择有效方案至关重要！所以一定要在方案设计上思考到位。对各个设计方案进行论证、比较。最终选择一个最优方案作为设计。1.1总体方案设计与比较题目基本部分要求：(1)交通灯控制规则如下：1)每个街口有左拐、右拐、直行及行人四种指示灯。每个灯有红、绿两种颜色。自行车与汽车共用左拐、右拐和直行灯。2)共有四种通行方式：车辆南北直行、各路右拐，南北向行人通行。南北向通行时间为1分钟，各路右拐比直行滞后10秒钟开放。南北向左拐、各路右拐，行人禁行。通行时间为1分钟。东西向直行、各路右拐，东西向行人通行。东西向通
9、行时间为1分钟，各路右拐比直行滞后10秒钟开放。东西向左拐、各路右拐。行人禁行。通行时间为1分钟。3)在通行结束前10秒钟，绿灯闪烁直至结束。题目发挥部分要求：(1)有倒计时时间显示。(2)若交道口出现紧急情况，交警可将系统设置成手动：全路口车辆禁行、行人通行。紧急情况结束后再转成自动状态。(3)当有119、120等特种车辆通过时，系统自动转为特种车放行，其它车辆禁止状态。特种车辆通过15秒钟后，系统自动恢复，用模型车演示。(4)其它自选措施。根据题目基本部分要求，可以用4只双色LED发光管来指示左拐、右拐、直行及行人通行，如此设计电路简洁，编程和调试均方便，但是该方案欠直观形象，尤其是人行道
10、，并不是每个行人都能明白单只指示灯的含义。根据题目发挥部分当有119、120等特种车辆通过时，系统自动转为特种车放行，其它车辆禁止状态的要求，对特种车辆的检测方案很多，通常采用音频检测技术来识别。根据题目发挥部分其它自选措施的要求，考虑到系统中没要求有室内状态监视，也没要求人行道有图形和语音，多少有点不够全面和人性化。根据上述分析，综合考虑成本和器件的易得性，以及软硬件的结合，我们选用双色LED发光管并排成箭头形状，作为直行和左右拐弯指示，节省了空间，简化了设计，且形象直观。根据题目发挥部分其它自选措施的要求，我们增设了高分辨率(320240)大屏幕LCD作为系统输出，实时显示系统各种状态，同
11、时显示日期和时间，图文并茂，信息量大，可供警察在室内实时监视交通状况；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。图1-1系统总体设计框图第2章 系统硬件设计硬件设计是整个系统的基础，要考虑的方方面面很多，除了实现交通灯基本功能以外，主要还要考虑如下几个因素：系统稳定度；器件的通用性或易选购性；软件编程的易实现性；系统其它功能及性能指标；因此硬件设计至关重要。现从各功能模块的实现逐个进行分析探讨。2.1总体设计本设计以单片机为控制核心，采用主从双MCU结构，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
12、显示、行车方向指示、行人通行指示、特种车辆检测和倒计时模块等。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、时钟电路、复位电路等组成。行车方向指示采用双色LED发光管，排列成箭头状，可有两种颜色指示放行与禁止，形象直观。行人通行指示采用双色LED点阵，排列成人状，用两种颜色指示放行与禁止，结合软件可模拟行走和静止的“动画”，形象直观，简洁明了。特种车辆检测，采用语音和数据无线相结合，由发射器和接收器组成，发射器安装在模型车上，接收器安装在主控板上，非常可靠。系统还采用了专用时钟芯片1302，以减轻单片机的负担和提高时钟准确度。系统采用双数码管倒计时计数功能，最大显示数字99。2.2各功能模块硬件设计及实现2.2.1 交通灯四种通行模式及行车方向指示 按交通灯控制规则，每个街口有左拐、右拐、直行及行人四种指示灯。每个灯有红、绿两种颜色。交道口模型如下图2-1所示：
