基于單片機的交通燈控制電路設計畢業(yè)論文

1、畢業(yè)論文畢業(yè)論文設計設計論文題目：基于單片機的交通燈控制電路設計學生姓名：董仁龍學 號：1114010205所在院系：電氣信息工程學院專業(yè)名稱：自動化屆 次：2021 屆指導教師：井田目 錄摘 要： .11設計任務要求及目的 .2.2.2.22設計思路 .32.1 設計原理：.3.33交通燈控制系統(tǒng)的硬件設計 .4.4.5.8.84系統(tǒng)軟件程序的設計 .115課程設計心得體會 .126.參考文獻 .137.附錄： .148.致謝 .19基于單片機的交通燈控制電路設計 學生：董仁龍指導老師：井田淮南師范學院電氣信息工程學院摘要:實現(xiàn)這井然秩序靠的是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)的交通信號燈控制方式很多

2、。 本系統(tǒng)采用 MSC-51 系列單片機 ATSC51 和可編程并行 I/O 接口芯片 80C51 為中心器件來設計交通燈控制器，完成對 A 、B 道上均有車輛要求通過時各自順時放行；在一道有車而另一道無車和有緊急車輛要求通過時，系統(tǒng)做出正確應急控制。 本系統(tǒng)實用性強、操作簡單、擴展功能強。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往作為一個核心部件來使用，本系統(tǒng)還應根據(jù)具體硬件結構軟硬件結合加以完善。關鍵詞: MSC-51 系列單片機 ATSC51；交通燈控制器；I/O 接口芯片1設計任務要求及目的1單片機最小系統(tǒng)的焊制并以其為核心，設計并制作一個交通燈控制系統(tǒng)。2按設計要求學習并使用

3、Proteus軟件繪制電路圖。3編寫相應程序，按要求實現(xiàn)相應的控制。4已編寫的程序用Proteus仿真，對程序進行反復測試。5按要求撰寫畢業(yè)設計報告。1A 通道和 B 通道上均有車輛要求通過時，A、B 通道輪流放行。A 通道放行 5 分鐘調試時改為 5 秒鐘 ，B 通道放行 4 分鐘調試時改為 4 秒鐘 。2一通道有車而另一通道無車實驗時用開關 K0 和 K1 控制 ，交通燈控制系統(tǒng)能立即讓有車道放行。3有緊急車輛要求通過時，系統(tǒng)要能禁止普通車輛通行，A、B 通道均為紅燈，緊急車由 K2 開關模擬，有緊急車時 UINT0 為高電平。4綠燈轉換為紅燈時黃燈亮 1 秒鐘。1使學生根本了解電子元器，

4、并掌握各個器件對物理量的的識別和檢測方法。 2提高學生的動手能力，并在實踐中穩(wěn)固升華理論知識。 3熟練掌握應用相應軟件如 Proteus 等對電路的設計和仿真。4在熟練掌握單片機的根本原理同時能將其應用于系統(tǒng)的設計中。提高學生的動手能力和興趣，激發(fā)自主學習意識并在理論知識和實際應用中使創(chuàng)新意識得到培養(yǎng)。2設計思路2.1 設計原理：本次畢業(yè)設計是基于單片機的道路交通燈系統(tǒng)的設計，需要掌握 KEIL 及 Proteus等仿真軟件以及使用，在開始畢業(yè)設計的時候我們要理解并熟練掌握單片機的根本原理和使用、開發(fā)技巧。根據(jù)設計任務要求選擇適宜的電子器件，根據(jù)所需要實現(xiàn)的功能編寫程序，之后進行軟件仿真運行聯(lián)

5、調，驗證系統(tǒng)是否真正能完成相應功能，完成預期效果。經(jīng)過方案比照篩選，可以選用 AT89C52 單片機及外圍器件構成最小控制系統(tǒng)，12 個發(fā)光二極管分成 4 組紅綠黃三色燈構成信號燈指示模塊，8 個 LED 東西南北各兩個構成倒計時顯示模塊，車流量檢測傳感器采集流量數(shù)據(jù)，光敏傳感器捕獲違規(guī)信號，假設干按鍵組成時間設置和模式選擇按鈕和緊急按鈕等，以及用 1 個蜂鳴器進行報警。1溫度計設計系統(tǒng)流程圖單片機設計交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機直接控制信號燈的狀態(tài)變化，根本上可以指揮交通的具體通行，當然，接入 LED 數(shù)碼管就可以顯示倒計時以提醒行使者，更具人性化。本系統(tǒng)在此根底上，參加了違規(guī)檢測電路和車流量

6、檢測電路為單片機采集數(shù)據(jù)，單片機對此進行具體處理，及時調整控制指揮，為了超越視覺指揮的局限性，同時接上蜂鳴器，在聽覺上加強了指揮提醒作用。程序設計流程圖據(jù)圖 1 所示。單片機AT89S52紅黃綠信號燈8 級 LED 數(shù)碼管顯示車流量傳感器最小系統(tǒng)外圍接口按鍵控制蜂鳴器圖示 1 設計流程圖3交通燈控制系統(tǒng)的硬件設計本系統(tǒng)以單片機為核心，組成一個集車流量采集、處理、自動控制為一身的閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電路由車流量檢測電路、單片機、違規(guī)檢測電路，狀態(tài)燈，LED 顯示，按鍵，蜂鳴器組成。其中 P0，P1，用于送顯兩片 LED 數(shù)碼管，P2 用于控制紅綠黃發(fā)光二極管，XTAL1 和 XTAL2 接入晶

7、振時鐘電路，REST 引腳接上復位電路，P3.2 即INT1 接違規(guī)檢測電路和緊停東西時間設置鍵 J，P3.3 即 INT1 接車流量檢測電路，P3.6接南北時間設置鍵 S，P3.7 接自動模式選擇返回鍵 F，P3.4 接蜂鳴器。AT89S52 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內含 8k Bytes ISP 的可反復擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準 MCS -51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結構，芯片內集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，功能強大的微型計算機的 AT8

8、9S52 可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。AT89S52 具有如下特點：40 個引腳，8k Bytes Flash 片內程序存儲器，256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器RAM ，32 個外部雙向輸入/輸出I/O口，5 個中斷優(yōu)先級2 層中斷嵌套中斷，2 個 16 位可編程定時計數(shù)器,2 個 全雙工串行通口,此外，AT89S52設計和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設置省電模式?？臻e模式下，CPU 暫停工作，而 RAM 定時計數(shù)器，串行口，外中斷 系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有PDI

9、P、TQFP 和 PLCC 等三 種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。圖示 2 AT89S52 引腳圖系統(tǒng)上電或手動復位之后，系統(tǒng)等待模式選擇設置鍵按下，模式分兩種：紅綠燈時間自動和紅綠燈時間設置。假設此時 F 鍵按下，那么設置為自動模式，假設此時按下的是 S 鍵，那么設置為時間設置模式，依次按 S 假設干次，J 鍵假設干次可設置好兩個方向的紅綠燈時間，再按 F 鍵確認。其實這個過程就是將存儲時間值的存放器進行設置，以及標志是否要進行車流量檢測及調整。接下來，系統(tǒng)必須先顯示狀態(tài)燈及 LED 數(shù)碼管，將狀態(tài)碼值送顯 P2 口，將要顯示的時間值的個位和十位分別送顯 P0 和 P1 口，在此同時以 5

10、0ms 為周期，用軟件方法計時 1 秒，到達 1s 就要將時間值減 1，刷新 LED 數(shù)碼管。時間到達一個狀態(tài)所要全部時間，那么要進行下一狀態(tài)判斷及銜接，并裝入次狀態(tài)的相應狀態(tài)碼值以及時間值，當然，還要開啟兩個外部中斷，其一為違規(guī)信號或禁停信號輸入，一旦信號有效，中斷開始，進入中斷效勞子程序，開啟蜂鳴器禁止全部通行，當按下 F 鍵，中斷結束返回。其二為車流量檢測信號輸入，假設檢測到車輛經(jīng)過，進入相應的中斷子程序，將存儲車流量的存放器加 1，然后中斷結束返回。每滿一個狀態(tài)循環(huán)周期，假設為自動模式，那么須將檢測到的車流量數(shù)據(jù)處理一次，判斷兩個方向的交通輕重緩急狀況，再調整下次狀態(tài)循環(huán)的紅綠燈時間，

11、以到達自動控制的目的。如圖 3 所示。圖 3 基于單片機的交通燈控制系統(tǒng)電路圖圖 4 單片機小系統(tǒng)的根本組成及硬件圖為到達對紅綠燈的時間控制，需要對道路上的車流量進行精確檢測。本次設計采用用一種手動的操作方式，即車流量的檢測電路用撥斷開關來代替。其根本思路是：當車流量大時，有撥斷開關送出一個高電平。另外，再單片機和坡度按開關之間加了光電隔離?；诠怆姼綦x的作用，再加上撥斷開關和 LED，為了防止干擾信號，可以參加光電耦合器。如圖，當開關狀態(tài)如下圖時，LED 點亮，同時低電平被單片機捕獲。當開關撥下時 LED 熄滅，同時高點平被單片機捕獲，這樣單片機通過捕獲的電平狀態(tài)會做出相應的控制，與 LED

12、 的狀態(tài)即車流量的狀態(tài)互相配合協(xié)調。電路上電后，進入普通模式。按 K0 時，A 通道通車，按 K1 時，B 通道通車。按 K2時，所有道禁行，按恢復后，電路進入普通模式。 圖 5 外圍電路工作原理及系統(tǒng)硬件圖圖 6 外圍電路工作原理軟件仿真圖4系統(tǒng)軟件程序的設計全部控制程序實際上分為假設干個模塊：鍵盤設置處理程序，狀態(tài)燈控制程序，LED 顯示程序，消抖動延時程序，次狀態(tài)判斷及處理程序，急?；蜻`規(guī)判斷程序，中斷效勞子程序，車流量計數(shù)程序，紅綠燈時間調整程序等。整個軟件程序方面主要分兩大局部：按鍵處理程序以及 50ms 掃描程序。流程圖如圖 6。圖 7 系統(tǒng)總的流程圖5課程設計心得體會本次對交通燈

13、的畢業(yè)設計，使我對單片機的設計有進一步的了解，我發(fā)現(xiàn)單片機課程設計重點就在于軟件算法的設計，需要有很巧妙的程序算法，這些只有我們去試著做了，才能真正的掌握，只學習理論有些東西是很難理解的并且意識到要理論聯(lián)系實際，把我們所學的理論知識用到實際當中，程序只有在經(jīng)常的寫與讀的過程中才能提高，這就是我在這次課程設計中的最大收獲。要設計一個電路總要先用仿真仿真成功之后才實際接線的。但是最后的成品卻不一定與仿真時完全一樣，因為，再實際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且，在仿真中無法成功的電路接法，在實際中因為芯片本身的特性而能夠成功。所以，在設計時應考慮兩者的差異，從中找出最適合的設計方法。從本次實踐首

14、先，穩(wěn)固了單片機根底理論知識。這次課程設計主要是單片機設計的一些相關知識，在整個實習過程中，都離不開對單片機技術課程知識的再學習。我在最開始，就先將實習用到的知識通過翻閱數(shù)電書回憶了一遍，這樣的回憶讓我對知識的理解更加透徹，對后來的快速設計起了很好的鋪墊作用。而且還參考了數(shù)字電路實驗指導書， 關于芯片的管腳，里面有清晰的描述。其次，學會用 LED、單片機、導線等組裝各種功能的電路。雖然這不是第一次用電路板，因為之前的課內實驗也用過，但當時的運用也只是插些集成模塊和電阻電容之類的，用了電路板的很小局部。最后是理論聯(lián)系實際。據(jù)老師介紹，這是大學里一次比擬大型的動手實踐時機。課程設計，通過選擇的題目

15、，根據(jù)要求，運用所學知識將其付諸實踐來完成。這并不是在課堂上的單純聽懂，或者課后看書過程中的深入理解，這需要的是一種理論聯(lián)系實踐的能力。理論知識往往都是在一些理想狀態(tài)下的假設論，而實際的動手操作那么完全不同，需要考慮實際中的很多問題。有些知識在理論上可能完全沒錯但到了實際中那么不然?？偠灾?，在本次課程設計中收獲最大的就是-學會從不同角度思考同一個問題，提出不同的解決方案，從而提高解決實際問題的能力。6參考文獻:1楊十元.模擬系統(tǒng)故障診斷與可靠性設計，清華人學出版社，2004 2童詩白.模擬電子技術根底，高教出版社，2006 3周航慈.單片機應用程序設計技術，北京航空航大大學出版社，2005

16、4李剛.ADuC812 系列單片機原理和應用技術，北京航空航天山版社，2005 5胡誕康.在線測試技術的開展與展望，計量與測試技術，20016星河科技開發(fā)公司，印刷電路板在線測試系統(tǒng)的開展與應用，電子標準化與測量，20037季華.PCB 測試技術的綜合利用，電子產(chǎn)品世界，2007-12 8鮮壇.組裝測試技術應用前景分析，世界電子元器件，2021-1 9張金敏.基于單片機控制的智能電阻電容在線測試儀，甘肅科技，2006 10莊紹雄王濟浩張迎春.智能阻容在線測試技術，山東工業(yè)大學學報，11陳國順陳春沙王格芳等.通用電路板在線測試儀設計與開發(fā)，儀器儀表學報，2001 12Nancy Hplland.

17、Automated Instruments Smooth Rapid Test System Development.Test & Measurement World,AUGUST 2001 13盧育強.如何設定 ICT 的上下限，電子生產(chǎn)設備，2003 142-143 14趙悅 沈青松 終玉軍.路板的測試技術，遼寧工學院學報，2021-1 15程亞黎 曾周末.電路故障自動測試與診斷系統(tǒng)，中國儀器儀表，200716張毅坤. 單片微型計算機原理及應用，西安電子科技大學出版社 199817187附錄：#includesbit ared=P27;sbit ayellow=P26;sbit a

18、green=P25;sbit bred=P24;sbit byellow=P23;sbit bgreen=P22;sbit key0=P35;sbit key1=P36;sbit key2=P37;sbit jinji=P34;sbit fuwei=P17;unsigned char shijian=0,shanshuo=0,xuanzeshu=1; void main() TMOD=0X01; IE=0X82; TR0=1; P2=0X00; while(1) if(key0=0) TR0=0;ared=0;bred=1;ayellow=0;byellow=0;agreen=1;bgreen

19、=0; jinji=1; if(key1=0) TR0=0;ared=1;bred=0;ayellow=0;byellow=0;agreen=0;bgreen=1; jinji=1; if(key2=0) TR0=0;ared=1;bred=1;ayellow=0;byellow=0;agreen=0;bgreen=0; jinji=0; if(fuwei=0) TR0=1; jinji=1; xuanzeshu=1; void t0int() interrupt 1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256;switch(xuanzeshu)

20、case 1: ared=0;ayellow=0;agreen=1; bred=1;byellow=0;bgreen=0; if(+shijian!=100) return; shijian=0;xuanzeshu=2; break; case 2: if(+shijian!=8) return; shijian=0;ayellow=1;agreen=0; if(+shanshuo!=4) return; shanshuo=0; xuanzeshu=3; break; case 3: ared=1;ayellow=0;agreen=0;bred=0;byellow=0;bgreen=1; if(+shijian!=80) return; shijian=0; xuanze