基于AT89C51單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).ppt

基于AT89C51單片機(jī)的 交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),1.1 項(xiàng)目概述 1.2 項(xiàng)目要求 1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1.4 硬件設(shè)計(jì) 1.5 軟件設(shè)計(jì) 1.6 系統(tǒng)仿真及調(diào)試,1.1 項(xiàng)目概述,隨著微控技術(shù)的口益完善和發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用不斷走向深入。它的應(yīng)用必定導(dǎo)致傳統(tǒng)的控制技術(shù)從根本上發(fā)生變革。它在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能儀表、機(jī)電一體化、家用電器等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，極大地提高了這些領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動(dòng)化控制。同時(shí)，伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，私家車(chē)、公交車(chē)的增加，無(wú)疑會(huì)給我國(guó)的道路交通系統(tǒng)帶來(lái)沉重的壓力，很多大城市都不同程度地受到交通堵塞問(wèn)題的困擾。下面以AT89 C51單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)出以人性化、智能化為目的的交通燈控制系統(tǒng)。 本項(xiàng)目主要從單片機(jī)應(yīng)用上來(lái)實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈智能化的管理，用來(lái)控制過(guò)往車(chē)輛的正?；\(yùn)作。,返回,1.2 項(xiàng)目要求,用AT89C51單片機(jī)控制一個(gè)交通燈系統(tǒng)，晶振采用12 MHz。設(shè)A車(chē)道與B車(chē)道交叉組成十字路口，A車(chē)道是主干道，B為支道。設(shè)計(jì)要求如下: (1)用發(fā)光二極管模擬交通信號(hào)燈; (2)正常情況下，A, B兩車(chē)道輪流放行，A車(chē)道放行50 s，另有5s用于警告;東西南北車(chē)道放行30 s，另有5s用于警告; (3)在交通繁忙時(shí)，交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)應(yīng)有手控開(kāi)關(guān)，可人為地改變信號(hào)燈的狀態(tài)，以緩解交通擁擠狀況。在B車(chē)道放行期間，若A車(chē)道有車(chē)而B(niǎo)車(chē)道無(wú)車(chē)，按下模擬開(kāi)關(guān)K1使A車(chē)道放行15s;在A車(chē)道放行期間，若B車(chē)道有車(chē)而A車(chē)道無(wú)車(chē)，按下模擬開(kāi)關(guān)K2使B車(chē)道放行15s。 (4)有緊急車(chē)輛通過(guò)時(shí)，按下開(kāi)關(guān)K3使A, B車(chē)道均為紅燈，禁止通行20s。,返回,1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì),交通燈控制系統(tǒng)主要控制A, B兩車(chē)道的交通，以AT89C51單片機(jī)為核心芯片，通過(guò)控制三色LED燈的亮滅來(lái)控制各車(chē)道的通行;另外通過(guò)3個(gè)按鍵來(lái)模擬各車(chē)道有無(wú)車(chē)輛的情況和有緊急車(chē)輛的情況。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，制定總體設(shè)計(jì)思想如下: 正常情況下運(yùn)行主程序，采用0. 5s延時(shí)子程序的反復(fù)調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種定 時(shí)時(shí)間。 一個(gè)車(chē)道有車(chē)而另一個(gè)車(chē)道無(wú)車(chē)時(shí)，采用外部中斷1執(zhí)行中斷服務(wù)程序，并設(shè)置該中斷為低優(yōu)先級(jí)中斷。 有緊急車(chē)輛通過(guò)時(shí)，采用外部中斷0執(zhí)行中斷服務(wù)程序，并設(shè)置該中斷為高優(yōu)先級(jí)中斷，實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷嵌套。,下一頁(yè),返回,1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì),1.3.1框圖設(shè)計(jì) 基于AT89C51單片機(jī)的交通信號(hào)控制系統(tǒng)由電源電路、單片機(jī)主控電路、按鍵控制電路和道路顯示電路幾部分組成，框圖如圖1.1所示。 1.3.2知識(shí)點(diǎn) 通過(guò)學(xué)習(xí)和查閱資料，本項(xiàng)目需掌握和了解如下知識(shí): +5 V電源原理及設(shè)計(jì)。(見(jiàn)附錄A) 單片機(jī)復(fù)位電路工作原理及設(shè)計(jì)。 單片機(jī)晶振電路工作原理及設(shè)計(jì)。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì),按鍵電路工作原理及設(shè)計(jì)。 驅(qū)動(dòng)電路74 LS07的特性及使用。 LED的特性及使用。 AT89C51單片機(jī)引腳。 單片機(jī)匯編語(yǔ)言及程序設(shè)計(jì)。,上一頁(yè),返回,1.4 硬件設(shè)計(jì),用12只發(fā)光二極管模擬交通信號(hào)燈，以AT89 C51單片機(jī)的P0控制這12只發(fā)光二極管，由于單片機(jī)帶負(fù)載的能力有限，因此，在P0口與發(fā)光二極管之間用74 L507作驅(qū)動(dòng)電路，P0口輸出低電平時(shí)，信號(hào)燈亮;輸出高電平時(shí)，信號(hào)燈滅。在正常情況和交通繁忙時(shí)，A, B兩車(chē)道的6只信號(hào)燈的控制狀態(tài)有5種形式，即P0口控制功能及相應(yīng)控制碼如表1.1所示。分別以按鍵K1, K2模擬A,B車(chē)道的車(chē)輛檢測(cè)信號(hào)，開(kāi)關(guān)K1按下時(shí)，A車(chē)道放行;開(kāi)關(guān)K2按下時(shí)，B車(chē)道放行;開(kāi)關(guān)K1和K2的控制信號(hào)經(jīng)異或取反后，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)(低電平有效)，通過(guò)外部中斷1向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求;因此產(chǎn)生外部中斷1中斷的條件應(yīng)是: ，可用集成塊74 LS266(如無(wú)74LS266，可用74LS86與74 LS04組合代替)來(lái)實(shí)現(xiàn)。,下一頁(yè),返回,1.4 硬件設(shè)計(jì),采用中斷加查詢(xún)擴(kuò)展法，可以判斷出要求放行的是A車(chē)道(按下開(kāi)關(guān)K1)還是B車(chē)道(按下開(kāi)關(guān)K2) 以按鍵K3模擬緊急車(chē)輛通過(guò)開(kāi)關(guān)，當(dāng)K3為高電平時(shí)屬正常情況，當(dāng)K3為低電平時(shí)，屬緊急車(chē)輛通過(guò)的情況，直接將K0信號(hào)接至 ( P3. 2)腳即可實(shí)現(xiàn)中斷0中斷。 綜上所述，可設(shè)計(jì)出基于AT89 C51單片機(jī)控制交通信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)的電路圖如圖1.2所示。 1.4.2元件清單 基于AT89C51單片機(jī)的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)元件清單如表1.2所示。,上一頁(yè),返回,1.5 軟件設(shè)計(jì),主程序采用查詢(xún)方式定時(shí)，由R2寄存器調(diào)用0.5s延時(shí)子程序的次數(shù)，從而獲取交通燈的各種時(shí)間。子程序采用定時(shí)器1方式1查詢(xún)定時(shí)，定時(shí)器定時(shí)50ms，R3寄存器確定50 ms循環(huán)10次，從而獲得0.5 s的延時(shí)時(shí)間。 有車(chē)車(chē)道放行的中斷服務(wù)程序首先要保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，因需要用到延時(shí)子程序和P0口，故需保護(hù)的寄存器有R3 , P0 , TH1和TL1，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)還需關(guān)中斷，以防止高優(yōu)先級(jí)中斷(緊急車(chē)輛通過(guò)產(chǎn)生的中斷)出現(xiàn)導(dǎo)致程序混亂。 開(kāi)中斷，由軟件查詢(xún)P3.0和P3.1口，判別哪一車(chē)道，再根據(jù)查詢(xún)情況執(zhí)行相應(yīng)的服務(wù)。待交通燈信號(hào)出現(xiàn)后，保持15s的延時(shí)，然后，關(guān)中斷，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，再開(kāi)中斷，返回主程序。,下一頁(yè),返回,1.5 軟件設(shè)計(jì),緊急車(chē)輛出現(xiàn)時(shí)的中斷服務(wù)程序也需要保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，但無(wú)須關(guān)中斷(因其為高優(yōu)先級(jí)中斷)，然后執(zhí)行相應(yīng)的服務(wù)，待交通燈信號(hào)出現(xiàn)后延時(shí)20 s，確保緊急車(chē)輛通過(guò)交叉路口，然后，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，返回程序。 1.5.1程序流程圖 交通信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)程序流程圖如圖1.3所示。 1.5.2程序清單 交通燈信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)程序清單如下:,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,1.5 軟件設(shè)計(jì),上一頁(yè),下一頁(yè),返回,1.5 軟件設(shè)計(jì),上一頁(yè),下一頁(yè),返回,1.5 軟件設(shè)計(jì),上一頁(yè),下一頁(yè),返回,1.5 軟件設(shè)計(jì),上一頁(yè),下一頁(yè),返回,1.5 軟件設(shè)計(jì),上一頁(yè),下一頁(yè),返回,1.5 軟件設(shè)計(jì),上一頁(yè),返回,1.6 系統(tǒng)仿真及調(diào)試,基于AT89 C51單片機(jī)的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)仿真過(guò)程參考附錄C。交通信號(hào)與控制狀態(tài)仿真結(jié)果如圖1.4、圖1.5、圖1.6、圖1.7，圖8. 8所示。 單片機(jī)系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是不能分開(kāi)的，許多硬件錯(cuò)誤是在軟件調(diào)試過(guò)程中被發(fā)現(xiàn)和糾正的。但通常是先排除明顯的硬件故障以后，再和軟件結(jié)合起來(lái)調(diào)試以進(jìn)一步排除故障?？梢?jiàn)硬件的調(diào)試是基礎(chǔ)，如果硬件調(diào)試不通過(guò)，軟件設(shè)計(jì)則無(wú)從談起。 硬件的調(diào)試主要是把電路各種參數(shù)調(diào)整到符合設(shè)計(jì)要求。先排除硬件電路故障，包括設(shè)計(jì)性錯(cuò)誤和公益性故障。一般原則是先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)。,下一頁(yè),返回,1.6 系統(tǒng)仿真及調(diào)試,利用萬(wàn)用表或邏輯測(cè)試儀器，檢查電路中的各器件以及引腳是否連接正確，是否有短路故障。 先要將單片機(jī)AT89 S51芯片取下，對(duì)電路板進(jìn)行通電檢查，通過(guò)觀察看是否有異常，然后用萬(wàn)用表測(cè)試各電源電壓，這些都沒(méi)有問(wèn)題后，接上仿真機(jī)進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試觀察各接口線路是否正常。 單片機(jī)AT89 S51是系統(tǒng)的核心，利用萬(wàn)用表檢測(cè)單片機(jī)電源Vcc是否為(40腳)+5 V、晶振是否正常工作(可用示波器測(cè)試，也可以用萬(wàn)用表檢測(cè)，兩引腳電壓一般為1.82.3V)、復(fù)位引腳RST(復(fù)位時(shí)為高電平，單片機(jī)工作時(shí)為低電平)、EA是否為+5V(高電平)，這樣一來(lái)單片機(jī)就能工作了，再結(jié)合電路圖，檢測(cè)故障就很容易了。,上一頁(yè),返回,圖1.1 基于AT89C51單片機(jī)的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)框圖,返回,表1.1 交通信號(hào)與控制狀態(tài)對(duì)應(yīng) 關(guān)系,返回,圖1.2 基于AT8