基于單片機簡易交通燈設(shè)計資料

1 2 3 3 3 52.1交通燈的工作原理 5 53硬件系統(tǒng)設(shè)計 9 93.1.1單片機最小系統(tǒng) 93.1.2信號顯示驅(qū)動電路 4交通燈系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計 4.1軟件總體設(shè)計思想 4.2交通控制算法實現(xiàn) 4.3系統(tǒng)初始化模塊 20 24 35 36參考文獻(xiàn) 38附錄三交通燈電路原理圖 1緒論城市道路增長的有限與車輛增加的無限這一對矛盾是里取得什么樣的實際進(jìn)展，交通控制領(lǐng)域的控可以說真正成熟的控制策略仍然不存在.智能化和交通系統(tǒng)正是解決這一矛盾的途徑之一。智能交通系統(tǒng)是將先進(jìn)的信息技進(jìn)入20世紀(jì)70年代，隨著計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展，以及交通流越先進(jìn)，形成了一批商水平有實效的城市道路交通控制系統(tǒng)。早在1977年，Pappis等人就將模糊控制運用到交通控制上，通過建立規(guī)則庫或是專家系統(tǒng)對統(tǒng)：SC00T(經(jīng)典交通系統(tǒng)),他們都是主要采用統(tǒng)計模型和經(jīng)典算法。但城市交2系統(tǒng)工作原理及設(shè)計方案P3.7控制，由于交通燈為發(fā)光二極管且陽極通過限流電阻和電源正極連接，因此I/0口輸出低電平時，與之相連的相應(yīng)指示燈會亮，并通過LED數(shù)碼管顯示時控制，以中斷方式輸入單片機，無緊急車通過時，中斷引腳INTO(P3.2)通過電中斷引腳INTO(P3.2)采用人工方法接地為低電平，產(chǎn)生中斷請求，單片機執(zhí)行中斷服務(wù)程序，讓緊急車通過，緊急車通過后，中斷引腳INTO(P3.2)變?yōu)楦唠姴恍枵{(diào)整周期時，中斷引腳INT1(P3.3)通斷引腳INT1(P3.3)采用人工方法接地為低電平，產(chǎn)生中中斷服務(wù)程序，系統(tǒng)以方程式控制，按一次開關(guān)按鈕A1執(zhí)行方程式A,按兩次開關(guān)按鈕A1時執(zhí)行方程式B,按三次開關(guān)按鈕A1時執(zhí)行方程式C。當(dāng)按四次時，的方法。由于STC10F04單片機自帶有2個計數(shù)器，6個中斷源，能滿足系統(tǒng)的3秒。(2)正常狀態(tài)下主干道通車時間為35s,次干道通車時間為20s。(5)特殊狀態(tài)的功能顯示，進(jìn)入特殊狀態(tài)時(如119救火車，或120救護(hù)燈亮3秒。持續(xù)3秒。20秒。出現(xiàn)特殊情況時(如119救火車，或120救護(hù)車通過時)按下按鈕A0進(jìn)入向的通車時間延長15秒，即50秒。東西方向通車時間不變，為20秒。的通車時間延長25秒，即為60秒。東西方向的通車時間延長10秒，即為30南方向北方向東西方向態(tài)紅黃綠紅黃綠紅黃綠1001101110110011301110010100130101100101110310011011010110111100110110110101011001101110101011011010101101001101100101101100101l00101010101101110101011011100110111100110111011010110111100110111011010110111101010111011100110113硬件系統(tǒng)設(shè)計單片機的最小系統(tǒng)包括電源(地),晶振(一般使用11.0592M或者12M),復(fù)抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。STC10F04單片機的定時器0/定時器1/串行口與傳統(tǒng)8051兼容，增加了速，最快的指令快24倍，最慢的指令快3倍。3、工作頻率范圍：0~35MHz,相當(dāng)于普通8051的0~420MHz6、通用I/0(40/36個),復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉(普通8051傳統(tǒng)8、看門狗擇低的復(fù)位門檻電壓，如3.7V以下復(fù)位，復(fù)位腳接1K電阻到12、2個16位定時器(與傳統(tǒng)8051兼容的定時器/計數(shù)器，16位定時器Powerdown(掉電)模式可由外部中斷喚醒，INT0/P3.2,INT1/P3.3,INT/TO/P3.4,INT/T1/P3.5,INT/Rxd/P3.0(或INT/Rxd/P1.6)·VCC:電源電壓地址(低8位)和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻?？沈?qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”,通過內(nèi)部的沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”,通過內(nèi)緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，RXD(串行輸入口)TXD(串行輸出口)/INTO(外中斷0)/INT1(外中斷1)T0(定時/計數(shù)器0外部輸入)T1(定時/計數(shù)器1外部輸入)/WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)/RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平(接VCC端),CPU則執(zhí)行內(nèi)部和PNP兩種。我們僅以NPN三極管的共發(fā)射極放大電路為例來說明一下三極管基極B集電極C發(fā)射極E下面的分析僅對于NPN型硅三極管。如上圖3.4所示，我們把從基極B流至發(fā)射極E的電流叫做基極電流Ib;把從集電極C流至發(fā)射極E的電流叫做集電極電流Ic。這兩個電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極E上就用了一個 (假設(shè)電源能夠提供給集電極足夠大的電流的話),并且基極電流很小的變化，管的放大倍數(shù)(β一般遠(yuǎn)大于1,例如幾十，幾百)。如果我們將一個變化的小信號加到基極跟發(fā)射極之間，這就會引起基極電流Ib后，導(dǎo)致了Ic很大的變化。如果集電極電流Ic是流過一個電阻R的，那么根據(jù)單片機鍵盤有獨立鍵盤和矩陣式鍵盤兩種：獨立鍵盤每一個I/0口上一個按鍵，按鍵的另一端接電源或接地(一般接地),這種接法程序比較簡單且系統(tǒng)更加穩(wěn)定；而矩陣式鍵盤式接法程序比較獨立式鍵盤的實現(xiàn)方法是利用單片機I/0口讀取口的電平高低來判斷是否口置于高電平，平時無鍵按下時I/0口保護(hù)高電平。當(dāng)有鍵按下時，此I/0口4交通燈系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計初始化外部中初始化外部中斷進(jìn)入while(1)循環(huán)調(diào)用顯示控制函數(shù)定義字位碼函數(shù)定時器0初始化I/0初始化定義共陰極字型定義函數(shù)變量并設(shè)置字型碼和字位紅燈全亮維持圖4.2中斷子程序定義1定義1svoidint_t0()iwaittime--if(tc==0){smdis=md[shu0];weishuaelseif(tc==1){smdis=m我們由在主程序中設(shè)定的初值可知T0定時5毫秒.這樣每當(dāng)T0到5毫秒4.3系統(tǒng)初始化模塊式為1。系統(tǒng)程序中主函數(shù)初始化如下：單片機定時/計數(shù)器初值計算公式：T初值=2一定時時間/機器周期時工作在方式1,所以N=16。T初值=0xee00=60928。又因為fosc=11.0592,所以//S1發(fā)光二極管I/0口的接法如下表4.1所示東紅方式控制未用未用sfrjtd=0xa0;/1交通燈的控制口，P2口sbitNLR=P3^6;//北向左轉(zhuǎn)的紅燈sbitNLG=P3^7;//北向左轉(zhuǎn)的綠燈unsignedcharS2[]={0x95,0xbf,0x40,35};unsignedcharS6[]={0x主函數(shù)main()運行while循環(huán)，while循環(huán)調(diào)用statusdis函數(shù)來實現(xiàn)各個狀態(tài)數(shù)組。其程序如下：{//東西紅燈，南綠北紅//南左轉(zhuǎn)綠燈，北左轉(zhuǎn)紅燈//等待35秒//東西紅燈3秒，南北左轉(zhuǎn)均為黃燈0x00//等待3秒3//S2//東西紅燈，南紅北綠0x95//等待35秒35//S3//東西紅燈，南紅北黃0x04//等待3秒3//東西綠燈，南北紅0x66//等待20秒20//東西黃燈，南紅北綠0x44//南轉(zhuǎn)左紅燈，北轉(zhuǎn)左紅燈0x50//等待3秒3while(waittime)//等待35秒}jtd=status[0];11東西南北燈狀態(tài)jtdh=status[1];1/東西南北燈狀態(tài)句，可以增強顯示--}本系統(tǒng)采用8位的動態(tài)數(shù)碼顯示。控制數(shù)碼顯示的數(shù)據(jù)由兩部分組成，一部陰型數(shù)碼管，單片機芯片的PO口和P4口引腳構(gòu)成了對于這種數(shù)碼管的驅(qū)動，要求在片選端提供電流，為此，使用了PNP型三極管作為片選端的驅(qū)動，共使用8只三極管，所有三極管的發(fā)射機連在一起，接到負(fù)所有8位數(shù)碼管的筆段連在一起，通過先留電阻后接到PO口，因此，究竟哪些筆段亮，取決于PO口的8根線是輸出高電平還是低電平。原理理圖中把所有數(shù)碼管的8個筆劃段A-DP同名端連在一起，而每一個顯示器的公共極COM到相同的字形碼，由8個NPN的三極管，來控制這8位哪一位工作。具體的數(shù)4.4.2-2LED數(shù)碼管引腳連接表4.2數(shù)碼管引腳連接6543219P4.4(單片機29腳)P4.5(單片機30腳)P4.6(單片機31腳)78數(shù)碼管是怎樣來顯示1,2,3,4呢?數(shù)碼管實際上是由7個發(fā)光管組成8由于接法為共陰接法，那么為1(高電平)是亮，為0(低電平)是滅。從AFEDCGB0111010110000010201001300014010001115010110611101107100001018111011911010111A1001B0110110C1110000D0010111E1111000F10000AFEDCGB動態(tài)借口采用各數(shù)碼管循環(huán)輪流顯示的方法，由于一次只能讓一個數(shù)碼管顯示，因此，要顯示8位的數(shù)據(jù)，必須經(jīng)過讓數(shù)碼管一個一個輪流顯示才可以，同時每個數(shù)碼管顯示的時間大約在1ms到4ms之間，所以為了保證正確顯示，我們必須每隔1ms,就得刷新一個數(shù)碼管。而這刷新時間我們采用單片機的定時/計數(shù)器0來控制，每定時1ms對數(shù)碼管刷新一次，TO采用方式2。在進(jìn)行數(shù)碼顯示的時候，要對顯示單元開辟8個顯示緩沖區(qū)，每個顯示緩沖數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當(dāng)單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為1～2ms,由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。Unsignedcharmd[]={0xf5,0x05,0xb3,0x97,0x47,0xd6,0xf6,0xa185,0xf7,0xd7,0xe7,0x76,0xf0,,0xf2,0xe2,0x00};1/0,1,2,3,4,5,6,7得到字型和字位的地址后，向不同的字位送數(shù)據(jù)內(nèi)容包括各位和十位，用取模和取余來確定。結(jié)果分別用兩個6位的數(shù)碼管顯示if(tc==0){smdis=md[shu0];weishelseif(tc==1){smdis=md[shul];weishuang0elseif(tc==2){smdis=md[shu2];weishuang0}判斷tc的值是為0還是為1,還是為2,進(jìn)而根據(jù)tc的值執(zhí)行相應(yīng)的if語氣或elseif語氣。假如tc==0,則執(zhí)行第一條if語氣，從md[]數(shù)組中選與shu0相對應(yīng)的值賦給smdis,并判斷出LED數(shù)碼管位的選擇，其他兩個elseif語氣類似。中斷的概念：中斷時指中央處理器CPU正在執(zhí)行程序，處理某件事情的時候，外部發(fā)生了某一件事情，請求CPU馬上處理，CPU暫(1)實現(xiàn)中斷及返回當(dāng)某一個中斷源發(fā)出中斷申請時，若允許響應(yīng)這個中斷請求，CPU必須在現(xiàn)有的指令執(zhí)行完以后，把斷點處的(2)保護(hù)現(xiàn)場(3)恢復(fù)現(xiàn)場以提供5個中斷源(52子系列是6個),具有兩個中斷優(yōu)先級，可實現(xiàn)兩級中斷(1)基本概念4、查詢硬件、中斷源標(biāo)識符、中斷矢(向)量XES:串行口收、發(fā)中斷允許位。為0時禁止該類中斷，為1時允許該類中ET1:定時器/計數(shù)器1溢出中斷允許位。為0時禁止該類中斷，為1時允許EX1:外部中斷0(INTO或P3.2)允許位。為0時禁止該類中斷，為1時允ETO:定時器/計數(shù)器0溢出中斷允許位。為0時禁止該類中斷，為1時允許EX0:外部中斷0(INTO或P3.2)允許位。為0時禁止該類中斷，為1時允需要注意的是，要使某個中斷源的中斷申請得到響應(yīng)，必須保證EA=1和相應(yīng)的允許位為1.例如，要使定時器0與外部中斷0的中斷得到響應(yīng)，必須保證可知，由允許中斷的條件：總允許中斷和源允許中斷都接通才能產(chǎn)生中斷。由EA=1、ETO=1、EX0=1得出初始化程序設(shè)定定時器TO和外部中斷INTO中斷。由EA=1、EX1=0得出初始化程序設(shè)定禁止外部中斷INT1中斷。(3)中斷優(yōu)先級控制寄存器IPPX0:外部中斷0優(yōu)先級設(shè)置位。PX1:外部中斷1優(yōu)先級設(shè)置位。PT0:定時器/計數(shù)器中斷0優(yōu)先級設(shè)置位。PT1:定時器/計數(shù)器中斷1優(yōu)先級設(shè)置位。中斷優(yōu)先級只分高與低兩個級別，各位為0時，為低優(yōu)先級；各位為1時，3、當(dāng)同時收到多個同級的中斷請求時，哪一個首先得到中斷服務(wù)，取決于中斷源同級內(nèi)的優(yōu)先級外部中斷0最高定時器/計數(shù)器0溢出中斷外部中斷1定時器/計數(shù)器1溢出中斷串行口最低PTO=1;//設(shè)置定時器0為高優(yōu)先級PX0=0;//設(shè)置外部中斷0為低優(yōu)先級PX1=0;//設(shè)置外部中斷1為低優(yōu)先級通過上面的程序可知，TO優(yōu)先級最高，然后到外部中斷INTO,最后外部中斷INT1優(yōu)先級最低。當(dāng)定時器TO運行時，外部中斷INTO、INT1不能打斷TO,被禁止響應(yīng)。當(dāng)外部中斷INT1運行期間，假如定時器TO和外部中斷都被響應(yīng)，按照優(yōu)先級的先后順序，系統(tǒng)先運行定時器TO,待TO運行完后才能運行INTO,待INTO運行完了，INT1才能執(zhí)行中斷服務(wù)。(4)定時器控制寄存器TCON寄存器TCON的地址為88H。TCON既有定時器/計數(shù)器的控制功能，又有中斷控制功能。其中，與中斷有關(guān)的控制位共6位，其格式及位的含義如下：IE0:外部中斷INTO的中斷請求標(biāo)志位。當(dāng)檢測到INTO引腳有中斷請求信號時，此位由硬件置1;在中斷響應(yīng)完成后轉(zhuǎn)向中斷處理子程序時，再由硬件自動清0.IE1:外部中斷INT1的終端請求標(biāo)志位，其功能與IEO類似。TF0:片內(nèi)定時器/計數(shù)器0溢出中斷請求標(biāo)志位。當(dāng)定時器/計數(shù)器0溢出發(fā)生時，此位由硬件置1;在中斷響應(yīng)完成后轉(zhuǎn)向中斷處理子程序時，再由硬件自動清0.TF1:片內(nèi)定時器/計數(shù)器1溢出中斷請求標(biāo)志位，其功能與TFO類同?？刂茖?個方向的車都停止運行，點亮所有紅燈，并持續(xù)10s。下次中斷來時恢復(fù)以前的狀態(tài)。用一個標(biāo)志位FLAG半段是第一次進(jìn)入還是恢復(fù)狀態(tài)，外部中調(diào)用控制函數(shù)statusdis運行緊恢復(fù)現(xiàn)場圖4.6INTO緊急情況中斷處理流程圖{unsignedcharwaittimel,secl,timel,jtdl,jtdh