基于单片机交通灯设计.docx
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1、基于单片机交通灯设计本科生毕业设计 基于单片机的智能交通灯设计硬件 模块设计201×年 5 月独创性声明本人慎重声明:所呈交的毕业论文(设计)是本人在指导老师指导下取得的探讨成果。除了文中特殊加以注释和致谢的地方外,论文(设计)中不包含其他人已经发表的探讨成果。与本探讨成果相关的全部人所做出的任何贡献均已在论文(设计)中作了明确的说明并表示了谢意。签名:_年_月_日授权声明本人完全了解××有关保留、运用本科生毕业论文(设计)的规定,即:有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文(设计)的复印件和磁盘,允许毕业论文(设计)被查阅和借阅。本人授权×&
2、times;×可以将毕业论文(设计)的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采纳影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文(设计)。本人论文(设计)中有原创性数据须要保密的部分为(如没有,请填写无):学生签名:年月日指导老师签名:年月日基于单片机的智能交通灯设计 摘要系统采纳两块 STC89C52 芯片为核心限制器件、三色 LED 灯作为信号灯状态显示、以两位共阴七段显示数码管描述系统各方向信号灯状态保持的时间。由按键开关完成上电初始化操作,各 LED 灯状态保持时间运用倒计时的显示方式,最大显示时间为 99S。两组左转绿、绿、红、黄三色 LED 灯分别作为南北、东西方向信号灯显
3、示模块,另外四组红、绿两色 LED 灯分别作为东西、南北方向人行横道交通信号指示灯,至此本设计可以应对交叉路口交通信号系统的基本限制状况。在此之外,为了真实的模拟交叉路口的交通状况,在另一块单片机电路上设计了一条东西方向循环流淌的流水灯来模拟车辆通行时的状况。当接收到交通灯主电路信号后流水灯依据交通规则作出相应的反应。关键词:交通信号灯;单片机;LED 灯;数码显示;流水灯 Design of Intelligent Traffic Lights Based on Single Chip ComputerHardware modu le design ABSTRACTThe system US
4、ES two STC89C52 chips as the core control device, the three-color LED light as the signal of the signal, and the seven segments of the seven segments show the time for the digital tube to describe the state of the light. Completed by key-press switch on electricity initialization, the state of LED l
5、ights to keep a lot of time using the countdown display mode, the biggest display time of 99 s. Two groups of left turn green, green, red and yellow color leds lights display module respectively as the north-south, east-west direction, the other four groups of red and green LED lights as something p
6、edestrian crossing traffic signal lamp, north and south direction, thus this design can handle basic control of traffic lights at the intersection. In the outside, in order to more realistic simulation of the intersection traffic conditions, in another piece of single-chip microcomputer circuit desi
7、gn direction of a thing when circulating water lights to simulate the traffic situation. When the signal of the main circuit of the traffic light isreceived, the running water light will respond accordingly.k k ey words: traffic light; Single chip microcomputer; LED lamp; Digital display; Running wa
8、ter light 书目1. 绪论. 11.1 课题探讨背景 . 11.2 应对交通拥挤问题的策略 . 22. 系统的整体设计 . 22.1 交通信号系统 . 22.1.1 交通管控体系的构成. 22.1.2 交通信号限制原理 . 32.1.3 本文中所涉及到的交通规则 . 32.2 系统功能概述 . 42.3 方案的设定与论证 . 62.4 系统工作原理 . 73. 系统硬件设臵 . 93.1 单片机的选择 . 93.2 单片机的基本结构 . 103.3 单片机外围电路设计 . 123.3.1 复位电路设计 . 123.3.2 外部晶振时钟电路设计 . 133.3.3 按键模块 . 133.
9、3.4 显示模块电路设计 . 143.3.5 东西方向信号灯限制下的流水灯电路 . 154. 系统调试分析及结果 . 164.1 硬件仿真软件 . 164.2 设计实物的制作 . 175. 总结与展望 . 185.1 总结 . 185.2 展望 . 19参考文献 . 19附录 . 20附录 I 元器件清单 . 21附录 II 总体原理图 . 22附录 III 仿真图 . 23致谢 . 26基于单片机的智能交通灯设计 硬件模块设计1. 绪论 1.1 课题探讨背景 随着我国城市化发展步伐的不断迈进,我国出现了越来越多城市人口达到百万、千万基数的巨城。人们在追求高质量都市生活的同时,也给城市发展带来
10、了诸多问题。交通拥挤问题由于贴近人们的生产生活而显得尤为突出。拥挤的交通堵塞了城市发展的大动脉,降低了城市健康发展的活力,从而对人们的生产生活产生深远影响。城市路网密度的欠缺与日益增长的机动车体量之间的冲突是导致交通拥挤的罪魁祸首 1 。但是一个社会焦点问题的出现往往不是单方面因素引起的,城市交通拥堵问题也与某些城市缺乏长远规划和宏观统筹,短期内追求高城镇化率、大规模兴建城区不无关系。由于城区规模的不断扩张,城市交通系统面临的形势越来越严峻。计算机限制技术的不断发展和完善为这一问题的解决供应了强有力的支撑,单片机芯片的智能化发展使这项技术得到进一步推广。采纳单片机以及外围电路搭建的信号灯管控系
11、统可以有效的解决城区交通拥挤问题。系统的胜利搭建解决了无规则环境下的交通拥挤问题,能够有效的提高城市的通达度为城市发展注入新的发展活力,进而提高人们的生活品质。本系统的主要功能为限制东西、南北、东西左转、南北左转以及四组人行横道红绿信号指示灯状态的显示。除此之外为了真实的模拟城市交叉路口车辆通行时的状况,另外设计了一个单片机限制的流水灯协助电路。通过接收交通灯主电路中东西方向红灯端口的电平信号来限制流水灯协助电路的流转。1.2应对交通拥挤问题的策略 人们日益增长的机动车保有量与有限的路网密度之间的冲突是导致交通拥挤的根结所在 2 。主要有以下两个途径可以解决这一冲突:一、限制城市中车辆的数量,
12、通常实行的方法是依据日期限制相关车辆的上路通行,也就是人们常说的:限号通行这一方法特别有效但对个人来说是特别不合理的,因为购买车辆就是为了出行便利限制车辆出行明显不是一个好的选择。二、新建通行道路,这一方法能够根本解决城市交通拥堵问题,但是由于城市交通系统在规划建设时已经固定,沿途的各项基础设施建设已经搭建完成,有限的空间成为城市道路建设过程中最大的障碍。近年来轨道交通以其不受上层空间的影响且能够高速运行而受到各城市的热捧,这一新型交通工具的普及将对日益拥挤的交通环境产生巨大影响。但其也存在建设周期长,建立成本昂扬的巨大短板而很难做到大面积普及。所以优化现有道路的通行实力成为改善城市交通问题的
13、主要途径。总而言之,对于现有交通体系只有各方共同努力,实行各种主动有效的措施才能使日益拥挤的城市不受影响的稳步向前发展。2. 系统的整体设计 2.1 交通信号系统 2.1.1 交通管控体系的构成 交通管控体系主要由无主观意识的信号指示灯、交通规则标记、交通标示线和有主观意识的交通警察四部分组成 3 。由于人力和物力等条件的制约,交通信号灯毫无疑问是交通管制系统的核心。本文着重介绍交通管控系统硬件结构方面的内容。目的在于在交通规则的管控下,依据系统 LED 灯颜色的改变状况,来模拟车子在穿越十字路口时行驶或停止的状态。在遵守我国道路交通平安法的前提下提升单位时间内交叉路口的车流量。2.1.2 交
14、通信号限制原理 交通系统管制规则是指根据既定的限制流程,在交叉路口的各个方向上通过红、黄、绿以及左转绿三色四个 LED 灯根据肯定的规则进行周期性运转,在南北、东西人行横道通过四组红绿两色 LED 灯来指挥限制交通流量,并在时间上根据限制规律实施物理隔离。我国道路交通平安法规定:红灯状态禁止车辆行驶通过、绿灯状态准许车辆通行、黄灯状态赐予警示,也就是允许已经穿越停车线(白线)的车子接着向前行驶,快速通过交通路口。但是本系统由于空间有限且缺乏必要的精确定位功能,无法精确判定车辆的精确地点。所以在东西方向模拟车辆通行时不考虑黄灯状态对系统的影响,将之以绿灯状态对待。简而言之,交通信号管控系统就是各
15、方向信号灯在国家相关法律法规的指导下进行周期性的运转,进而达到对相关路口车辆通行时间进行物理隔离的一种直观体现 5 。根本目的在于优化交叉路口车辆通行时造成的道路拥堵问题。2.1.3 本文中所涉及到的交通规则 我们在一个有秩序的大环境下生活,而规则则是秩序的保障。每个行业都有其相关的规则须要遵循。道路通行也不例外,我国和世界上大多数国家实行道路通行右行制,行人和车子需严格根据不同的规则出行,否则交通秩序将无法正常运转,甚至由此引发严峻交通事务。本文中涉及到的交通管制规则如下介绍:(1)直行时红灯停、绿灯行、在黄灯闪耀若车辆已经越过停止线(白线)接着行驶,未通过停止线应停止行驶否则按闯红灯处理
16、4 。(2)假如同方向直行是红灯时,右转车辆在不阻碍直行机动车和路人的状况下允许通行,但是由于现实状况是车子左转具有肯定特别性。本系统特地设臵了左转状况,假如同时进行左右转与现实不符并且会加重交通堵塞。所以本系统中没有特地设臵右转的状况。(3)路人通行状况依据南北、东西四组人行横道红绿两色灯的状态通行。(4)在交通系统中为了更真实地模拟出车辆通行时的状况,在交通灯主电路外设计一条流水灯协助电路用来模拟行驶中的车辆遇到红绿灯时的通行状况。但是由于黄灯状态具有肯定特别性假如车辆在黄色 LED 灯闪耀时,车辆已穿过停止线(白线)在现实状况下允许接着行驶,否则按红灯规则行驶。但由于本系统空间有限并且缺
17、乏精确定位功能。不能精确地判定车辆行驶到信号灯的精确位臵所以在流水灯电路中以绿灯信号代替黄灯信号所处的状态。以红、绿两色 LED的变换来模拟限制流水灯协助电路的运转状态。当东西方向为红灯时流水灯熄灭,当为黄灯或者绿灯时流水灯自动循环点亮以模拟正常状况下车辆通行时的状态。2.2系统功能概述 此交通灯系统预期功能详细如下:初设臵交叉路口红绿灯运行周期为 30s;黄灯警示时间 3s;东西、南北左转时间分别为 10s。为了真实地模拟交叉路口车辆通行的状况另外设计一个流水灯协助电路以模拟车辆通过红绿灯时的状态。当东西方向为红灯时循环点亮的流水灯熄灭,当为黄灯或绿灯时流水灯自动循环点亮,以此来模拟车辆通过
18、交叉路口红绿灯时的状态,系统功能流程见图 2-1。假如初设臵各灯跳转时间与实际车流量不符,可以通过设臵按键调整各方向红绿灯运行时长。 图 图 2 2- -1 1系统整体 功能 流程图 在特别状况下可启用中断,中断状况适用于处理以下几种紧急状况:按下设臵键一次交叉路口全部红灯,此状况适用于路口发生重大交通事故。按下设臵键两次交叉路口黄灯闪耀进入夜间模式,此状况适用于晚间非机动车辆及行人稀有时机动车辆的快速通过。按下设臵键三次东西绿灯常亮南北红灯,优先东西方向通行。启动/复位 南北红灯 东西绿灯 东西向流水灯循环点亮 东西人行横道绿灯 南北红灯 东西黄灯灯 东西向流水灯点亮 东西人行横道绿灯 东西
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