交通灯控制系统设计.pdf

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1、交通灯控制系统设计河南职业技术学院毕业设计论文题目交通灯控制系统设计系（分院）电气工程系学生姓名号叫子专业名称电子信息工程技术专业指导教师年月日1 I 21 交通灯控制系统设计河南职业技术学院电气工程系（分院）毕业设计（论文）任务书姓名专业电子信息工程技术班级毕业设i:I论文|交通灯控制系统设讨题目毕业设计（论文选题的目的与意义国内的交通灯一般设在十字路口，在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯。加上一个你旧时的显示i:I时苦苦来控制行车。对于一般情况下的安全行车，车辆分流尚能发挥作用，但根据实际行车过程中出现的情况，还存在以下缺点：1.经常出现的情况是某一车道车辆较多，放行时间应该长一些，另

2、一车道车辆较少，放行时间应该短些。2没有考虑紧急车通过时，两车道应采取的措施，例如，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。基于传统交通灯控制系统设计过于死板，红绿灯交替是问过于程式化的缺点，智能交通灯控制系统的设讨就更显示出了它的研究意义，它能根据道路交通拥护，交叉路口经常出现拥格的情况。利用单片机控制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。毕业设计（论文）的资料收集情况含指定参考资料彭为等单片机典型系统设i:I实例精讲张毅刚等单片机原理与应用设i:I毕业设计（论文工作逃度计划2 I 21 交通灯控制系统设计毕业设计（论文）指导教师评阅意见表姓名学号性别

3、男专业电子信息工程技术班级毕业设计（论交通灯控制系统设i:I文）题目评洒意见成绩指导教师签字年月日交通灯控制系统设计毕业设计（论文）答辩意见表姓名学号性另lj男专业电子信息工程技术班级毕业设计（论交通灯控制系统设剖文答辩时间地占姓名职称学历从察专业答辩组 组成员成员秘书答辩组答辩成绩：意见答辩小组组长签名：年月日4 I 21 交通灯控制系统设计交通灯控制系统设计j南美随着人们社会活动日益增加，经济发展，汽车袄量急剧精加，城市道路日，斩拥挤，交通灯更加显示出丁它的功能，彼得交通得到有效管制，对于交通疏导，提高道路导i且能力，减少交通事故有显著的效采。近年来，随着科技的飞速发展，电子件也随之广泛应

4、用，其中单片机也不断，罩入人民的生活当中。本模拟交通灯系统利用单片机AT89C51作为核心元件，实现了通过信号灯对路面状况的智能控制。从一定程度上解决了交通路口指塞、车辆停车等待时间不合理、怠丰强m等问题。系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方俊等优点，有广泛的应用前景。本模拟系统由单片机史软件系统，两位8段数码管和LED灯 显示系统等组成，较好的模拟丁交通路面的控制。关键询：交通灯羊片机AT89C51i&t k马管LED灯显示s I 21 交通灯控制系统设计前言近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制日新月益的更新。在实时检测和自动控制的单

5、片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。交通信号灯的出现，使交通得以有究生管制，对于疏导交通流量、提高边路通行能力，减少交通事故有明显效果。国内的交通灯一般设在十字路口，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控制行车。对于一般情况下的安全行车，车辆分流尚能发挥作用，但根据实际行车过程中出现的情况，还存在以下缺点：l经常出现的情况是某一车道车辆较多，放行时间应该长一些，另一车道车辆较少，放行时间应该短些。2.没有考虑紧急车通过时，两车道应采取的措施，例如，消防车

6、执行紧急任务通过时，两车道的车都应停止，让紧急车通过。基于传统交通灯控制系统设计过于死板，红绿灯交替是问过于程式化的缺点，智能交通灯控制系统的设计就更显示出了它的研究意义，它能根据道路交通拥护，交叉路口经常出现拥堵的情况。利用单片机控制技术提出了软件和硬件设i:t方案，能够实现道路的最大通行效率。6 I 21 交通灯控制系统设计总体设方案（一）、交通灯控制系统的设材思路一、智能交通包括数码管显示剩中断进入紧急状态根据交通灯的具有的功能，将它主要分为三部分，相应交通灯发光山显示剩余时间余时间部分、交通灯显示部分利按键实现部分。总体设讨思路如图2-1所刁艾。LED显示剩余时间1、根据实际生活中使用

7、的交通灯，在此次的智能交通灯的设计中也将具在此部分LED灯将自己有显示时间的功能，使我们的设计与实际结合起来，对于每个数据将使用定时苦苦来实现定时1合红黄绿灯的发光时间显示数据，秒，当1秒时间到达，LED上显示的时间自动减1，当时间减至为0，交通7 I 21 灯变换红黄绿灯。交通灯控制系统设计2、交通灯此部分将与LED灯紧密联系起来，当数码管显示数字y或至为0时，变换发光的灯，不为0，将保持原有状态。3、紧急状态的设材在现实生活中随时有突发情况的发生，为了保证交通的正常通行，特地设讨了应对紧急状况的特殊情况。在出现紧急状况时，可以通过人为操作进入特殊悄况。在此包含了4种特殊情况，包括加长东西南

8、北方向的通行时间，四个方向均禁行，东西方向保持通行南北方向然行，南北方向保持通行东西方向禁行。当特殊情况结束时，人为操作进入正常状态。、单元模块设计（一）、硬件设i:I1、AT89C51介绍芯片AT89C51的外形结构和引脚图如图3-1所示。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Onl Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储苦苦制造技术制造，与工业标准的MC-5 1指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和问烁8 I 2

9、1 交通灯控制系统设计为很ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，存储器组合在单个芯片中，多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。图EEUUE脚一阴阳附瞅瞅仰将一叶-kd.nu n。OT-AMH mf 如：？二白：；E百拮图2四霄,if 芯片74LS273介绍2、它是一种带消除功如图3-2所示，74LS273是8位数据地址锁存器，下面介绍一下它的管脚阁功能资料。能的8D触发器，输出脚2(QO）、1脚是复位CLR，低电平有效，当1脚是低电平时，11!P金lS(QS）、16(Q6）、19(Q7）全部输出0,12(Q4）、6(Q2）、9(Q3）、S(Ql）、部复位。并且是上升沿触发锁l

10、l(CLK）脚是Wl存控制端，当1脚为高电平时，18 1 7、14、13、立即i.!1存输入脚3、4、7、8、当11脚有一个上升沿，存，9(Q3）、6(Q2）、S(Ql）、并且立即呈现在在输出脚2(QO）、的电平状态，19(Q7）上。lS(Q町、16(Q6）、12(Q4）、U2 回0 1 02 雪白o,05 田07 叫笠1明l主、TE.i;图374LS273引脚图9 I 21 交通灯控制系统设计3、多位数码管图4多位数码管LED显示器由七段发光二极管组成，排列成8字形状，因此也称为七段LED显示器。为了显示数字或符号，要为LED显示器提供代码，自II字形代码。其段发光二极管，再加上一个小数点位

11、，共计8段，因此提供的字形代码的长度正好是一个字节。智能交通灯用到的数字。9的共阳极字形代码如下表：驱动代码表制，亲勤伯明刮d-1在Lr，三诽白l、。COH 1 F9H 2 A4H 3 BOH 4 99H 5 92H 6 82H 7 F8H 8 80H 9 90H 10 I 21 交通灯控制系统设计4、时钟电路设计C2 十十口十UI 旦J;,1111主洒地2笋.,.仔E:i号图5时钟电路MCS-5 1单片机芯片内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTALl和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。当使用内部振荡电路时，XTALl和XTAL2引脚外接石英晶体和微调电容，如到所示，因

12、中C2、C3大小一般为30pF。还加了复位备用电源引脚的接线方法，任何单片机在工作之前都要进行复位，以便CPU以及其他功能部件都处于一个确定的初始化状态，并从这个状态开始工作，也就是程序开始执行之前，单片机做好准备工作。如何进行复位呢？只能在单片机的RST引脚上保持两个机器周期（24个时钟周期的高电平即可对单片机实现复位操作。当主 电源vcc发生掉电或者是电压降低到电平规定值时，VPD上外接的备用电源自动启用，为单片机内部RAM提供电源，以保护片内RAM中的信息不丢失，使系统在恢复上电后能正常运行。11 I 21 交通灯控制系统设计5、复位电路设ti毡TE烦R民主在当主-TE伊些二二ET白些主

13、”.”“吁图6复位电路AT89C51的复位是由外部的复位电路实现的。复位电路通常采用上电复位和按钮复位两种方式。在此次设计中，我使用了上电复位方式。上电复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。6、交通灯硬件线路图结合各部分设讨电路，得到交通灯硬件线路如驾7所示。一哺甘图7硬件线路图12 I 21 交通灯控制系统设计（二）、程序设计1、LED显示程序设计思路如图8所示。再怡扫描个值1二输出个位数扫描十位1二输出值勤工亡扫描百值1二输出百位数结束图8LED显示流程图2、交通灯程序13 I 21 交通灯控制系统设计在这部分我设置南北方向通行，东西方向禁行为初始状态，持续时间为605。最后SS黄灯问

14、烁，然后南北方向禁行，东西方向通行，持续时间仍为60S，最后SS黄灯问烁，四辈lj初始状态。如此循环，程序流程因如到9所示。开始南北绿灯亮东西虹灯亮y 黄灯问际I 黄灯问际y 结束图9交通灯程序流程图14 I 21 交通灯控制系统设计3、紧急情况程序当需要应对特殊情况时，在人为控制下，程序曲中断入口地址切换到中断程序，根据实际情况的不同切换到不同的中断子程序，当紧急情况处理完，由人为控制返回原程序。程序流程图如到10所示。申断入口1也趾保护断点二E判断是哪种申断进入相应申断程序 入为结束申断恢复现扬二E申断返回二王二结束图10紧急情况程序流程图15 I 21 交通灯控制系统设计、软件仿真（一）

15、、Keil C51单片机软件开发系统采用KEIL开发的89(51单片机应用程序步骤：1、在uVision集成开发环榄中创建新项目（Project，扩展文件名.UV2并为该项目选定合适的单片机CPU器件（本设计采用ATMEL公司下的AT89CS1）。2、用uVision的文本编辑器编写源文件，可以是汇编文件（.ASM),也可以使c语言文件扩展名.C），并将该文件添加到项目中去。一个项目文件可以包括多个文件，除了源程序文件外，还可以是库文件、头文件或文本说明文件。3、通过uVision2的相关选择项，配置编译沟、填、连接定位器以及Debug 调试器的功能。4、对项目中的激文件进行编译连接，生成绝对

16、目标代码和可选的HEX文件，如果出现编译连接错误则返回到第2步，修改源文件中的错误后重构黎个项目。5、对没有诸法错误的程序进行仿真调试，调试成功后将HEX文件写入到单片机应用系统的ROM中。16 I 21 交通灯控制系统设计（二）、PROTEUS的操作l、硬件电路阁的按法操作(1）防止选择（删除）元器件(2）移动元器件(3）缩放视图(4）连接导线(5）仿真、调试2、单片机系统PROTEUS设计与仿真过程Proteus设计过程一般也可分为三步：(1）在ISIS平台上进行单片机系统电路设讨、选择元器件、接插件、连接电路和电气检测等。简称Proteus电路设讨。(2）在Keil平台上进行单片机系统程

17、序设计、编译、汇编编译、代码级调试，最后生成目标代码文件仆.hex）。简称Proteus源程序设计和生成目标代码文件。(3）在ISIS平台上将目标代码文件加载到单片机系统中，并实现单片机系统的实时交互、协同仿真。它在相当程度上反映了实际单片机系统的运仔情况。简称Proteus仿真。17 I 21 交通灯控制系统设计3、仿真结果将在Keil平台上生成目标代码文件（*.hex）加栽到单片机系统中，点击运行按钮，运行结果显示如i到11所示。,川一口，,.,四皿争 d入市二J飞，e山明白，r，写，囱冒一一一，：.图11硬件仿真图开始运行后，南北方向通行，东西方向禁行，同时数码管从60显示，每隔一衫、数

18、码管i成一，当i戚到5时，四赂的黄灯开始闪烁，数码管同时从5开始减一，减到0时，南北方向禁行，东西方向通行，同时数码管从60显示，每隔一秒数间管减一，当减辈lj5时，四路的贫灯开始闪烁，数码管同时从5开始减一，减到0时，返回初始状态，再没有外部中断的情况下如此循环下去。图12 四个方向禁行硬件仿真图18 I 21 交通灯控制系统设计Kl为外部中断按钮，当按下Kl时，数码管不再显示数，黄灯问烁五秒后，四路灯者ll；为红色。当按下复位开关后，返回到初始状态。南北通A行东西禁仔硬件仿真图K2为外部中断按钮，当按下K2时，数码管不再显示数，黄灯问烁五秒后，南北方向保持通行，东西方向保持禁行。当按下复位

19、开关后，返归3ilj初始状态。至1理图14南北禁行东西通行硬件仿真图K3为外部中断按钮，当按下旧时，数码管不再显示数，黄灯问烁五秒后南北方向保持祭行，东西方向保持通行。当按下复位开关后，返回到初始状态。19 I 21 交通灯控制系统设计l干J：，二J图15延长四个方向通行时间的硬件仿真图K4为外部中断按钮，当按下K4时，南北东西方向的通行时间均延长至1205。当按下复位开关后，返回到初始状态四、结束语通过本次设计，我受益匪浅。回顾ml此次课程设训，至今我仍感慨颇多，我学到很多很多的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设i:I使我慌得了理论与实

20、际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重茧，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设i:I的过程中发现了自己的不足之处，比如编程问题，怎样去调试，怎么去测试芯片能否正常工作，怎样是程序编的简洁易懂，且包含了所需的功能。可以把书本上的知识得以运用，锻炼了全丽思考问题的能20 I 21 交通灯控制系统设计力和实践能力，我想这对我以后的学习和工作会有很大的帮助。这次完成了对单片机的黎体设计，更加了解到单片机的各项功能和需要

21、注意的问题，加深了对单片机的了解。当然，在设i:I中遇到了很多程序问题，查阅了好多资料，请教了同学，终于得以解决。正所谓三人行，贝I必有我师，我学得到很多实用的知识，同 时，我也知道在大学里，好多的知识都是靠自己学习，领悟，并融会贯通。一些问题需要我们认真思考，注意细节，多与同学交流，分析问题，大家互相学习，共同提高。最后，谢谢老师的指导。参考文献：彭为等单片机典型系统设i:1实例精讲，2006张毅刚等单片机原理与应用设计，2008王义军单片机原理及应用习题与实验指导书，2006女1乐善微型i:I：算机接口技术及应用，2000 陈明焚.8051单片 机课程设讨实训教材，2004杨莉基于单片机控制的步进电机转速控制系统，200521 I 21