基于89C51单片机设计报告.docx

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1、基于89C51单片机设计报告基于AT89S51系列单片机的智能交通信号灯设计摘要：文章介绍了基于AT89S51系列单片机的智能交通灯控制系统的设计，系统能够根据十字路口车流量的情况控制交通信号灯按特定的规律变化。通过对现状交通灯存在的一些缺点进行分析，并提出改良方法。智能交通灯控制系统先通过传感器来识别车流量大小，系统根据车流量的情况进行自动控制，进而决定各方向车辆的通行,在保证交通安全的前提下最大限度地提高了交通效率，对缓解交通阻塞，提高畅通率具有特别现实的意义。关键词：单片机，智能交通控制系统，传感器一、国内交通灯产品设计技术发展概述在城乡街道的十字穿插路口,为了保证交通秩序和行人安全,一

2、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,已过停车线的车辆继续通行;绿灯亮,表示该条道路允许通行。交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、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管理自动化。目前设计交通灯的方案有很多，有应用CPLD设计实现交通信号灯控制器方法;有应用PLC实现对交通灯控制系统的设计;有基于EDA的交通灯控制系统；有应用单片机实现对交通信号灯设计的方法。但是，目前绝大部分交通灯其时间都是设定好的，采用的是单段式定时控制或多段式定时控制，其最大的缺点是绿灯时间和绿信比

3、是固定的或是分时段固定的，且最佳绿灯时间和最佳绿信比的整定较为困难，需要大量的实测统计数据,且很多情况下整定所得值并不是最优的,甚至是不合理的。控制起来都不是很灵敏，这使得城市车流的调节不能到达最优。为解决这一问题，设计一个智能化交通灯控制系统，据实时车流量对各路口的绿灯时间进行动态调节，实现智能化管理。本文介绍了一种新型实用单片机交通灯控制系统的设计方法，实现交通信号灯的智能化管理。二、技术指标1)设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向和东西方向两个穿插路口的车辆交替运行，两个方向能根据车流量大小自动调节通行时间，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,变要

4、求黄灯先亮5S,才能换运行车辆.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用倒计时的方法。4)同步设置人行横道红、绿灯指示。5)考虑到特殊车辆情况，设置紧急转换开始。三、技术方案1、设计总体思路AT89S51单片机有2个计数器，6个中断源，能知足系统要求。用单片机设计智能交通灯的成本低，相对其它技术较简单，且设计的产品能够知足要求，所以本文采用单片机设计交通灯，系统原理框图如图1所示：CANBUS图1系统利用红外遥控装置实现各十字路口现场信号灯控制红外发射器发射出的编码信号经接收器接收后送人单片机控制器，控制信号灯红绿变换、等待时间、急车强通

5、。另外，车流检测装置安顿在各十字路口东西、南北道路方向实时检测车道车流信息。并将检测到的信息输至单片机进行处理。通过单片机编程技术实现信号灯绿、红切换及等待时间设定。此外，PC机通过通讯串口与节点上的单片机控制器进行通信，实现数据信息在CAN总线上的发送与接收。PC机负责网络上所有信号灯控制装置的集中管理功能：同时向各信号灯控制器下传工作形式控制信息。2、设计中的技术重点和难点PC通讯串口单片机控制器键盘时间设红外线遥控编看门狗锁存器拓展CPU并行接口时间显示信号灯控制车流信息CAN总线控制器光电隔离CAN总线接收器设计改智能交通灯的技术重点是交通灯运行控制功能模块框图，难点是怎样检测十字路口

6、的车流量，道路上的车流量具有极大的随机性和模糊性，是一个典型的时变系统。十分在上、下班时间，路口往往堆积着大量车辆，给人们的通行带来了极大的不便。怎样根据检测到的车流量来动态、实时地控制当前绿灯时间是一个难点。3、解决重点难点基本思路对车流量的检测能够通过采用一个压电传感器，把各种车的图像等参数发送到传感器进行识别，最后由控制系统实现对信号灯的控制。如下列图2所示：系统中在每条路的进口安装六个检测器，即每一车道上两个。每条路的近侧检测器(靠近路口端)和远侧检测器问需一定的距离，使得能把后面的车辆预到达的信息反应给系统，在此取100m。四、硬件设计系统采用AT89C51单片机作为主控制芯片。82

7、55A作为东西和南北方向的红灯、绿灯、黄灯的IO接口芯片。图3、4、5为交通灯的控制系统原理图。对关键元件的选择讲明(1)AT89C51(主控芯片)：CPU作为该系统的核心,控制芯片，起控制、管理交通灯的作用。(2)采用双色LED模拟显示交通灯的状态双色LED是由一个红色LED管芯和一个绿色LED管芯封装在一起，共用负端。当红色正端加高电平，绿色正端加低电平常，红灯亮；红色正端加低电平，绿色正端加高电平常，绿灯亮；两端都加高电平常，黄灯亮。(3)紧急优先控制功能该功能主要是为了交通管理中紧急处理。因而。在交通信号灯正常控制的基础上，增加紧急优先处理功能。如消防、急救等情况出现时，东西、南北方向

8、的红灯均变亮。以便紧急处理。有紧急情况时。89(251通过INTO请求中断，使系统可靠地接收紧急信号。紧急情况处理后。交通信号灯又恢复到先前的工作状态。五、软件设计智能交通灯的软件设计流程图如下列图所示：否是否是是否否是第一状态，第一状态显示时间显示时间减1显示时间能否为0第二状态，第二显示时间显示时间减1显示时间能否为0第三状态，第三显示时间显示时间减1显示时间能否为0第四状态，第四显示时间显示时间减1显示时间能否为0程序代码如下：ORG0000HA_BITEQU20H;用于存放南北十位数B_BITEQU21H;用于存放南北十位数C_BITEQU22H;用于存放东西十位数D_BITEQU23

9、H;用于存放东西十位数TEMP1EQU24H;用于存放第一二南北状态要显示的时间TEMP2EQU25H;用于存放第一二东西状态要显示的时间TEMP3EQU26H;用于存放第三第四南北状态要显示的时间TEMP4EQU27H;用于存放第三第四南北状态要显示的时间LJMPMAINORG0003H;外部中断0入口LJMPINT0;跳转到外部0中断ORG0013H;外部中断1入口LJMPINT1;跳转到外部1中断INT0:MOVA,P1;外部0中断PUSHACCMOVA,P2;中断保护PUSHACCMOVP1,#0FFH;去除先前状态MOVP2,#0FFHCLRP1.0CLRP1.4;南北通行，东西禁止

10、通行CLRP1.6CLRP2.3JNBP3.2,$;判定能否还在中断状态POPACCMOVP2,A;返回中断前状态POPACCMOVP1,ACCRETI;中断返回INT1:MOVA,P1;外部1中断PUSHACC;中断保护MOVA,P2PUSHACCMOVP1,#0FFH;去除先前状态MOVP2,#0FFHCLRP1.2CLRP2.1CLRP1.3;东西通行，南北禁止通行CLRP1.5JNBP3.3,$;判定能否还在中断状态POPACCMOVP2,A;返回中断前状态POPACCMOVP1,ARETI;中断返回MAIN:ORG0100H;初始情况MOVP1,#0FFHMOVP2,#0FFH;灭所

11、有灯MOVTMOD,#55H;计数方式方式1MOVIE,#85H;开中断MOVTEMP1,#20;MOVTEMP2,#25MOVTEMP3,#25MOVTEMP4,#20STAR:MOVP1,#0FFHMOVP2,#0FFH;灭所有灯MOVA,24H;将显示时间送ACJNEA,#20,T40T;判定时间，选初始值T20T:;南北通行要显示的时间为20的计数器初始值CLRTF0;清TF0CLRTF1;清TF1MOVTH1,#0FFH;送20秒时的初始值MOVTL1,#0FCH;在些设计20秒6辆为多车MOVTH0,#0FFHMOVTL0,#0FCHLJMPTEMP20;跳到20秒T40T:;南北通行要显示的时间为40的计数器初始值CLRTF0;清TF0CLRTF1;清TF1MOVTH1,#0FFH;送40秒时的初始值MOVTL1,#0F8H;在些设计40秒8辆为多车MOVTH0,#0FFHMOVTL0,#0F8HLJMPTEMP40;跳到40秒TEMP20:;TEMP1=20情况SETBTR0;开场计数SETBTR1CLRP1.2CLRP2.1;南北通行，东西禁止通行CLRP1.3CLRP1.5MOVTEMP1,#20;南北要显示的时间，MOVTEMP2,#25;东西要显示的时间STLOP: