單片機交通燈的控制課程設計

1、<p><b>　　一、設計要求：</b></p><p>　　交通信號燈模擬控制系統(tǒng)設計利用單片機的定時器定時，令十字路口的紅綠燈交替點亮和熄滅，并且用LED數(shù)碼管顯示時間。用8051做輸出口，控制十二個發(fā)光二極管燃滅，模擬交通燈管理。</p><p>　　二、設計任務和內(nèi)容：</p><p>　　任務：設計一個能夠控制交通十字路口

2、十二盞交通信號燈的模擬系統(tǒng)。要求交通信號燈必須按照交通規(guī)則的模試來運行。</p><p>　　內(nèi)容：因為本課程設計是單片機交通燈的控制設計，所以要了解實際交通燈的變化情況和規(guī)律。假設一個十字路口為東西南北走向。初始狀態(tài)O為東西紅燈，南北紅燈。然后轉(zhuǎn)狀態(tài)1東西紅燈，南北綠燈通車。過一段時間轉(zhuǎn)狀態(tài)2南北綠燈滅，黃燈閃爍幾次，東西仍然紅燈。再轉(zhuǎn)狀態(tài)3，東西綠燈通車，南北紅燈。過一段時間轉(zhuǎn)狀態(tài)4，東西綠燈滅，閃幾次黃燈，

3、南北仍然紅燈。最后循環(huán)至狀態(tài)1。</p><p>　　注意：雙色LED是由一個紅色LED管芯和一個綠色LED管芯封裝在一起，公用負端。當紅色正端加高電平，綠色正端加低電平時，紅燈亮；紅色『F端加低電平，綠色正端加高電平時，綠燈亮；兩端都加高電平時，黃燈亮。</p><p>　　三、控制系統(tǒng)的總體要求：</p><p>　　1．執(zhí)行程序時，初始態(tài)為四個路口的紅燈全亮之

4、后；</p><p>　　2．東西路口的綠燈亮，南北路口的紅燈亮，東西路口方向通車；</p><p>　　3．延時一段時間后，東西路口的綠燈熄滅，黃燈開始延時并且開始閃爍，閃爍5次后，東西路口紅燈亮，而同時南北路口的綠燈亮，南北路口方向開始通車；</p><p>　　4．延時一段時間之后，南北路口的綠燈熄滅，黃燈開始延時并且丌始閃爍，閃爍3次之后，再切換到東西路口方

5、向；</p><p>　　之后重復2到4過程……</p><p><b>　　四、設計思想原理：</b></p><p>　　(1)交道口模型如圖所示：</p><p>　　(2)交通燈控制規(guī)則如下：</p><p>　　1)每個街口有左拐、右拐、直行及行人四種指示燈。每個燈有紅、綠兩種顏色。自行

6、車與汽車共用左拐、右拐和直行燈。</p><p>　　2)共有四種通行方式：</p><p>　?、佘囕v南北直行、各路右拐，南北向行人通行。南北向通行時間為1分鐘，各路右拐比直行滯后10秒鐘開放。</p><p>　　②南北向左拐、各路右拐，行人禁行。通行時間為1分鐘。</p><p>　?、蹡|西向直行、各路右拐，東西向行人通行。東西向通行時

7、間為1分鐘，各路右拐比直行滯后10秒鐘開放。</p><p>　　④東西向左拐、各路右拐。行人禁行。通行時間為1分鐘。</p><p>　　3)在通行結(jié)束前10秒鐘，綠燈閃爍直至結(jié)束。</p><p><b>　　摘　　　要</b></p><p>　　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

8、統(tǒng)控制檢測同新月異更新。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。</p><p>　　十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。主要靠的是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。交通信號燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機Inte18031和可編程并行I/O接口芯片825

9、5A為中心器件來設計交通燈控制器，實現(xiàn)了能根據(jù)實際車流量通過8051芯片的Pl口設置紅、綠燈燃亮時間的功能；顯示時間直接通過8255的PA、PB口輸出；交通燈信號通過PC口輸出；交通燈的點亮采用VT雙向晶閘管來控制，直接采用220V交流電源驅(qū)動，系統(tǒng)實用性強、操作簡單、擴展性強。</p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機　交通燈　控制器　設計　實現(xiàn)要求</p><p><b>　　目　

10、　　錄</b></p><p>　　摘要…………………………………………………………………………………………………4</p><p>　　引言…………………………………………………………………………………………………6</p><p>　　第1章 方案設計與論證…………………………………………………………………………7</p><p

11、>　　1.1總體方案設計與比較……………………………………………………………………7</p><p>　　第2章　系統(tǒng)硬件設計……………………………………………………………………………9</p><p>　　2.1總體設計…………………………………………………………………………………9</p><p>　　2.2各功能模塊硬件設計及實現(xiàn)………………………………

12、……………………………9</p><p>　　2.2.1 交通燈四種通行模式及行車方向指示………………………………………………9</p><p>　　2.2.2行人通行指示及其實現(xiàn)………………………………………………………………12</p><p>　　2.2.3特種車檢測及其實現(xiàn)…………………………………………………………………12</p><

13、;p>　　2.2.4鍵盤與狀態(tài)顯示及其實現(xiàn)……………………………………………………………13</p><p>　　2.2.5主次干道單獨時間設置功能…………………………………………………………14</p><p>　　2.2.6緊急情況處理功能及其實現(xiàn)…………………………………………………………14</p><p>　　2.2.7倒計時計數(shù)功能及其實現(xiàn)…………

14、…………………………………………………14</p><p>　　第3章　系統(tǒng)軟件設計……………………………………………………………………………15</p><p>　　3.1軟件總體流程圖…………………………………………………………………………15</p><p>　　3.2軟件主要子程序流程……………………………………………………………………16</p>

15、;<p>　　3.2.1 緊急狀態(tài)子程序……………………………………………………………………16</p><p>　　3.2.2設置狀態(tài)子程序………………………………………………………………………16</p><p>　　3.2.3軟件系統(tǒng)框圖…………………………………………………………………………18</p><p>　　3.2.4交通信號燈的控制

16、時序………………………………………………………………20</p><p>　　3.2.5交通信號模擬控制系統(tǒng)主程序………………………………………………………21</p><p>　　3.2.6各芯片的介紹…………………………………………………………………………26</p><p>　　第4章　檢測與測試………………………………………………………………………………29

17、</p><p>　　4.1軟硬件調(diào)試………………………………………………………………………………29</p><p>　　4.2交通信號燈模擬控制系統(tǒng)的原理圖……………………………………………………30</p><p>　　4.3設計的連線提示…………………………………………………………………………31</p><p>　　4.4模擬運行步

18、驟……………………………………………………………………………32</p><p>　　設計總結(jié)……………………………………………………………………………………………33</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………………………………………34</p><p>　　附錄……………………………………………………………………………………………

19、……35</p><p><b>　　引　　言</b></p><p>　　隨著我們經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展，城市中的車輛急劇猛增。導致了城市中的交通事故頻頻發(fā)生。特別是在一些十字路口，事故現(xiàn)象尤為明顯。這就要求各個城市的主要交通路口，必須得要有相應的交通信號燈。因為交通燈是城市交通有序、安全、快速運行的重要保障，所以解決好交通信號燈控制問題就成為了重要環(huán)節(jié)。根據(jù)題目要求，

20、設計中我們選用雙色LED發(fā)光管比單色LED節(jié)省了空間，簡化了設計，并把雙色LED發(fā)光管排成箭頭形狀，作為直行和左右拐彎指示，形象直觀；采用數(shù)字編碼無線傳輸模式實現(xiàn)特種車輛檢測，準確、可靠性高；可同時顯示日期和時間，顯示圖文信息量大，更直觀，可靠性高、抗干擾能力強。該系統(tǒng)還可根據(jù)交通擁擠情況分別設置主干道和次干道的通行時間，以提高效率，緩減交通擁擠。這樣有利于緩解在城市當中出現(xiàn)的較為明顯的下半高峰期。特別是在車輛較為集中的，流動量大的地方

21、，它的設計優(yōu)勢更為明顯。</p><p>　　第1章　方案設計與論證</p><p>　　題目要求我們在實現(xiàn)四種基本交通燈信息指示功能的基礎上，實現(xiàn)倒計時時間顯示、緊急情況處理、特種車放行等功能，如何選擇有效方案至關(guān)重要！所以一定要在方案設計上思考到位。對各個設計方案進行論證、比較。最終選擇一個最優(yōu)方案作為設計。</p><p>　　1.1總體方案設計與比較<

22、/p><p><b>　　題目基本部分要求：</b></p><p>　　(1)交通燈控制規(guī)則如下：</p><p>　　1)每個街口有左拐、右拐、直行及行人四種指示燈。每個燈有紅、綠兩種顏色。自行車與汽車共用左拐、右拐和直行燈。</p><p>　　2)共有四種通行方式：</p><p>　?、佘囕v

23、南北直行、各路右拐，南北向行人通行。南北向通行時間為1分鐘，各路右拐比直行滯后10秒鐘開放。</p><p>　?、谀媳毕蜃蠊铡⒏髀酚夜?，行人禁行。通行時間為1分鐘。</p><p>　?、蹡|西向直行、各路右拐，東西向行人通行。東西向通行時間為1分鐘，各路右拐比直行滯后10秒鐘開放。</p><p>　?、軚|西向左拐、各路右拐。行人禁行。通行時間為1分鐘。</

24、p><p>　　3)在通行結(jié)束前10秒鐘，綠燈閃爍直至結(jié)束。</p><p><b>　　題目發(fā)揮部分要求：</b></p><p>　　(1)有倒計時時間顯示。</p><p>　　(2)若交道口出現(xiàn)緊急情況，交警可將系統(tǒng)設置成手動：全路口車輛禁行、行人通行。緊急情況結(jié)束后再轉(zhuǎn)成自動狀態(tài)。</p><p

25、>　　(3)當有119、120等特種車輛通過時，系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)為特種車放行，其它車輛禁止狀態(tài)。特種車輛通過15秒鐘后，系統(tǒng)自動恢復，用模型車演示。</p><p>　　(4)其它自選措施。</p><p>　　根據(jù)題目基本部分要求，可以用4只雙色LED發(fā)光管來指示左拐、右拐、直行及行人通行，如此設計電路簡潔，編程和調(diào)試均方便，但是該方案欠直觀形象，尤其是人行道，并不是每個行人都能明白單只

26、指示燈的含義。</p><p>　　根據(jù)題目發(fā)揮部分當有119、120等特種車輛通過時，系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)為特種車放行，其它車輛禁止狀態(tài)的要求，對特種車輛的檢測方案很多，通常采用音頻檢測技術(shù)來識別。</p><p>　　根據(jù)題目發(fā)揮部分其它自選措施的要求，考慮到系統(tǒng)中沒要求有室內(nèi)狀態(tài)監(jiān)視，也沒要求人行道有圖形和語音，多少有點不夠全面和人性化。</p><p>　　根據(jù)上述分

27、析，綜合考慮成本和器件的易得性，以及軟硬件的結(jié)合，我們選用雙色LED發(fā)光管并排成箭頭形狀，作為直行和左右拐彎指示，節(jié)省了空間，簡化了設計，且形象直觀。</p><p>　　根據(jù)題目發(fā)揮部分其它自選措施的要求，我們增設了高分辨率(320×240)大屏幕LCD作為系統(tǒng)輸出，實時顯示系統(tǒng)各種狀態(tài)，同時顯示日期和時間，圖文并茂，信息量大，可供警察在室內(nèi)實時監(jiān)視交通狀況；系統(tǒng)還增設了根據(jù)交通擁擠情況可分別設置主干

28、道和次干道的通行時間，以提高效率，緩減交通擁擠。系統(tǒng)總體設計框圖如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1系統(tǒng)總體設計框圖</p><p>　　第2章 系統(tǒng)硬件設計</p><p>　　硬件設計是整個系統(tǒng)的基礎，要考慮的方方面面很多，除了實現(xiàn)交通燈基本功能以外，主要還要考慮如下幾個因素：①系統(tǒng)穩(wěn)定度；；②器件的通用性或易選購性；⑧軟件編程的易實現(xiàn)性；④系統(tǒng)其它

29、功能及性能指標；因此硬件設計至關(guān)重要?，F(xiàn)從各功能模塊的實現(xiàn)逐個進行分析探討。</p><p><b>　　2.1總體設計</b></p><p>　　本設計以單片機為控制核心，采用主從雙MCU結(jié)構(gòu)，模塊化設計，共分以下幾個功能模塊：單片機控制系統(tǒng)、鍵盤及狀態(tài)顯示、行車方向指示、行人通行指示、特種車輛檢測和倒計時模塊等。</p><p>　　◆單

30、片機作為整個硬件系統(tǒng)的核心，它既是協(xié)調(diào)整機工作的控制器，又是數(shù)據(jù)處理器。</p><p>　　它由單片機、時鐘電路、復位電路等組成。</p><p>　　◆行車方向指示采用雙色LED發(fā)光管，排列成箭頭狀，可有兩種顏色指示放行與禁止，形象直觀。</p><p>　　◆行人通行指示采用雙色LED點陣，排列成人狀，用兩種顏色指示放行與禁止，結(jié)合軟件可模擬行走和靜止的“動畫

31、”，形象直觀，簡潔明了。</p><p>　　◆特種車輛檢測，采用語音和數(shù)據(jù)無線相結(jié)合，由發(fā)射器和接收器組成，發(fā)射器安裝在模型車上，接收器安裝在主控板上，非?？煽?。</p><p>　　◆系統(tǒng)還采用了專用時鐘芯片1302，以減輕單片機的負擔和提高時鐘準確度。</p><p>　　◆系統(tǒng)采用雙數(shù)碼管倒計時計數(shù)功能，最大顯示數(shù)字99。</p><p&

32、gt;　　2.2各功能模塊硬件設計及實現(xiàn)</p><p>　　2.2.1 交通燈四種通行模式及行車方向指示</p><p>　　按交通燈控制規(guī)則，每個街口有左拐、右拐、直行及行人四種指示燈。每個燈有紅、綠兩種顏色。交道口模型如下圖2-1所示：</p><p>　　圖2－1交道口模型圖</p><p>　　4組LED數(shù)碼管按照設置的通行時間（

33、各路口默認的通行時間均為1分鐘）進行倒計時，并各自進行紅、綠燈顯示，共有以下四種通行方式，分別為：</p><p>　　圖2－4通行方式三示意圖 2－5通行方式四示意圖</p><p>　　通行方式一：倒計時時間為60s（通行時間），紅綠燈狀態(tài)為：南北直行：綠，東西直行：紅，各路右拐：綠，左拐：紅，人行道：南北綠，東西紅，各路右拐比直行滯后10秒鐘開放。如圖

34、2-2所示。</p><p>　　通行方式二：倒計時時間為60s（通行時間），紅綠燈狀態(tài)為：南北左拐：綠，各路右拐：綠，所有人行道：紅。如圖2-3所示。</p><p>　　通行方式三：倒計時時間為60s（通行時間），紅綠燈狀態(tài)為：東西直行：綠，南北直行：紅，各路右拐：綠，左拐：紅，人行道：東西綠，南北紅，各路右拐比直行滯后10秒鐘開放。如圖2-4所示。</p><p&

35、gt;　　通行方式四：倒計時時間為60s（通行時間），紅綠燈狀態(tài)為：東西左拐：綠，各路右拐：綠，所有人行道：紅。如圖2-5所示。</p><p>　　通行默認時間為1分鐘，系統(tǒng)設置了任意更改功能，一般主干道通行時間要比次干道要長一些，可以根據(jù)實際情況進行調(diào)整，以提高車輛通過率，緩減交通壓力。在通行結(jié)束前10秒鐘，綠燈閃爍直至結(jié)束。</p><p>　　本設計選用雙色LED發(fā)光管拼成箭頭形狀

36、用來指示左右拐、直行等交通指示信息。綠色表示通行，紅色則表示禁止通行。圖2-6，中間箭頭綠色，表示直行，兩邊箭頭紅色，表示禁止通行；圖2-7，左邊箭頭綠色，表示左拐彎；其他紅色則表示禁止通行和右拐彎。所有指示信息一目了然。</p><p>　　2.2.2 行人通行指示及其實現(xiàn)</p><p>　　行人通行指示選用雙色LED點陣，排列成人狀，用兩種顏色指示放行與禁止，結(jié)合軟件可模擬行走和靜

37、止的“動畫”，形象直觀。</p><p>　　2.2.3特種車檢測及其實現(xiàn)</p><p>　　特種車輛檢測，采用語音和數(shù)據(jù)無線相結(jié)合，由發(fā)射器和接收器組成，發(fā)射器安裝在模型車上，接收器安裝在主控板上，分別與單片機的串口相連，用于特種車輛強行通行信號控制，無特種車輛通過時信號燈按正常時序控制。</p><p>　　當119、120等特種車輛通過時，伴隨著語音警報聲，

38、安裝在交通燈裝置上的接收模塊接到信息，由單片機控制所有的燈都為紅燈，不管信號燈原來的狀態(tài)如何，一律強制給特種車輛放行，特種車輛通過15秒以后，自動恢復原來的狀態(tài)。</p><p>　　特種車輛強行通行信號同一時間只能響應一路方向，若兩個方向先后來特種車輛，則按先、后次序依次響應； 若兩個方向同時來特種車輛，則按東西，南北向依次響應。與此同時，液晶顯示屏上實時顯示交通燈工作狀態(tài)的相關(guān)信息，實現(xiàn)了交警在室內(nèi)準確無誤

39、的遠程監(jiān)視功能。此舉不僅是對公安人員工作的配合，也大大降低了交通事故的發(fā)生率，提高了交通安全性，保證了交通系統(tǒng)工作的合理性、科學性、準確性。</p><p>　　2.2.4鍵盤與狀態(tài)顯示及其實現(xiàn)</p><p>　　鍵盤在本設計中用于緊急情況的手動控制裝置，以及定時時間的設置等功能，起到了不可或缺的重要作用。可與CPU系統(tǒng)直接接口，具有8位標準數(shù)據(jù)總線、6條控制線及電源線，接口電路簡單，控

40、制方便。</p><p>　　在完成倒計時、狀態(tài)信息等的顯示功能上，我們考慮了以下三種方案：</p><p>　　方案一：完全采用數(shù)碼管顯示。這種方案只能顯示有限的符號和數(shù)碼字苻，無法勝任題目要求。</p><p>　　方案二：完全采用點陣式LED顯示。此顯示方案功能強大，可方便地顯示各種英文字符，漢字，圖形等，而且美觀，但這種方案實現(xiàn)復雜，且須完成大量的軟件工作，

41、因此我們不予采用。</p><p>　　方案三：采用發(fā)光管、數(shù)碼管、LED點陣與高分辨率液晶相結(jié)合的方法?？紤]設計需要，我們用雙色發(fā)光管排成箭頭符號，彩色LED顯示人行道標志，分別構(gòu)成交通提示信息，形象逼真；數(shù)碼管用來顯示倒計時時間；而液晶則對交通燈的各種狀態(tài)信息進行實時顯示，方便交警進行實時監(jiān)測。</p><p>　　值得一提的是，我們使用的大屏幕LCD液晶顯示屏自帶中文漢字庫，可顯示用

42、戶自定義的任意符號和圖形，并可卷動顯示。主要有以下優(yōu)點：(1)工作電壓低、功耗極低。工作電壓僅為3～5V，特別適用于低功耗儀器儀表中。(2)液晶顯示屬被動顯示，受外界光線干擾小。(3)圖形點陣式液晶可顯示的信息量大、分辨率高。(4)不產(chǎn)生電磁干擾。(5)可靠性高，使用壽命長。</p><p>　　2.2.5主次干道單獨時間設置功能 </p><p>　　當主干道方向的車輛過多發(fā)生堵塞，而次

43、干道方向車輛卻很稀少時，正常的信號燈時序?qū)菇煌顩r更加惡化。本設計添加了主次干道單獨時間設置功能，交警可按需求設置綠燈的點亮時間，該措施可在一定程度緩減短暫的交通壓力。</p><p>　　2.2.6緊急情況處理功能及其實現(xiàn)</p><p>　　在十字交通路口常出現(xiàn)的緊急情況，若不及時處理將形成不良隱患。比如，交道口的行人有緊急情況發(fā)生，那么交警可以對信號燈進行手動控制，按下緊急情況處

44、理鍵，通過軟件使所有紅燈亮，路口車輛禁行，行人通行，直至緊急情況結(jié)束后再轉(zhuǎn)成常規(guī)的自動狀態(tài)。</p><p>　　2.2.7倒計時計數(shù)功能及其實現(xiàn)</p><p>　　本系統(tǒng)使用數(shù)碼管完成倒計時顯示功能。以南北方向為例，數(shù)碼管顯示的數(shù)值從綠燈的設置時間最大值往下減，每秒鐘減1，一直減到1。然后又從紅燈的設置時間最大值往下減，一直減到1。接下來又顯示綠燈時間，如此循環(huán)。</p>

45、<p>　　系統(tǒng)共有4個兩位的LED數(shù)碼管，分別放置在模擬交通燈控制板上的四個路口。因為四個方向的數(shù)碼管應該顯示同樣的內(nèi)容，所以我們可以把它們同樣對待。也就是說各個方向的數(shù)碼管個位（把數(shù)碼管第二位定義為個位，第一位定義為十位）用一根信號線控制，十位用另一根信號線控制，這里采用動態(tài)顯示。</p><p>　　2.2.8硬件電路連接說明</p><p>　　第3章 系統(tǒng)軟件設計&

46、lt;/p><p>　　硬件平臺結(jié)構(gòu)一旦確定，大的功能框架即形成。軟件在硬件平臺上構(gòu)筑，完成各部分硬件的控制和協(xié)調(diào)。系統(tǒng)功能是由軟硬件共同實現(xiàn)的，由于軟件的可伸縮性，最終實現(xiàn)的系統(tǒng)功能可強可弱，差別可能很大。因此，軟件是本系統(tǒng)的靈魂。軟件采用模塊化設計方法，不僅易于編程和調(diào)試，也可減小軟件故障率和提高軟件的可靠性。同時，對軟件進行全面測試也是檢驗錯誤排除故障的重要手段。由于編程多涉及到數(shù)值運算，比較復雜，還有LCD的

47、菜單界面設計都是需要多重選擇判斷，用我們平時常用的匯編語言編程是很難實現(xiàn)的，這里我們選用了移值性好、結(jié)構(gòu)清晰、能進行復雜運算的C語言來實現(xiàn)編程。</p><p>　　3.1軟件總體流程圖</p><p>　　軟件總體設計及流程圖見圖3-1，主要完成各部分的軟件控制和協(xié)調(diào)。本系統(tǒng)主程序模塊主要完成的工作是對系統(tǒng)的初始化，其流程圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖

48、3－1　軟件總體流程圖</p><p>　　主程序比較簡單，初始化完成后，這里有六個基本的子程序供調(diào)用，分別對應系統(tǒng)的各種功能狀態(tài)。分別是：特種車檢測子程序、緊急狀態(tài)子程序、設置子程序，倒計時子程序等。</p><p>　　3.2軟件主要子程序流程</p><p>　　3.2.1 緊急狀態(tài)子程序</p><p>　　圖3－2　緊急狀態(tài)子程序

49、</p><p>　　在緊急狀態(tài)下，只有緊急狀態(tài)手動控制按鍵采可以使所有的LED都被置為紅燈，車輛禁行、行人通行。緊急情況結(jié)束后再轉(zhuǎn)成自動狀態(tài)</p><p><b>　　設置狀態(tài)子程序</b></p><p>　　圖3－3　設置狀態(tài)子程序</p><p>　　在設置狀態(tài)，按下Keyl開始設置南北的紅燈時間，按下Key2

50、設置南北的綠</p><p>　　燈時間，按下Key3返回正常運行狀態(tài)。紅燈和綠燈的時間最大可以設為99，超</p><p>　　出99的時候會從20開始重新計數(shù)。</p><p>　　它包含倒計時調(diào)整和緊急狀態(tài)兩個狀態(tài)。主程序中放了一個按鍵的判斷指令，當有按鍵按下的時候，程序就自動的跳轉(zhuǎn)到按鍵子程序處理。當檢測到K2鍵按下的時候就自動返回到主程序。當出現(xiàn)緊急的情況

51、的時候，按下K3或者K4就切換到緊急狀態(tài)，當緊急事件處理完畢的時候，按下K2，就可以返回正常狀態(tài)。</p><p>　　3.2.3　軟件系統(tǒng)框圖</p><p>　　利用查詢方式實現(xiàn)緊急切換的程序框圖如下</p><p>　　3.2.4　交通信號燈的控制程序</p><p>　　3.2.5 交通信號燈模擬控制系統(tǒng)主程序</p>

52、<p>　　ORG OOOOH</p><p>　　SJMP A3</p><p>　　ORG 0030H</p><p>　　A3: MOV SP, #60H 設棧指針初值</p><p>　　MOV A． #24H</p><p>　　MOV Pl, A<

53、/p><p>　　SETB P3.2</p><p>　　CLR P3.3</p><p>　　CLR P3.4</p><p>　　SETB P3.5 ；全部紅燈亮</p><p>　　MOV R4, #OOH ；顯示0秒</p><p>　　MOV R7, #

54、OOH ；顯示0秒</p><p>　　MOV R2, #03H</p><p>　　LCALL XI ；調(diào)用子程序</p><p>　　A2: MOV A． #OCH</p><p>　　MOV Pl ． A</p><p>　　SETB P3.2</p>

55、;<p>　　SETB P3.3</p><p>　　CLR P3.4</p><p>　　CLR P3.5 ：東西紅燈，南北綠燈</p><p>　　MOV R4, #14H ：顯示20秒</p><p>　　LOOP2： MOV R2, #03H</p><p>

56、;　　LCALL XI</p><p>　　DJNZ R4, LOOP2 ：判斷20秒顯示時間到否</p><p>　　MOV R2, #03H</p><p>　　LCALL XI</p><p>　　LOOP8: MOV R2, #03H ；南北黃燈閃3次</p><p>　　LC

57、ALL XI</p><p>　　MOV R4, #05H ；設南北黃燈亮長顯示5秒</p><p>　　SETB P3.2</p><p>　　CLR P3.3</p><p>　　Al: MOV A．#14H</p><p>　　MOV Pl ,A</p><

58、;p>　　SETB P3.4</p><p>　　CLR P3.5 ；東西紅燈，南北黃燈</p><p>　　MOV R2, #OIH ；定時</p><p>　　LCALL DELAY ；調(diào)用延時子程序</p><p>　　MOV A．#04H</p><p>　　MOV

59、 Pl ,A</p><p>　　CLR P3.4</p><p>　　CLR P3.5 ；東西紅燈，南北不亮即意思要南北黃燈</p><p><b>　　閃爍</b></p><p>　　MOV R2 ,#OIH ；定時</p><p>　　LCALL DELA

60、Y</p><p>　　DJNZ R4, LOOP8 ；判斷南北黃燈閃爍，顯示5秒到否？</p><p>　　MOV A． #61H</p><p>　　MOV Pl,A</p><p>　　CLR P3.2</p><p>　　CLR P3.3</p><p>

61、;　　CLR P3.4</p><p>　　SETB P3.5 ；東西綠燈，南北紅燈</p><p>　　MOV R4, #14H ；顯示20秒</p><p><b>　　LOOP3：</b></p><p>　　MOV R2, #03H</p><p>　　LCAL

62、L XI</p><p>　　DJNZ R4, LOOP3 ；判斷20秒顯示時間到否</p><p>　　MOV R7, #05H ；設東西黃燈亮長顯示5秒</p><p>　　SETB P3.5</p><p>　　AO: MOV A．#OA2H</p><p>　　MOV

63、 Pl,A</p><p>　　CLR P3.2</p><p>　　CLR P3.3</p><p>　　CLR P3.4 ；東西黃燈，南北紅燈</p><p>　　MOV R2, #OIH ；定時</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>

64、;　　MOV A，#20H ：</p><p>　　MOV Pl,A</p><p>　　CLR P3.2</p><p>　　CLR P3.3</p><p>　　CLR P3.4 ；南北紅燈，東西不亮即意思要東西黃燈閃爍</p><p>　　MOV R2, #OIH ；

65、定時</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　DJNZ R7, AO ；判斷東西黃燈閃爍，顯示5秒到否？</p><p>　　LJMP A2 ；循環(huán)回狀態(tài)l，即東西紅燈，南北黃燈</p><p>　　DELAY: PUSH 2</p><p><b>　　P

66、USH 1</b></p><p>　　PUSH 0 ；進棧</p><p>　　DELAYl: MOV 1．#OOH</p><p>　　DELAY2：MOV O．#OB2H</p><p>　　DJNZ 0，$ ；判斷是否運行完OB2H</p><p>　　DJNZ

67、 1，DELAY2</p><p>　　DJNZ 2，DELAY1</p><p><b>　　POP 0</b></p><p><b>　　POP 1</b></p><p>　　POP 2 ；出棧</p><p>　　DJNZ R2 ,DE

68、LAY ； 判斷R2是否運行完</p><p>　　RET ；返回主程序</p><p>　　XI: MOV A，R4</p><p><b>　　MOV B．#10</b></p><p><b>　　DIV AB</b></p><p><b&g

69、t;　　MOV R6,A</b></p><p>　　MOV DPTR, #TAB</p><p><b>　　MOV A,B</b></p><p>　　MOVC A．@A+DPTR</p><p>　　MOV SBUF,A</p><p>　　MOV R7, #OFH</p&

70、gt;<p>　　H55S: DJNZ R7, H55S</p><p><b>　　MOV A．R6</b></p><p>　　MOVC A．@A+DPTR</p><p>　　MOV SBUF,A</p><p>　　MOV R7, #OFH</p><p>　　H5

71、5Sl: DJNZ R7, H55Sl</p><p>　　LCALL DELAY</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TAB:DB Ofch, 60h, Odah, Of2h, 66h, Ob6h, Obeh, OeOh</p><p>　　DB Ofeh, Of6h, Oeeh,

72、3eh, 9ch, 7ah, 9eh, 8eh</p><p><b>　　END</b></p><p>　　有緊急車輛狀況的交通信號燈控制程序</p><p>　　ORG 8100H</p><p>　　AJMP MAIN</p><p>　　ORG 8002H</p&

73、gt;<p>　　MAIN: SETB EA ；開中斷</p><p>　　SETB EXO ；允許外部中斷0</p><p>　　CLR ITO ；外部中斷口電平觸發(fā)</p><p>　　LOOP: MOV ROo #F3H ；A線放行，B線禁止</p><p>　　MOV PO,

74、 RO</p><p>　　MOV R7, #19H ；延長25秒</p><p>　　LOOPl: LCALL DELAY ；調(diào)用1秒延時子程序</p><p>　　DJNZ R7, LOOP1</p><p>　　MOV RO, #F5H ；A線警告，B線禁止</p><p>　　MOV

75、 PO, RO</p><p>　　MOV R7, #05H ；延時5秒</p><p>　　LOOP2: LCALL DELAY</p><p>　　DJNZ R7, LOOP2</p><p>　　MOV RO, #DEH ；A線禁止，B線放行</p><p>　　MOV

76、 PO, RO</p><p>　　MOV R7, #19H ；延時25秒</p><p>　　LOOP3： LCALL DELAY</p><p>　　DJNZ R7, LOOP3</p><p>　　MOV RO, #FEH ；A線禁止，B線警告</p><p>　　MOV

77、 PO, RO</p><p>　　MOV R7, #05H ；延時5秒</p><p>　　LOOP4: LCALL DELAY</p><p>　　DJNZ R7, LOOP4</p><p>　　AJMP MAIN</p><p><b>　　中斷服務子程序</b&

78、gt;</p><p>　　INT: MOV Pl, #F6H</p><p>　　MOV R7, #OAH</p><p>　　INTl: ACALL DELAY</p><p>　　DJNZ R7, INT1</p><p>　　MOV Pl, RO</p>

79、<p><b>　　RFTT</b></p><p><b>　　3.2.各芯片介紹</b></p><p>　　89C51芯片介紹：</p><p>　　對于5 1子系列，主要有8031、8051、8751三種機型，它們的指令系統(tǒng)與芯片引腳完全兼容，僅片內(nèi)程序存儲器有所不同，8031芯片不帶ROM，8051芯片

80、帶4KROM，8751芯片帶4KEPROM。51子系列的主要特點為：</p><p><b>　　◆8位CPU。</b></p><p>　　◆片內(nèi)帶振蕩器，頻率范圍1. 2～12MHZ。</p><p>　　◆片內(nèi)帶128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器。</p><p>　　◆片內(nèi)帶4K的程序存儲器。</p><

81、p>　　◆程序存儲器的尋址空間為64K字節(jié)。</p><p>　　◆片外數(shù)據(jù)存儲器的尋址空間內(nèi)64K字節(jié)。</p><p>　　◆128個用戶位尋址空間。。</p><p>　　◆2 1個字節(jié)特殊功能寄存器。</p><p>　　◆4個8位的并行I/O接口：PO、Pl、P2、P3。</p><p>　　◆2個1

82、6位定時器／計數(shù)器</p><p>　　◆2個優(yōu)先級別的5個中斷源。</p><p>　　◆1個全雙工的串行I/O接口，可多機通信。</p><p>　　◆111條指令，含乘法指令和除法指令。</p><p>　　◆片內(nèi)采用單總線結(jié)構(gòu)。</p><p>　　◆有較強的位處理能力。</p><p>

83、;　　◆采用單-+5V電源。</p><p>　　（1）主電源引腳Vss和Vcc</p><p><b>　?、賄ss接地</b></p><p>　?、赩cc正常操作時為+5伏電源</p><p>　　(2)外接晶振引腳XTAL1和XTAL2</p><p>　　①XTAL1內(nèi)部振蕩電路反相放大

84、器的輸入端，是外接晶體的一個引腳。當采用外部振蕩器時，此引腳接地。</p><p>　?、赬TAL2內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。是外接晶體的另一端。當采用外部振蕩器時，此引腳接外部振蕩源。</p><p>　　(3)控制或與其它電源復用引腳RST/VPD，ALE/， 和/Vpp</p><p>　?、賀ST/VPD當振蕩器運行時，在此引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高

85、電平（由低到高跳變），將使單片機復位在Vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，由VPD向內(nèi)部提供備用電源，以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。</p><p>　　②ALE/正常操作時為ALE功能（允許地址鎖存）提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器，</p><p>　　ALE引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的）周期性地發(fā)出正脈沖信號。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。但要注意，每當訪問外部數(shù)據(jù)

86、存儲器時，將跳過一個ALE脈沖，ALE端可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）八個LSTTL電路。 對于EPROM型單片機，在EPROM編程期間，此引腳接收編程脈沖（功能）</p><p>　?、弁獠砍绦虼鎯ζ髯x選通信號輸出端，在從外部程序存儲取指令（或數(shù)據(jù)）期間， 在每個機器周期內(nèi)兩次有效。 同樣可以驅(qū)動八LSTTL輸入。</p><p>　　④/Vpp、 /Vpp為內(nèi)部程序存儲器和外部程序

87、存儲器選擇端。當/Vpp為高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，當/Vpp為低電平時，則訪問外部程序存儲器。</p><p>　　對于EPROM型單片機，在EPROM編程期間，此引腳上加21伏EPROM編程電源(Vpp)。</p><p>　　HD74LS164P芯片是一個高度集成電路芯片和HD74LSOOP芯片一樣可以處理一</p><p>　　些復雜的運算體積小、控制能

88、力強、可靠性高等特點的卓越芯片。</p><p><b>　　第4章　檢測與調(diào)試</b></p><p><b>　　4.1軟硬件調(diào)試</b></p><p>　　因本設計本身要求有穩(wěn)定性高、免維護、抗干擾能力強等功能，系統(tǒng)調(diào)試除了驗證數(shù)據(jù)處理的精度，確保判斷的準確性外，同時必須確認各項的功能的正常運行。</p>

89、;<p>　　1、硬件調(diào)試：硬件調(diào)試是利用開發(fā)系統(tǒng)、基本測試儀器（萬用表、示波器等），檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障。</p><p>　　硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與動態(tài)調(diào)試兩步進行。</p><p><b>　　靜態(tài)調(diào)試</b></p><p>　　靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未工作時的一種硬件檢測。</p><p>

90、;　　第一步：目測。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點。</p><p>　　第二步：用萬用表測試。先用萬用表復核目測中有疑問的連接點，再檢測各種電</p><p>　　源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。</p><p>　　第三步：加電檢測。給板加電，檢測所有的插座或是器件的電源端是否符合要求</p><p><b>　　的值&l

91、t;/b></p><p>　　第四步：是聯(lián)機檢查。因為只有用單片機開發(fā)系統(tǒng)才能完成對用戶系統(tǒng)的調(diào)試。</p><p><b>　　動態(tài)調(diào)試</b></p><p>　　動態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器</p><p>　　件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯誤等的一種硬件檢查。動態(tài)調(diào)試的一般

92、方法是由近</p><p><b>　　及遠、由分到合。</b></p><p>　　由分到合是指首先按邏輯功能將用戶系統(tǒng)硬件電路分為若干塊，當調(diào)試電路時，</p><p>　　與該元件無關(guān)的器件全部從用戶系統(tǒng)中去掉，這樣可以將故障范圍限定在某個</p><p>　　局部的電路上。當各塊電路無故障后．將各電路逐塊加入系統(tǒng)

93、中，在對各塊電路</p><p>　　功能及各電路間可能存在的相互聯(lián)系進行調(diào)試。由分到合的調(diào)試既告完成。</p><p>　　由近及遠是將信號流經(jīng)的各器件按照距離單片機的邏輯距離進行由近及遠的分</p><p>　　層，然后分層調(diào)試。調(diào)試時，仍采用去掉無關(guān)元件的方法，逐層調(diào)試下去，就會</p><p><b>　　定位故障元件了。&

94、lt;/b></p><p>　　2、軟件調(diào)試： 軟件調(diào)試是通過對擁護程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存</p><p>　　在的語法錯誤與邏輯錯誤并加以排除糾正的過程。程序后，編輯，查看程序是否</p><p><b>　　有邏輯的錯誤。</b></p><p>　　4.2交通信號燈模擬控制系統(tǒng)原理圖<

95、/p><p>　　4.3 設計的連線圖提示：</p><p>　　(1)完整的DVCC實驗箱面板</p><p><b>　　4.4模擬運行步驟</b></p><p>　?、?051 Pl. O-P1.7、P3.2-P3.5依次接發(fā)光二極管Ll-L12。</p><p>　?、趯US3區(qū)P3.0

96、用連到數(shù)碼管顯示區(qū)DATA插孔。</p><p>　　③將BUS3區(qū)P3.1用連到數(shù)碼管顯示區(qū)CLK插孔。</p><p>　　④單脈沖發(fā)生/SP插孔連到數(shù)碼管顯示區(qū)CLR插孔。</p><p>　　⑤仿真實驗系統(tǒng)在”P．…”狀態(tài)下。</p><p>　　⑥以連續(xù)方式從OOOOH開始執(zhí)行程序，初始態(tài)為四個路口的紅燈全亮之后，南北路口的綠燈亮東

97、西路口的紅燈亮，南北路口方向通車。延時一段時間后南北路口的綠燈熄滅，黃燈開始閃耀。閃耀若干次后，南北路口紅燈亮，而同時東西路口的綠燈亮，東西路口方向開始通車，延時一段時間后，東西路口的綠燈熄滅，黃燈開始閃耀。閃耀若干次后，再切換到南北路口方向，之后重復以上過程。</p><p><b>　　設計總結(jié)</b></p><p>　　本設計以單片機為核心，增設了可根據(jù)交通擁

98、擠情況分別設置主干道和次干道的通行時間，并對系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設計。該設計很好地完成了題目的各項要求，并擴展了多項功能，主要體現(xiàn)如下：</p><p>　　1．出現(xiàn)緊急情況時系統(tǒng)可設置成手動控制，緊急情況結(jié)束后再轉(zhuǎn)成自動，控制十分靈活；</p><p>　　2．巧妙使用無線傳輸模塊，用模型車演示，當有警車通過時系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)為特種車放行，其</p><p>　　它車

99、輛禁止通行狀態(tài)，特定時間后系統(tǒng)自動恢復；</p><p>　　3．主干道和次干道可以分開設置時間功能，使控制更加靈活；</p><p>　　4．高分辨率液晶實時顯示交通狀態(tài)信息，便于操作人員在室內(nèi)實時監(jiān)測，人機界面友好；</p><p>　　5．日歷和時鐘準確顯示功能；</p><p>　　以上所有功能均在城市交道口模型上得到很好地實現(xiàn)，該設

100、計在確保功能實現(xiàn)的基礎上，</p><p>　　充分考慮了控制系統(tǒng)操作方便、人性化、抗干擾能力強、可靠性高、穩(wěn)定性好等要求。</p><p>　　在指導老師的孜孜不倦教導及指點，我終于完成了設計。在這里我要感謝我的指導老師，要是沒有她的幫助，我的設計不可能這么順利的完成。更不可能做出令我滿意的模擬交通燈控制系統(tǒng)。老師對學生的付出，從來不要求有任何的回報，這是多么無私??！在這里我要再次感謝我

101、的指導老師，再次對她說聲：謝謝！</p><p>　　本設計雖然結(jié)束了，但由于時間、設備、條件和水平等各方面因素有限，系統(tǒng)還存在一些不足，一個新系統(tǒng)最終走向成熟和完善還需要我們在以后的學習和工作中作不懈的努力！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]歐偉民，基于單片機的交通信號控制系統(tǒng)[J]．湖南大學學報（自然

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