交通燈課程設(shè)計(jì)--基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　交通控制系統(tǒng)是近現(xiàn)代社會(huì)隨著物流、出行等交通發(fā)展產(chǎn)生的一套獨(dú)特的公共管理系統(tǒng)。要保證高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通規(guī)則，還必須通過一定的科技手段加以實(shí)現(xiàn)。本文在對目前交通控制進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用檢測傳感、實(shí)時(shí)調(diào)整智能化控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，將傳

2、感器監(jiān)測、實(shí)時(shí)調(diào)整車輛通行時(shí)間的算法與單片機(jī)控制作用相結(jié)合，提出了基于單片機(jī)的交通控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)由AT89S52單片機(jī)、交通燈顯示、LED倒計(jì)時(shí)、車流量檢測及調(diào)整、違規(guī)檢測、緊急處理、時(shí)間模式手動(dòng)設(shè)置等模塊組成。系統(tǒng)除基本交通燈功能外，還具有通行時(shí)間手動(dòng)設(shè)置、可倒計(jì)時(shí)顯示、急車強(qiáng)行通過、車流量檢測及調(diào)整、交通異常狀況判別及處理等相關(guān)功能。理論證明該系統(tǒng)能夠簡單、經(jīng)濟(jì)

3、、有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要做了如下幾方面的工作：一是確定系統(tǒng)交通控制的總體設(shè)計(jì)，包括，十字路口具體的通行禁行方案設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)應(yīng)擁有的各項(xiàng)功能，二是進(jìn)行傳感器的硬件電路、顯示電路等的設(shè)計(jì)和基本功能要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：交通控制， AT89C52，倒計(jì)時(shí)顯示</p><p><b>　　目 錄

4、</b></p><p>　　摘要 ……………………………………………………………………1</p><p><b>　　1 概述</b></p><p>　　1.1課題名稱…………………………………………………………3</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)要求…………………………………………………………3</

5、p><p>　　1.3設(shè)計(jì)意義…………………………………………………………3</p><p>　　2 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1芯片的選擇與簡單介紹…………………………………………4</p><p>　　2.2系統(tǒng)方框圖………………………………………………………4</p><p>　　2.3工作原理

6、…………………………………………………………5</p><p>　　2.4電路原理圖………………………………………………………5</p><p>　　2.5單片機(jī)最小系統(tǒng)…………………………………………………6</p><p>　　2.6時(shí)間顯示電路 ………………………………………………… 7</p><p>　　2.7交通燈電路 ………

7、…………………………………………… 7</p><p><b>　　3 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1整體系統(tǒng)分析 ………………………………………………… 8</p><p>　　3.2程序流程圖 …………………………………………………… 10</p><p>　　4 Proteus軟件仿真</p&g

8、t;<p>　　4.1系統(tǒng)仿真電路圖 ……………………………………………… 10</p><p>　　4.2仿真結(jié)果分析 ………………………………………………… 11</p><p>　　5課程設(shè)計(jì)體會(huì) ………………………………………………………11</p><p>　　參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………12</p>

9、;<p>　　附1：源程序代碼 ……………………………………………………12</p><p><b>　　1 概述</b></p><p><b>　　1.1課題名稱</b></p><p>　　單片機(jī)控制的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)要求&l

10、t;/b></p><p>　　1).運(yùn)用所學(xué)的知識設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈控制系統(tǒng)。</p><p>　　2).上電的時(shí)候南北方向的紅燈亮25秒；東西方向的綠燈亮20秒，綠燈秒閃2秒，黃燈秒閃3秒。再接下來東西方向的紅燈亮25秒；南北方向的綠燈亮20秒，綠燈秒閃2秒，黃燈秒閃3秒。如此循環(huán)。</p><p>　　3).各種信號燈所亮的時(shí)間由數(shù)碼管顯示出來。<

11、;/p><p>　　4).實(shí)現(xiàn)在上電時(shí)南北方向和東西方向顯示不一樣的時(shí)間。</p><p>　　5).設(shè)計(jì)硬件電路原理圖，合理選擇元器件；編寫使用說明書，說明使用方法。</p><p>　　6).設(shè)計(jì)在實(shí)驗(yàn)板上實(shí)現(xiàn)該功能的程序并進(jìn)行調(diào)試。</p><p><b>　　1.3設(shè)計(jì)意義</b></p><

12、;p>　　國內(nèi)的交通燈一般設(shè)在十字路門，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈。加上一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示計(jì)時(shí)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(shí)際行車過程中出現(xiàn)的情況，還存在以下缺點(diǎn)：</p><p>　　1)．兩車道的車輛輪流放行時(shí)間相同且固定， 在十字路口，經(jīng)常一個(gè)車道為主干道，車輛較多，放行時(shí)間應(yīng)該長些；另一車道為副干道，車輛較少，放行時(shí)間應(yīng)該短些。</p>

13、<p>　　2)．沒有考慮緊急車通過時(shí)，兩車道應(yīng)采取的措施，臂如，消防車執(zhí)行緊急任務(wù)通過時(shí)，兩車道的車都應(yīng)停止，讓緊急車通過。</p><p>　　基于傳統(tǒng)交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過于死板，紅綠燈交替是間過于程式化的缺點(diǎn)，智能交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就更顯示出了它的研究意義，它能根據(jù)道路交通擁護(hù)，交叉路口經(jīng)常出現(xiàn)擁堵的情況。利用單片機(jī)控制技術(shù)．提出了軟件和硬件設(shè)計(jì)方案，能夠?qū)崿F(xiàn)道路的最大通行效率。</p&

14、gt;<p>　　2 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1芯片的選擇與簡單介紹</p><p>　　主控芯片采用AT89C52單片機(jī)（其管腳圖如圖－１所示）。單片機(jī)，亦稱單片微型計(jì)算機(jī)。它是把中央處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、程序存儲(chǔ)器（ROM）、輸入/輸出端口（I/0）等主要計(jì)算機(jī)功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī).（兼容MCS51指令系

15、統(tǒng) · 8k可反復(fù)擦寫(>1000次）Flash ROM· 32個(gè)雙向I/O口· 256x8bit內(nèi)部RA.3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷 · 時(shí)鐘頻率0-24MHz · 2個(gè)串行中斷 ·可編程UART串行通道 · 2個(gè)外部中斷源· 共6個(gè)中斷源 · 2個(gè)讀寫中斷口線 · 3級加密位 · 低功耗空閑和掉電模式

16、3; 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能)</p><p>　　單片機(jī)以體積小、功能全、性價(jià)比等諸多優(yōu)點(diǎn)而獨(dú)具特色，在工業(yè)控制、尖端武器、通信設(shè)備、家用電器等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中獨(dú)占鰲頭。如果說C語言程序設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)課，那么單片機(jī)以其系統(tǒng)硬件構(gòu)架完整、價(jià)格低廉、學(xué)生能動(dòng)手等特點(diǎn)，成為工科學(xué)生硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課。</p><p><b>　　2.2系統(tǒng)方框圖</b></p>

17、;<p><b>　?。▓D－2）</b></p><p><b>　　2.3工作原理</b></p><p>　　由軟件設(shè)置交通燈的初始時(shí)間，南北方向通行30秒，東西方向通行20秒，數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)顯示，P0口送字形碼，P2口送字位選通信號，通過單片機(jī)的P1口控制各種信號燈的燃亮與熄滅。采用中斷方式實(shí)現(xiàn)按鍵的功能。</p>

18、<p><b>　?。▓D－3）</b></p><p><b>　　2.4電路原理圖</b></p><p><b>　　（圖－4）</b></p><p>　　2.5單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p><b>　?。▓D－5）</b></p

19、><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)以89C52為核心,外加時(shí) 和復(fù)位電路,電路結(jié)構(gòu)簡單,抗干擾能力強(qiáng),成本相對較低,非常符合本設(shè)計(jì)的所有要求。89C51單片機(jī)系列是MCS-51系列的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,是當(dāng)前8位單片機(jī)的典型代表,采用CHMOS工藝,即互補(bǔ)金屬氧化物的HMOS工藝, CHMOS是CMOS和HMOS的結(jié)合,具有HMOS高速度和高密度的特點(diǎn),還具有CMOS低功耗的特點(diǎn)。</p><p>　

20、　時(shí)鐘電路在單片機(jī)的外部通過XTAL1,XTAL2這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容,構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器.本系統(tǒng)采用的為12MHz的晶振,一個(gè)機(jī)器周期為1us,C2,C3為30pF。</p><p>　　復(fù)位電路分為上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位,RST引腳是復(fù)位信號的輸入端,復(fù)位信號是高電平有效.上電自動(dòng)復(fù)位通過電容C1和電阻R4來實(shí)現(xiàn),按鍵手動(dòng)復(fù)位是圖中復(fù)位鍵來實(shí)現(xiàn)的。</p><p>

21、<b>　　2.6時(shí)間顯示電路</b></p><p><b>　　（圖－6）</b></p><p>　　因?yàn)橄到y(tǒng)要求南北和東西方向的信號燈時(shí)間不一樣，所以就利用單片機(jī)的P0口送出數(shù)據(jù)的段碼，位選信號用P2,P3口送出，用動(dòng)態(tài)掃描的方法顯示東西、南北的倒計(jì)時(shí)間(如圖-6所示)。</p><p>　　數(shù)碼管使用共陰數(shù)碼管。

22、</p><p><b>　　2.7交通燈電路</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)的p1口來驅(qū)動(dòng)和控制各種信號燈的燃亮和燃亮?xí)r間，在實(shí)際中，交通燈的信號燈需要用高電壓控制，在這里我們只是模擬一下它的控制信號，所以我們就只用單片機(jī)的信號引腳直接來控制發(fā)光二極管（如圖-7所示）</p><p><b>　?。▓D－7）</b

23、></p><p><b>　　3 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1整體系統(tǒng)分析</b></p><p>　　總體流程圖（實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換）：</p><p><b>　　（圖－8）</b></p><p><b>

24、;　　3.2程序流程圖</b></p><p><b>　?。▓D－9）</b></p><p>　　4 Proteus軟件仿真</p><p>　　4.1系統(tǒng)仿真電路圖</p><p>　　1.交通燈控制系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)仿真圖（見圖-10）。</p><p><b>　?。▓D－

25、10）</b></p><p>　　2.交通燈東西方向綠燈向紅燈轉(zhuǎn)變，綠燈燈閃爍時(shí)仿真圖（見圖-11）。</p><p><b>　　（圖－11）</b></p><p>　　4、交通燈東西方向向南北方向轉(zhuǎn)變，綠燈閃爍后黃燈亮，見（圖-12）。</p><p><b>　?。▓D－12）</b&

26、gt;</p><p>　　5、交通燈南北方向向東西方向轉(zhuǎn)變，綠燈閃爍后黃燈亮，見（圖-13-14-15）</p><p><b>　　（圖-13）</b></p><p><b>　?。▓D-14）</b></p><p><b>　?。▓D-15）</b></p>

27、<p><b>　　4.2仿真結(jié)果分析</b></p><p>　　仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)南北方向車道和東西方向車道兩條交叉道路的車輛交替運(yùn)行，南北方向（主干道）每次通行時(shí)間設(shè)為20秒、東西方向通行時(shí)間設(shè)為20秒，時(shí)間可以在程序中修改。同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)紅燈、黃燈、綠燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換，紅綠燈轉(zhuǎn)換時(shí)間為5秒，轉(zhuǎn)黃期間黃燈亮?？梢詼?zhǔn)確顯示每個(gè)狀態(tài)所剩余的時(shí)間，按下禁行普通車輛鍵，東西南北方向都亮紅燈；按下

28、南北放行鍵，南北綠燈亮，東西紅燈亮；按下東西放行鍵，東西綠燈亮，南北紅燈亮；任何時(shí)候按下返回鍵，此系統(tǒng)都將回到初始狀態(tài)，當(dāng)緊急狀況出現(xiàn)時(shí)，按下緊急開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)主干道和支干道全部禁止通行，允許緊急車輛安全通行，實(shí)現(xiàn)了課程設(shè)計(jì)的要求。</p><p><b>　　5課程設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p>　　本系統(tǒng)就是充分利用了AT89C52芯片的I/O引角。系統(tǒng)統(tǒng)采用MS

29、C-51系列單片機(jī)為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量通過單片機(jī)芯片的P1口控制紅、黃、綠燈的燃亮與熄滅；P0,P3口外接數(shù)碼管來顯示各個(gè)信號燈的時(shí)間。系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡便、實(shí)用性強(qiáng)、操作簡單、程序設(shè)計(jì)簡便。系統(tǒng)不足之處不能控制車的左、右轉(zhuǎn)、以及自動(dòng)根據(jù)車流改變紅綠燈時(shí)間等。這是由于本身地理位子以及車流量情況所定，如果有需要可以設(shè)計(jì)擴(kuò)充原系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)，我們得到了一次用

30、所學(xué)知識與技能分析和解決問題的可貴的鍛煉機(jī)會(huì)，使我們深刻鄰會(huì)了單片機(jī)的基本原理和單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的過程。在常用編程設(shè)計(jì)思路技巧的掌握方面都向前邁了一大步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，受益匪淺，充分意識到自己所學(xué)的東西還是非常有限的，不過通過設(shè)計(jì)，還是學(xué)到了一些書本上沒有學(xué)到的東西，為自己以后的工作奠定了一定的基礎(chǔ)。在撰寫本文的過程中，深切地體會(huì)到當(dāng)今科技技

31、術(shù)飛速的發(fā)展，特別是單片機(jī)的發(fā)展使得許多技術(shù)難題迎刃而解，作者堅(jiān)信，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用將是前途無量。</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)到的知識面比較廣,加上我和隊(duì)友在相關(guān)領(lǐng)域知識的缺乏,所以本設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)還是有待改善的,然而,模擬仿真證明了本設(shè)計(jì)的基本設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法以及基本功能是現(xiàn)實(shí)可行的。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b>

32、</p><p>　　《單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù)》張迎新主編[M]，國防工業(yè)出版社</p><p>　　《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》余錫存 主編 [M]西安電子科技大學(xué)出版社</p><p>　　《微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用》戴梅萼 編著[M] 清華大學(xué)出版社</p><p>　　《微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用》李伯成 主編[M] 西安電子科技大學(xué)

33、出版社 </p><p>　　《微機(jī)原理與應(yīng)用》 張宗根 主編[M] 陜西師范大學(xué)出版社</p><p><b>　　源程序代碼</b></p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#include <intrins.h></p><p>

34、　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　sbit a1=P1^0; 紅燈</p><p>　　sbit a2=P1^1; 黃燈</p><p>　　sbit a3=P1^2; 綠燈</p><p>　　

35、sbit key=P2^7;中斷</p><p>　　uchar code table[] = { 0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,</p><p>　　0x80,0x90,0x88};//,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E,0xFF};</p><p>　　uchar code dispbit[]=

36、{0x01,0x02};//數(shù)碼管位選碼</p><p>　　uchar dis1[]={0,0}; </p><p>　　uchar dis2[]={0,0};</p><p>　　uchar num0,num1,temp=10;</p><p>　　uchar t0=0;</p><p>　　void Dela

37、y(uint z) 無返回值型的延時(shí)函數(shù)。傳參是一個(gè)類型是uint的值 z 方法里面定義了x y都是uint類型 for循環(huán)x從z開始，如果大于0，x自減1， for循環(huán)y從110開始，如果大于0，y自減1這兩個(gè)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint x,y;</b></p><p&g

38、t;　　for(x=z;x>0;x--)</p><p>　　for(y=110;y>0;y--)</p><p><b>　　;</b></p><p>　　}</p><p>　　void init()</p><p><b>　　{</b>

39、;</p><p>　　TMOD=0x01;</p><p>　　TH0=(65536-50000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　ET0=1;</b>&

40、lt;/p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p>　　//temp=0xfb;</p><p>　　//P1=temp;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Display() 數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)</p>&

41、lt;p><b>　　{</b></p><p>　　uchar i,x,y;</p><p>　　dis1[0]=num0/10;</p><p>　　dis1[1]=num0%10;</p><p>　　dis2[0]=num1/10;</p><p>　　dis2[1]=num1%10

42、;</p><p>　　for(i=0;i<2;i++)用for語句把十位和 個(gè)位分給p0和p3</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P0=table[dis2[i]]; 調(diào)用codedis</p><p>　　P3=table[dis1[i]];</p><p>

43、　　P2=dispbit[i];//位選</p><p><b>　　Delay(5);</b></p><p><b>　　P2=0x00;</b></p><p>　　if(key==1) 中斷</p><p><b>　　{</b></p><p&g

44、t;<b>　　P1=0xf6;</b></p><p><b>　　EA=0;</b></p><p>　　for(x=5000;x>0;x--)</p><p>　　for(y=110;y>0;y--);</p><p><b>　　}</b></p>

45、;<p>　　else EA=1;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main() </p><p><b>　　{</b></p><p>　　loop5:i

46、nit();</p><p>　　num0=20;東西20s</p><p>　　num1=25;南北25</p><p>　　while(num0!=0)東西綠燈p3口20s南北紅燈p0口25s</p><p><b>　　{</b></p><p>　　loop:Display();顯示倒計(jì)

47、時(shí)</p><p>　　if(key==1)</p><p>　　goto loop;</p><p>　　P1=0xf3; 開東西綠燈南北紅燈</p><p>　　//Delay(10); 延遲10ms</p><p><b>　　}</b></p><p&g

48、t;　　if(num0==0&&num1<=5)開東西黃燈和綠燈閃爍</p><p>　　{ while(num1>3) 東西綠燈閃爍2s</p><p>　　{ num0=num1-3;</p><p>　　Display(); p3口 2s</p><p>　　P1=0xf3;

49、 東西綠燈開</p><p>　　Delay(10); 延遲10ms</p><p>　　P1=0xf7;關(guān)綠燈</p><p>　　// Delay(10);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　while( num1<=3)東西黃燈閃爍3s</p

50、><p><b>　　{</b></p><p>　　num0=num1;</p><p>　　loop2:Display();p3口3s</p><p>　　if(key==1)</p><p>　　goto loop2;</p><p><b>　　P1=0xf

51、5;</b></p><p>　　Delay(10);</p><p><b>　　P1=0xf7;</b></p><p>　　//Delay(10);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b><

52、;/p><p>　　num0=25;num1=20; 開南北綠燈東西紅燈p3口25s p0口20</p><p>　　while(num1!=0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　loop3:Display();</p><p>　　if(key==1)</p&

53、gt;<p>　　goto loop3;</p><p><b>　　P1=0xde;</b></p><p>　　//Delay(10);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(num1==0&&num0<=5)</p>

54、;<p><b>　　{</b></p><p>　　while(num0>3) 南北綠燈閃爍2s</p><p>　　{num1=num0-3; </p><p>　　loop4:Display();</p><p>　　if(key==1)</p><p>　　go

55、to loop4;</p><p><b>　　P1=0xde;</b></p><p>　　Delay(10);</p><p><b>　　P1=0xfe ;</b></p><p>　　//Delay(10);</p><p><b>　　}</b&g

56、t;</p><p>　　while(num0<=3) 南北黃燈閃爍3s</p><p><b>　　{</b></p><p>　　num1=num0;</p><p>　　Display();</p><p><b>　　P1=0xee;</b></p&g

57、t;<p>　　Delay(10);</p><p><b>　　P1=0xfe;</b></p><p>　　//Delay(10);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(num0==0&&num1==0) 調(diào)用循環(huán)返回開始

58、</p><p>　　{goto loop5;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void time0() interrupt 1 using

59、0 一秒定時(shí) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　TH0=(65536-50000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p><p><b>　　t0++;</b></p><p>　　if(t0==20

60、)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　t0=0;</b></p><p><b>　　num1-- ;</b></p><p><b>　　num0--;</b></p><p><b>