交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計(論文)題目交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計 系(分院)電氣工程系學生姓名學號專業(yè)名稱電子信息工程技術(shù)專業(yè)指導教師年月日目目河南職業(yè)技術(shù)學院電氣工程系(分院)畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(論電子信息工程技術(shù)班級畢業(yè)設(shè)計(論文)選題的目的與意義國內(nèi)的交通燈一般設(shè)在十字路口，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈。加上一個倒計時的顯示計時器來控制行車。對于一般情況下的安全行車，車輛分流尚，但根據(jù)實際行車過程中出現(xiàn)的情況，還存在以下缺點：1.經(jīng)常出現(xiàn)的情況是某一車道車輛較多，放行時間應該長一些，另一車道車輛較少，放行時間應該短車道應采取的措施，例如，消防車執(zhí)行緊急任務(wù)通過時，兩車道的車都應停止，讓緊急車通過。交叉能夠?qū)崿F(xiàn)道路的最大通行效率。畢業(yè)設(shè)計(論文)的資料收集情況(含指定參考資料)畢業(yè)設(shè)計(論文)工作進度計劃接受任務(wù)日期年月日指導教師簽名：年月日年月日年月日系(分院)年月日畢業(yè)設(shè)計(論文)指導教師評閱意見表姓名學號性別男專業(yè)電子信息工程技術(shù)班級畢業(yè)設(shè)計(論文)題目交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計成績指導教師簽字年月日畢業(yè)設(shè)計(論文)答辯意見表姓名學號性別男專業(yè)電子信息工程技術(shù)班級畢業(yè)設(shè)計(論文)交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計題目地點地點職稱職稱學歷從事專業(yè)組長成員秘書答辯答辯小組組長簽名：成年月日交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計摘要：隨著人們社會活動日益增加，經(jīng)濟發(fā)展，汽車數(shù)量急劇增加，城市道路日漸擁擠，交通燈更加顯示出了它的功能，使得交通得到有效管制，對于交通疏導，提高道路導通能力，減少交通事故有顯著的效果。近年來，隨著科技的飛速發(fā)展，電子器件也隨之廣泛應用，其中單片機也不心元件，實現(xiàn)了通過信號燈對路面狀況的智能控制。從一定程度上解決了交通路口堵塞、車輛停車等待時間不合理、急車強通等問題。系統(tǒng)具有結(jié)應用前景。本模擬系統(tǒng)由單片機硬/軟件系統(tǒng)，兩位8段數(shù)碼管和LED燈顯示系統(tǒng)等組成，較好的模擬了交通路面的控制。關(guān)鍵詞：交通燈單片機AT89C51數(shù)碼管LED燈顯示前言近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制日新月益的更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應用對象特點的軟件結(jié)合，加以完善。交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。國內(nèi)的交通燈一般設(shè)在十字路口，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈。加上一個倒計時的顯示計時器來控制行車。對于一般情況下的安全行車，車輛分流尚能發(fā)揮作用，但根據(jù)實際行車過程中出現(xiàn)的情況，還存在以下缺點：1.經(jīng)常出現(xiàn)的情況是某一車道車輛較多，放行時間應該長一些，另一車道車輛較少，放行時間應該短些。2.沒有考慮緊急車通過時，兩車道應采取的措施，例如，消防車執(zhí)行緊急任務(wù)通過時，兩車道的車都應停止，讓緊急車通過?；趥鹘y(tǒng)交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計過于死板，紅綠燈交替是間過于程式化的缺點，智能交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計就更顯示出了它的研究意義，它能根據(jù)道路交通擁護，交叉路口經(jīng)常出現(xiàn)擁堵的情況。利用單片機控制技術(shù)．提出了軟件和硬件設(shè)計方案，能夠?qū)崿F(xiàn)道路的最大通行效率。中斷進入緊急狀態(tài)中斷進入緊急狀態(tài)相應交通燈發(fā)光LE智能交通圖1總體設(shè)計思路圖根據(jù)交通燈的具有的功能，將它主要分為三部分，包括數(shù)碼管顯示剩余時間部分、交通燈顯示部分和按鍵實現(xiàn)部分?？傮w設(shè)計思路如圖2-1所示。根據(jù)實際生活中使用的交通燈，在此次的智能交通燈的設(shè)計中也將具有顯示時間的功能，使我們的設(shè)計與實際結(jié)合起來，在此部分LED燈將配合紅黃綠燈的發(fā)光時間顯示數(shù)據(jù)，對于每個數(shù)據(jù)將使用定時器來實現(xiàn)定時1秒，當1秒時間到達，LED上顯示的時間自動減1，當時間減至為0，交通燈變換紅黃綠燈。此部分將與LED燈緊密聯(lián)系起來，當數(shù)碼管顯示數(shù)字減至為0時，變換發(fā)光的燈，不為0，將保持原有狀態(tài)。3、緊急狀態(tài)的設(shè)計在現(xiàn)實生活中隨時有突發(fā)情況的發(fā)生，為了保證交通的正常通行，特地設(shè)計了應對緊急狀況的特殊情況。在出現(xiàn)緊急狀況時，可以通過人為操作進入特殊情況。在此包含了4種特殊情況，包括加長東西南北方向的通行時間，四個方向均禁行，東西方向保持通行南北方向禁行，南北方向保持通行東西方向禁行。當特殊情況結(jié)束時，人為操作進入正常狀態(tài)。二、單元模塊設(shè)計芯片AT89C51的外形結(jié)構(gòu)和引腳圖如圖3-1所示。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器(FPEROM-Flash能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MC-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。圖2AT89C51引腳圖2、芯片74LS273介紹74LS273是8位數(shù)據(jù)/地址鎖存器，如圖3-2所示，它是一種帶清除功能的8D觸發(fā)器，下面介紹一下它的管腳圖功能資料。1腳是復位CLR,低電平有效,當1腳是低電平時，輸出腳2(Q0)、當1腳為高電平時，11(CLK)腳是鎖存控制端，并且是上升沿觸發(fā)圖374LS273引腳圖圖4多位數(shù)碼管LED顯示器由七段發(fā)光二極管組成，排列成8字形狀，因此也稱為七段LED顯示器。為了顯示數(shù)字或符號，要為LED顯示器提供代碼，即字形代碼。其段發(fā)光二極管，再加上一個小數(shù)點位，共計8段，因此提供的字形代碼的長度正好是一個字節(jié)。智能交通燈用到的數(shù)字0—9的共陽極字形代碼如下表：驅(qū)動代碼表01234567894、時鐘電路設(shè)計MCS-51單片機芯片內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。當使用內(nèi)部振蕩電路時，XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體和微源引腳的接線方法，任何單片機在工作之前都要進行復位，以便CPU以及其他功能部件都處于一個確定的初始化狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，也就是程序開始執(zhí)行之前，單片機做好準備工作。如何進行復位呢？只能在單片機的RST引腳上保持兩個機器周期(24個時鐘周期)的高電平即可對單片機實現(xiàn)復位操作。當主電源VCC發(fā)生掉電或者是電壓降低到電平規(guī)定值時，VPD上外接的備用電源自動啟用，為單片機內(nèi)部RAM提供電源，以保護片內(nèi)RAM中的信息不丟失，使系統(tǒng)在恢復上電后能正常運行。5、復位電路設(shè)計圖6復位電路AT89C51的復位是由外部的復位電路實現(xiàn)的。復位電路通常采用上電復位和按鈕復位兩種方式。在此次設(shè)計中，我使用了上電復位方式。上電復位是通過外部復位電路的電容充電來實現(xiàn)的。6、交通燈硬件線路圖結(jié)合各部分設(shè)計電路，得到交通燈硬件線路如圖7所示。圖7硬件線路圖2、交通燈程序(二)、程序設(shè)計1、LED顯示程序設(shè)計思路如圖8所示。圖8LED顯示流程圖在這部分我設(shè)置南北方向通行，東西方向禁行為初始狀態(tài)，持續(xù)時間為60S。最后5S黃燈閃爍，然后南北方向禁行，東西方向通行，持續(xù)時間仍為60S，最后5S黃燈閃爍，回到初始狀態(tài)。如此循環(huán)，程序流程圖如圖9所示。圖9交通燈程序流程圖3、緊急情況程序當需要應對特殊情況時，在人為控制下，程序由中斷入口地址切換到中斷程序，根據(jù)實際情況的不同切換到不同的中斷子程序，當緊急情況處理完，由人為控制返回原程序。程序流程圖如圖10所示。圖10緊急情況程序流程圖三、軟件仿真(一)、KeilC51單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)采用KEIL開發(fā)的89C51單片機應用程序步驟：1、在uVision集成開發(fā)環(huán)境中創(chuàng)建新項目(Project),擴展文件名.UV2并為該項目選定合適的單片機CPU器件(本設(shè)計采用ATMEL公司下的AT89C51)。2、用uVision的文本編輯器編寫源文件，可以是匯編文件 (.ASM)，也可以使C語言文件(擴展名.C)，并將該文件添加到項目中去。一個項目文件可以包括多個文件，除了源程序文件外，還可以是庫文件、頭文件或文本說明文件。3、通過uVision2的相關(guān)選擇項，配置編譯環(huán)境、連接定位器以及Debug調(diào)試器的功能。4、對項目中的源文件進行編譯連接，生成絕對目標代碼和可選的HEX文件，如果出現(xiàn)編譯連接錯誤則返回到第2步，修改源文件中的錯誤后重構(gòu)整個項目。5、對沒有語法錯誤的程序進行仿真調(diào)試，調(diào)試成功后將HEX文件寫入到單片機應用系統(tǒng)的ROM中。(二)、PROTEUS的操作1、硬件電路圖的接法操作(1)防止選擇(刪除)元器件(2)移動元器件(3)縮放視圖(4)連接導線2、單片機系統(tǒng)PROTEUS設(shè)計與仿真過程Proteus設(shè)計過程一般也可分為三步：(1)在ISIS平臺上進行單片機系統(tǒng)電路設(shè)計、選擇元器件、接插件、連接電路和電氣檢測等。簡稱Proteus電路設(shè)計。(2)在Keil平臺上進行單片機系統(tǒng)程序設(shè)計、編譯、匯編編譯、代碼級調(diào)試，最后生成目標代碼文件(*.hex)。簡稱Proteus源程序設(shè)計和生成目標代碼文件。(3)在ISIS平臺上將目標代碼文件加載到單片機系統(tǒng)中，并實現(xiàn)單片機系統(tǒng)的實時交互、協(xié)同仿真。它在相當程度上反映了實際單片機系統(tǒng)的運行情況。簡稱Proteus仿真。3、仿真結(jié)果將在Keil平臺上生成目標代碼文件(*.hex)加載到單片機系統(tǒng)中，點擊運行按鈕，運行結(jié)果顯示如圖11所示。圖11硬件仿真圖開始運行后，南北方向通行，東西方向禁行，同時數(shù)碼管從60顯示，每隔一秒數(shù)碼管減一，當減到5時，四路的黃燈開始閃爍，數(shù)碼管同時從5開始減一，減到0時，南北方向禁行，東西方向通行，同時數(shù)碼管從60顯示，每隔一秒數(shù)碼管減一，當減到5時，四路的黃燈開始閃爍，數(shù)碼管同時從5開始減一，減到0時，返回初始狀態(tài)，再沒有外部中斷的情況下如此循環(huán)下去。圖12四個方向禁行硬件仿真圖K1為外部中斷按鈕，當按下K1時，數(shù)碼管不再顯示數(shù)，黃燈閃爍五秒后，四路燈都為紅色。當按下復位開關(guān)后，返回到初始狀態(tài)。圖13南北通行東西禁行硬件仿真圖K2為外部中斷按鈕，當按下K2時，數(shù)碼管不再顯示數(shù)，黃燈閃爍五秒后，南北方向保持通行，東西方向保持禁行。當按下復位開關(guān)后，返回到初始狀態(tài)。圖14南北禁行東西通行硬件仿真圖K3為外部中斷按鈕，當按下K3時，數(shù)碼管不再顯示數(shù)，黃燈閃爍五秒后南北方向保持禁行，東西方向保持通行。當按下復位開關(guān)后，返回到初始狀態(tài)。圖15延長四個方向通行時間的硬件仿真圖K4為外部中斷按鈕，當按下K4時，南北東西方向的通行時間均延長至120S。當按下復位開關(guān)后，返回到初始狀態(tài)四、結(jié)束語通過本次設(shè)計，我受益匪淺。回顧起此次課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，我學到很多很多的東西，同時鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，