《毕业设计（论文）基于单片机的交通灯模拟控制设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）基于单片机的交通灯模拟控制设计（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、SHANDONG毕业设计说明书基于单片机的交通灯模拟控制设计学 院： 理学院 专 业： 光信息科学与技术 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2012 年 6 月摘要现代交通中交通灯作为一个组成部分是非常重要的，好的交通灯设计系统对城市有至关重要的影响，它可大大提升城市交通运输效率，降低事故发生率。该设计的控制系统我选用单片机，原因是考虑到了单片机的通用性和廉价性，在此基础上再扩展设计基本的外围电路，利用C语言编写程序代码，然后利用KEIL生成可用文件，再利用Proteus进行仿真设计。目前存在很多单独功能的设计，所以我的工作重点是将各个功能程序的有机结合及各功能电路的整体连接使这些独自的设计能
2、整合在一起并正常运行，仿真成功后即可进行实物设计。本系统除了可实现最基本的交通灯功能以外，还设计了高低峰分时段控制方案从而可应对不同时段的不同交通状况，城市的交通车流量往往能够在早晚时段达到最大，分时控制对于提高城市的交通效率有非常重要的作用。关键词： 单片机；交通灯；模拟控制；倒计时Abstract Traffic lights as an integral part of Modern transportation is very important, a good traffic light design system has a crucial impact on the city ,
3、it can greatly enhance the efficiency of urban transport and can reduce the accident rate. I chose to use the microcontroller as the control system in this design for taking into account the versatility and affordability of the microcontroller. On this basis, we expanded to design a basic peripheral
4、 circuits, using C language code and then use KEIL to generated available files, using the Proteus to make simulation design. There are many individual features of the design currently, so my focus is to combine various functional program and connect each functional circuit together. Only on this wa
5、y they could run well. If the simulation is successfully made, we can make a physical design. In addition to basic traffic lights, we also designed the control program of high and low peak time periods in order to respond to different periods of different traffic conditions, the citys traffic often
6、reaches the maximum in the morning and evening hours, time-sharing control for improving the transport efficiency of the city has a very important role.Keyword: Microcontroller; Traffic lights; Analog control; Countdown目录摘要IABSTRACTII目录III第一章 概述11.1 课题的目的意义11.2 国内外研制状况11.3 任务要求2第二章 设计方案分类及选择32.1 基于C
7、PLD法交通灯设计32.2 基于PLC法交通灯设计32.3 基于单片法交通设计42.4 中规模数字集成电路法4第三章 硬件系统设计73.1 设计思路及硬件框图73.2 单片机最小系统83.3 倒计时显示电路113.4 LED指示电路123.5 强通强断电路143.6 4.5V稳压工作电源14第四章 软件设计154.1 主程序流程图154.2 子程序框图（中断程序）16第五章 系统仿真与调试175.1 Proteus系统仿真175.2 仿真结果185.3 测试及结果分析19第六章 总结20致谢21参考文献22附录24第一章 概述1.1 课题的目的意义交通灯控制系统的出现是人类发展历史上的一次重大
8、进步，对人类的聚居生活，产生了重要而深远的影响，它使交通得以有效管制。对于交通流量的疏导，道路通行能力的提升，交通事故的减少具有显著效果。交通灯主要采用超高亮度红、绿、黄色LED灯, 这因为采用LED信号灯既可靠性高又节能，所以在全国范围内，它使得交通信号灯正在得以快速更替，也因此市场需求量很大，具有很好的市场机会。目前我国经济迅速发展，汽车数量也迅速上增，城市道路日渐拥挤，交通拥塞已发展成为一个国际性的问题。在这种境况下，当前的主要任务便是能够开发出真正适合我国自身特点的智能信号灯控制系统。交通控制工程的重要研究课题之一便是对交叉口实行科学的管理与控制，这是保障交叉口的交通安全和充分发挥交叉
9、口良好通行能力的重要措施，是解决城市交通运输问题的最有效途径。所以，设计和完善我国现有的交通灯控制系统已成为当务之急。1.2 国内外研制状况目前交通灯的设计方案有很多。有应用CPLD设计实现交通信号灯控制器方法、有应用PLC实现对交通灯控制系统的设计、有应用单片机实现对交通信号灯设计的方法。目前，国内的交通灯设计一般是在十字路处的醒目位置用红、绿、黄3个三种颜色的指示灯，再加上一个显示倒计时的计时器模块来控制车行。对于一般情况下的行车安全，车辆分流具有重大作用，但根据实际行车过程中出现的情况，还存在以下缺点：(1)两车道的车辆轮流放行时间不应该或不应一直相同，在十字路口，经常在某些时刻一个车道
10、车辆较多设为主干道，放行时间应该长些；另一车道车辆较少为副干道，放行时间应该短些。(2)两条干道的红绿时间不能随时间的改变而修改。针对这些问题，国内外经长时间的课题研究设计发展了智能交通灯,并且国外智能交通灯的发展已相当成熟。图1-1 交通灯示意图1.3 任务要求目前随着单片机技术的飞速发展，目前广泛采用的方法是利用单片机技术对交通灯进行智能化管理。本设计就是采用AT89S52单片机以及其它芯片和外围功能电路来设计交通灯控制器，实现了根据实际车流量分时段控制红、绿灯点亮的功能，以及倒计时现实的功能。具体功能说明如下：(1): 基本功能（主功能）。选用AT89S52单片机来实现，交通信号灯控制器
11、件的外部输出信号为东西两个方向通行红、黄、绿灯共6个驱动信号；编程使得十字路口的红、绿灯交替点亮；在两个方向通行交换时，黄灯提醒。用八段数码管器件作为时间显示。(2): 紧急状况。在发生突发事件的时候启动紧急状态，全部红灯亮。这种状态主要适用于例如救护车，军车执行任务时候使用。(3): 分时段控制，基于一天中存在有得时间端南北和东西车流量差别较大，放行时间应有区别，所以设计控制电路。第二章 设计方案分类及选择2.1 基于CPLD法交通灯设计基于CPLD芯片进行十字路口的交通灯的控制，是用CPLD作为交通灯控制系统的主控芯片，采用VHDL语言编写控制程序。CPLD具有的可重复编程和在动态系统的重
12、构特性，对于数字系统设计的灵活性和通用性具有重大的提高，但它的处理复杂，造价较高。红、绿、黄灯主控制器定时计数器置数器译码器显示器特殊情况红、绿、黄灯图2-1 CPLD法交通灯控制系统2.2 基于PLC法交通灯设计PLC可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术，自动控制技术和通讯技术发展而来的，具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点。但造价较高，适用于复杂大面积网络应用。输入接口部件中央处理单元CPU板电源部件输出接口部件现场信号受控单元图2-2 PLC法交通灯控制系统 2.3 基于单片法交通设计近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正不断深入，同时带动传统检测控制技术日益更新，在实
13、时检测和自动控制的单片机应用系统中它往往作为核心部件来使用，利用单片机设计交通灯具有设计周期短、可靠性强、操作简单、维护方便、扩展功能强等优点。急停按键重启按键AT89S52单片机锁存电路指示灯电路倒计时显示电路图2-3 单片机法交通灯系统2.4 中规模数字集成电路法利用中规模数字集成电路实现：交通灯定时控制器的原理框图：由状态控制器、状态译码器、减法计数器、秒信号发生器等组成。信号发生器主干道信号灯状态译码器状态控制器译码，显示减法计数器置数控制支干道信号灯红灯闪烁控制图2-4 中规模数字集成电路状态控制器主要用于记录十字路口交通灯的工作状态，通过状态译码器分别点亮相应状态的信号灯。秒信号发
14、生器产生整个定时系统的时基脉冲，通过减法计数器实现减计数，控制每一种工作状态的持续时间。减法计数器的回零脉冲使状态控制器完成状态转换，同时状态译码器根据系统下一个工作状态决定减法计数器下一次减计数的初始值。减法计数器的状态由BCD译码器译码、数码管显示。在黄灯亮期间，状态译码器将秒脉冲引入红灯闪烁控制电路，红灯闪烁。方案选择及设计:本设计在实现相应功能的时候主要是考虑到现有的条件及应用范围，采用高度成熟的AT89S52单片机作为CPU的解决方案，同时采用用性能优良的LED灯和双位数码管作为显示模块，软件则使用了移植性好的C语言进行编程。从现实功能需求上来看，已经可以满足实际需要。单片机作为已经
15、发展了30多年的成熟产品，虽然很多优势正在逐渐弱化，让位于更加先进的芯片系统。但是它作为一个成熟的设计方案还是在很多领域能够发挥重大作用的。因此我选择方案四作为设计方向，并做出了如下工作。现规定如下状态：（1）：基本状态。S1：南北方向车辆通行，东西方向、南左转到西、北左转到东、西左转北、东左转南禁行，东西方向人行道通行、南北方向人行道禁行。S2：东西方向车辆通行，南北方向、南左转到西、北左转到东、西左转北、东左转南禁行，南北方向人行道通行、东西方向人行道禁行。S3：南左转西、北左转东车辆通行，南北方向、东西方向、西左转北、东左转南车辆禁行，南北方向、东西方向人行道禁行。S4：西左转北、东左转南车辆通行，南北方向、东西方向、南左转西、北左转东车
