2022年基于单片机智能交通灯方案设计书.docx
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1、精品学习资源摘要本文介绍了一个基于PROTEUS 的智能交通灯掌握系统的设计与仿真,系统能够依据十字路口双车道车流量的情形掌握交通信号灯按特定的规律变化;本文第一对智能交通灯的讨论意义和智能交通灯的讨论现状进行了分析,指出了现状交通灯存在的缺点,并提出了改进方法;智能交通灯掌握系统通常要实现自动掌握和在紧急情形下能够手动切换信号灯让特殊车辆优先通行;本文仍对AT89S51 单片机的结构特点和重要引脚功能进行了介绍,同时对智能交通灯掌握系统的设计进行了具体的分析;最终介绍了PROTEUS 嵌入式系统仿真与开发平台的使用方法,利用Proteus 软件对交通灯掌握系统进行了仿真,仿真结果说明系统工作
2、性能良好;关键词:单片机,智能交通灯掌握系统,PROTEUS 仿真引言智能的交通信号灯指挥着人和各种车辆的安全运行,实现红、黄、绿灯的自动指挥是城乡交通 治理现代化的重要课题.在城乡街道的十字交叉路口,为了保证交通秩序和行人安全,一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯,其中红灯亮 ,表示该条道路禁止通行;黄灯亮 ,表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行 ,已过停车线的车辆连续通行; 绿灯亮 ,表示该条道路答应通行 .交通灯掌握电路自动掌握十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换 ,指挥各种车辆和行人安全通行 ,实现十字路口城乡交通治理自动化 .本文为了实现交通道路的治理,力求交通治理先进性
3、、科学化. 分析应用了单片机实现智能交通灯管制的掌握系统 , 以及该系统软、硬件设计方法,试验证明该系统实现简洁、经济,能够有效地疏导交通 ,提高交通路口的通行才能.目 录一、 绪论31.1 交通灯掌握系统的讨论现状3欢迎下载精品学习资源1.2 基于单片机的智能交通灯掌握系统设计的意义31.3 本论文主要工作4二、 智能交通灯的相关设计42.1 智能交通灯的技术指标42.2 智能交通灯设计的方案挑选42.3 智能交通灯方案的实现5三、 智能交通灯的设计63.1 AT89S51 单片机的主要性能参数和主要引脚功能63.2 各模块掌握电路93.3 交通灯的软件设计流程图12四、 智能交通灯方案的仿
4、真13五、 系统分析及改进措施14终止语15致谢15参考文献16一、绪论1.1 交通灯掌握系统的讨论现状在今日,红绿灯安装在各个道口上,已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段;但这一技术在 19 世纪就已显现了;1858 年,在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红,蓝两色的机械扳手式信号灯,用以指挥马车通行;这是世界上最早的交通信号灯;1868 年,英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏欢迎下载精品学习资源斯特区的议会大厦前的广场上,安装了世界上最早的煤气红绿灯;它由红绿两色旋转式方形玻璃提灯组成,红色表示“停止 ”,绿色表示 “留意 ”;1869 年 1 月 2 日,煤气灯爆炸,使警察受伤,
5、遂被取消; 1914 年,电气启动的红绿灯显现在美国;这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成,安装在纽约市 5 号大街的一座高塔上;红灯亮表示“停止 ”,绿灯亮表示 “通行 ”;而中国最早的公路交通灯却是产生于 1928 年的上海英租界;从最早的手牵皮带到20 世纪 50 岁月的电气掌握,从采纳运算机掌握到现代化的电子定时监控,交通信号灯在科学化、自动化上不断地更新、进展和完善;但是,随着社会的不断进步,传统的交通灯的缺陷也日益显现,其中设计过于死板,达不到道路的最大通行效率是最明显的问题,红绿灯交替变换时间过于程式化;随着我国经济的高速进展,人们对各种交通车辆的需求量不断增大,城市的交通拥护
6、问题日益严峻,目前,大部分城市的十字路口的交通掌握灯,通常的做法是:事先经过车辆流量的调查,利用传统的方法设计好红绿灯的延时,然而,实际上的车流量是不断变化的,有的路口在不同的时间段车流量的大小甚至有很大的差异,所以说,统计的方法己不能适应快速进展的交通现状;1.2 基于单片机的智能交通灯掌握系统设计的意义国内的交通灯一般设在十字路门,在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯;加上一个倒计时的显示计时器来掌握行车;对于一般情形下的安全行车,车辆分流尚能发挥作用,但依据实际行车过程中显现的情形,仍存在以下缺点:1两车道的车辆轮番放行时间相同且固定,在十字路口,常常一个车道为主干道,车辆较多,放行时
7、间应当长些;另一车道为副干道,车辆较少,放行时间应当短些;2没有考虑紧急车通过时,两车道应实行的措施,臂如,消防车执行紧急任务通过时,两车道的车都应停止,让紧急车通过;基于传统交通灯掌握系统设计过于死板,红绿灯交替是间过于程式化的缺点,智能交通灯掌握系统的设计就更显示出了它的讨论意义,它能依据道路交通拥护,交叉路口常常显现拥堵的情形;利用单片机掌握技术提出了软件和硬件设计方案,能够实现道路的最大通行效率;1.3 本论文主要工作本文为了实现交通道路的治理,力求交通治理先进性、科学化. 分析应用了单片机实现智能交通灯管制的掌握系统,以及该系统软、硬件设计方法,试验证明该系统实现简洁、经济,能够有效
8、地疏导交通,提高交通路口的通行才能.第一对智能交通灯的讨论意义和智能交通灯的讨论现状进行了分析,指出了现状交通灯存在的缺点,并提出了改进方法;智能交通灯掌握系统通常要实现自动掌握和在紧急情形下能够手动切换信号灯让特殊车辆优先通行;本文仍对AT89S51 单片机的结构特点和重要引脚功能进行了介绍,同时对智能交通灯掌握系统的设计进行了具体的分析;最终介绍了PROTEUS 嵌入式系统仿真与开发平台的使用方法,利用Proteus软件对交通灯掌握系统进行了仿真二、 智能交通灯掌握系统的相关设计欢迎下载精品学习资源2.1 智能交通灯掌握系统的技术指标1、设计一个十字路口的交通灯掌握电路,要求南北方向和东西
9、方向两个交叉路口的车辆交替运行,两个方向能依据车流量大小自动调剂通行时间,车流量大,通行时间长,车流量小,通行时间短;2、 每次绿灯变红灯时,要求黄灯先亮5S,才能变换运行车辆;3、 东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外,每一种灯亮的时间都用数码管显示器进行显示(采纳倒计时的方法);4、同步设置人行横道红、绿灯指示;5、考虑到特殊车辆情形,设置紧急转换开头;2.2 智能交通灯掌握系统设计的方案挑选针对道路交通拥挤,交叉路口常常显现拥堵的情形;利用单片机掌握技术提出了软件和硬件设计方案及两点改进措施:1、依据各道路路口车流量的大小自动调剂通行时间;2、考虑特殊车辆通行情形,设计紧急迫换
10、开关;由于 AT89C51 单片机自单带有2 计数器, 6 个中断源,能满意系统的设计要求;用单片机设计不但设计简洁,而且成本低,用其设计的交通灯也满意了要求,所以本文采纳单片机设计交通灯, 系统构图如图 1 所示:图 1 系统结构框图2.3 智能交通灯方案的实现依据设计任务和要求 ,可画出该掌握器的原理框图, 为确保十字路口的交通安全,往往都采纳交通灯自动掌握系统来掌握交通信号;其中红灯(R)亮,表示禁止通行;黄灯(Y )亮表示暂停; 绿灯( G)亮表示答应通行;1) 掌握器的系统框图如图2 所示;欢迎下载精品学习资源图 2 交通灯掌握器系统框图2 电路图智能交通灯电路图如图3 所示;图 3
11、智能交通灯电路图3 工作原理大家都明白,绿灯的放行时间与车辆通过数量不成正比;比如说20 秒内每车道可以通过20 辆车, 40 秒内每车道却可以通过45 辆车;由于这有一个起步的问题,仍有一个黄灯等待问题;也就是说,绿灯放行时间越长,单位时间通过车辆的数量就越多;我们来运算一下,每车道通行20 秒内可以通过 20 辆车,一个红绿灯循环是40 秒单交叉路口 ,加上每次状态转换的黄灯5 秒(一个欢迎下载精品学习资源循环要两次转换),即一个红绿黄灯循环要50 秒,即 50 秒内通行的车辆为40 辆;通过一辆车的平均时间是 1.25 秒;假如每次车辆通行的时间改为40 秒, 40 秒内每车道可以通过4
12、5 辆,一个红绿灯循环是80 秒单交叉路口 ,加上每次状态转换的黄灯5 秒(一个循环要两次转换),即一个红绿黄灯循环要 90 秒,即 90 秒内通行的车辆为90 辆;通过一辆车的平均时间只需1 秒;明显在车辆拥挤的情形下绿灯的通行时间越长,单位时间内通行的车辆越多,可以有效缓解车辆拥堵问题;当然绿灯时间也不行能无限长,要考虑到让另一路口的等待时间不能过长;人们总是期望在交通灯前等候的时间越短越好;所以笔者设定了绿灯通行时间的上限为 40 秒;在非拥挤时段绿灯的通行时间的下限为 20 秒,当交叉路口双方车辆较少时通行时间设为 20 秒,这样可以大大缩短车辆在红灯面前的等待时间;当交叉路口双方车辆
13、较多时通行时间设为 40 秒;三、 智能交通灯的设计3.1 AT89C51 单片机的主要性能参数和主要引脚对交通灯掌握系统的设计,第一应对交通灯的核心掌握芯片的基本结构和特点以及主要引脚有比较具体的明白;AT89C51 是美国 ATMEL公司生产的低功耗,高性能CMOS 8 位单片机,片内含4k bytes 的可系统编程的Flash 只读程序储备器 ,器件采纳 ATMEL公司的高密度、非易失性储备技 术生产,兼容标准8051 指令系统及引脚;它集Flash 程序储备器既可在线编程( ISP)也可用传统方法进行编程及通用8 位微处理器于单片芯片中,ATMEL 公司的功能强大,低价位AT89C51
14、 单片机可为您供应很多高性价比的应用场合,可敏捷应用于各种掌握领域;、主要性能参数与 MCS-51 产品指令系统完全兼容4k 字节在系统编程( ISP) Flash 闪速储备器1000 次擦写周期4.0 5.5V 的工作电压范畴全静态工作模式: 0Hz 33MHz三级程序加密锁128 8 字节内部 RAM32 个可编程 I O 口线2 个 16 位定时计数器6 个中断源全双工串行 UART 通道低功耗闲暇和掉电模式看门狗( WDT )及双数据指针掉电标识和快速编程特性敏捷的在系统编程( ISP 字节或页写模式) 、主要引脚功能VCC :电源电压GND :地P0 口: P0 口是一组 8 位漏极
15、开路型双向I 0 口,也即地址数据总线复用口;作为输出口用时,每位能驱动 8 个 TTL 规律门电路,对端口写“l可”作为高阻抗输入端用;在拜访外部数据储备器或程序储备器时,这组口线分时转换地址(低8 位)和数据总线复用,在拜访期间激活内部上拉电阻;在 F1ash 编程时, P0 口接收指令字节,而在程序校验时,输出指令字节,校验时,要求外接上拉电阻;P1 口: Pl 是一个带内部上拉电阻的8 位双向 I O 口, Pl 的输出缓冲级可驱动(吸取或输出电流)欢迎下载精品学习资源4 个 TTL 规律门电路;对端口写“ l,”通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口;作输入口使用时,由于
16、内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL );Flash 编程和程序校验期间,Pl 接收低 8 位地址;表 1 具有其次功能的 P1 口引脚端口引脚其次功能:P1.5MOSI (用于 ISP 编程)P1.6MOSI (用于 ISP 编程)P1.7MOSI (用于 ISP 编程)P2 口: P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向 I O 口, P2 的输出缓冲级可驱动(吸取或输出电流) 4 个 TTL 规律门电路;对端口写“1,”通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入 口,作输入口使用时,由于内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流( IIL
17、);在拜访外部程序储备器或16 位地址的外部数据储备器(例如执行MOVXDPTR指令) 时, P2 口送出高 8 位地址数据;在拜访8 位地址的外部数据储备器(如执行MOVXRi指令) 时, P2 口线上的内容(也即特殊功能寄存器(SFR)区中 P2 寄存器的内容),在整个拜访期间不转变; Flash 编程或校验时, P2 亦接收高位地址和其它掌握信号;P3 口: P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向 I0 口; P3 口输出缓冲级可驱动(吸取或输出电流) 4 个 TTL 规律门电路;对P3 口写入 “l时”,它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口;作输入端时,被外部拉低的P3 口将用上
18、拉电阻输出电流(IIL ); P3 口除了作为一般的I 0 口线外,更重要的用途是它的其次功能,如下表所示:表 2 具有其次功能的 P1 口引脚端口引脚其次功能:P3.0RXD (串行输入口)P3.1TXD (串行输出口)P3.2/INT0 (外中断 0)P3.3/ INT1 (外中断 1)P3.4T0 (定时计数器 0 外部输入)P3.5T1 (定时计数器 1 外部输入)P3.6/ WR (外部数据储备器写选通)P3.7/ RD 外部数据储备器读选通)P3 口仍接收一些用于Flash 闪速储备器编程和程序校验的掌握信号;RST :复位输入;当振荡器工作时,RST 引脚显现两个机器周期以上高电
19、平将使单片机复位; WDT溢出将使该引脚输出高电平,设置SFR AUXR 的 DISRT0 位(地址 8EH)可打开或关闭该功能; DISRT0 位缺省为 RESET 输出高电平打开状态;ALE :当拜访外部程序储备器或数据储备器时,ALE (地址锁存答应)输出脉冲用于锁存地址 的低 8 位字节;即使不拜访外部储备器,ALE仍以时钟振荡频率的1 6 输出固定的正脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的;要留意的是:每当拜访外部数据储备器时将跳过一个ALE 脉冲;对 F1ash 储备器编程期间,该引脚仍用于输入编程脉冲(PROG);如有必要,可通过对特 殊功能寄存器( SFR)区中的8EH
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- 2022 基于 单片机 智能 交通灯 方案设计
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