定时交通信号灯控制设计

单片机课程设计题目：定时交通信号灯控制设计姓名：唐思学号：201013100102016专业：车辆工程2010-2指导老师：卢毓俊2013-06-23微机原理及应用课程I任务书(一)课题：定时交通信号灯控制系统设计在双干线路口上，交通信号灯的变化是定时的。假定：1.放行线，绿灯亮放行25s，黄灯警告5s，然后红灯亮禁止通行。2.禁止线，红灯亮禁止30s，然后绿灯亮放行。使两条路线交替的成为放行线和禁止线，就可以实现定时交通控制。(二)基本要求：1.根据课题的要求规划硬件和接线，画出系统的硬件结构图。2.编写系统的用户程序，译成机器码并在试验仪上调试。3.完成课程设计报告(三)课程设计报告写作要求1.课程设计报告有封面、设计任务书、目录、摘要、正文、参考文献、附录等部分组成。2.封面可自行设计，应包含课程设计名称及设计题目、专业、班级、姓名、指导教师、设计日期等内容。3.正文是设计报告的核心部分。应包含以下内容：概述所做课题的意义、本人所做的工作及系统的主要功能；硬件电路设计及描述；软件设计流程图及描述；源程序代码（要有注释）；体会和建议等。唐思定时交通灯控制设计II摘要本设计是针对交通灯系统的设计，由单片机AT89C51、键盘、LED显示、交通灯演示系统组成。单片机是把微型计算机的各功能部件集成在一块芯片中，构成的一个完整的微型计算机。89C51单片机是MC-51中的子系列，是一组高性能兼容型单片机，AT89C51是一个低功耗高性能的CMOS8位单片机，40个引脚，片内含4KBFlashROM和128BRAM，它是一个全双工的串行通行口，既可以用常规编程，又可以在线编程。本设计中的数码管的选通采用的方法是动态显示，对每一位数码分时轮流通电显示，复位电路采用上电+按钮电平复位，时钟电路采用内部时钟脉冲产生方式。对特殊情况的处理采用中断处理方式，在中断处理程序中采用对管脚的状态查询扫描，已采取相应情况的处理。对设计方案进行电路硬件设计，并将已编程的程序载入调试，可以得到理想的实验效果。系统包括人行道、左转、右转、以及基本的交通灯的功能.具体功能是假如A道和B道上均有车辆要求通过时，A、B道轮流放行。A道放行绿灯亮25秒，接着黄灯闪烁5秒，B道在该过程中亮红灯30秒；同理交换为B道放行绿灯亮25秒，接着黄灯闪烁5秒，A道在该过程中亮红灯30秒。一道有车而另一道无车，交通灯控制系统能立即让有车道放行。关键字：单片机AT89C51交通信号灯控制时间微机原理及应用课程III目录一．设计思路………………………………………………………………………11.1引言………………………………………………………………………11.2方案比较…………………………………………………………………21.3硬件电路设计……………………………………………………………3a)复位部分………………………………………………………………3b)时钟电路部分…………………………………………………………3c)路口指示灯部分………………………………………………………4d)显示部分………………………………………………………………41.4程序设计…………………………………………………………………51.4.1程序流程图…………………………………………………………51.4.2交通灯状态图………………………………………………………61.4.3程序清单……………………………………………………………6二．调试……………………………………………………………………………7三．检测评价………………………………………………………………………19四．心得体会………………………………………………………………………10五．元件清单………………………………………………………………………10六．附录……………………………………………………………………………11微机原理及应用课程1定时交通灯信号控制设计编写人：10车辆工程2班唐思1设计思路个人摘要：根据AT89C51单片机的特点及交通灯在实际控制中的特点，本文提出一种用单片机自动控制交通灯及时间显示的方法。同时给出了软硬件设计方法,设计过程包括硬件电路设计和程序设计两大步骤，对在单片机应用中可能遇到的重要技术问题都有涉足。本文对十字路口状态预设为两种，一种是正常状态，另一种是故障或紧急状态，并分别用黄、红、绿色灯的不同组合来表示。本文介绍了控制基本原理以及控制的表现，同时也介绍了城市交通信息系统的设计目标,开发途径及其系统结构与功能和数据地理编码、建库,同时,论述了系统中交通现状、交通管理、交通规划及背景信息查询模块的建造及应用。介绍了用于城市交叉路口的三色程控交通信号时间显示器的研制方案，对其电源供电、发光二极管构成的负载结构、灯色时间检测都给出了精巧合理的优化结构，大幅度地提高了产品可靠性并降低了制造成本。1.1引言：随着我国国民经济的快速发展，我国机动车辆发展迅速，而城镇道路建设由于历史等各种原因相对滞后，交通拥挤和堵塞现象时常出现。如何利用当今计算机和自动控制技术，有效地疏导交通，提高城镇交通路口的通行能力，减少交通事故是很值得研究的一个课题。目前，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器来控制行车。本设计是单片机控制的交通灯控制系统设计随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。关键词：单片机、交通灯、控制1.2方案比较与确定唐思定时交通灯控制设计2经过一定的筛选，最终能有三个方案较为实际。1.2.1方案一：通过数字电路达到实验目的。状态控制器主要用于记录十字路口交通信号灯的工作状态器分别点亮相应状态的信号灯。秒信号发生器用以产生整个定时系统的时基脉冲，通过减法计数器对秒脉冲进行减计数达到控制每一种工作状态的持续时间。减法计数器的回零脉冲使状态控制器完成状态转换下一个工作状态决定计数器下一此减计数的初始值。减法计数器的状态由BCD译码器译码，由数码管显示。在黄灯亮期间，状态译码器将秒脉冲引入红灯控制1.2.1方案二：通过单片机达到实验目的。AT89C51单片机具有定时器/计数器功能，只要外在接入一个时钟脉冲，就可以完成红灯、绿灯、黄灯所需的时间的计时。同时，。用AT89C52芯片的P2口（P2.0—P2.5）分别接上两组六位信号灯。通过中断程序可以实现红灯、绿灯、黄灯之间的转换。1.2.2方案三：通过控制电路达到实验目的。该控制机用于控制十字路的交通信号灯，查个电路采用七块集成电路，组成程序式的定时电路，自动按三个程序循环控制东西\南北方向的红、黄、绿信号灯的亮与灭。定时电路器由IC1（555）、R1、C1及四双开关向开关IC6控制的定时电阻RT、RG、RG1、RG2等组成，IC6采用CD4066、RT、RG是秒步进和十秒步进的波段开关，其电阻均为6.2KΩ，最大定时时间为10S。RG1、RG2是秒步进和十秒步进的波段开关，秒步进开关的电阻为6.2KΩ，十秒步进开关电阻为6.2KΩ，十秒步进开关电阻为6.2KΩ，最大可设置时间为110S，时间长短要预置，六程序电路IC3采用十进制计数器/脉冲分配器CD4017，将5脚和复位端15脚相连，使之成为六进制计数分配器，加电源后，IC3的Q0-Q5依次，输出高电平，至第六个定时器脉冲到来时，Q6（5脚）的高电平加至15脚，使IC3复位，然后又重复循环，形成六程序控制。闪烁电器电器IC2和R2、R3、C3组成无稳态多谐振荡器，f=1.44/（R2+2R3）C3，它的输出经选通门IC4加至译码和驱动电路，矩阵电路由D1-D10组成，用来微机原理及应用课程3选择每步程序的交通信号灯，并推动IC3、IC7为专用灯驱动电路MC1413,可接控制L1-L5的通断,点亮各色信号灯。综上所述，单片机具有结构简单、编程方便、经济、易于连接等优点,特别是其内部定时器计数器、中断系统资源丰富,可对交通灯进行精确的控制,有应用价值。本实验使用单片机实现定时交通信号灯控制。1.3硬件电路设计1.3.1组成：AT89C51单片机、复位电路、振荡电路、LED数码管、交通灯。1.3.2各组成部分电路设计：a.复位部分复位电路采用上电+按钮电平复位是上电复位与按钮复位的组合，当振荡频率是6MHz时，电容C取22uf,R取1K，Rs取200左右。上电瞬间复位端（RST/Vpd）的电位与Vcc相同，随着充电电路电流的减少，RST/Vpd的电位下降，最后为0V，当按钮按下后，电源Vcc通过电阻R，施加在单片机复位端RST/Vpd上实现复位，电路连接图如图（2）:复位电路（2）b.时钟电路部分唐思定时交通灯控制设计4本系统采用内部时钟产生方式：在和两端跨接陶瓷谐振器，与内部反相器构成稳定的自激振荡器采。晶振采用12MHz的振荡频率和两个30Pf瓷片电容C1、C2，两个电阻对频率有微调作用。其电路如图（3）c.路口指示灯部分采用红黄绿三种颜色的发光二极管共12个分为4组代表路口的交通灯（电路图中用两组示意）.其中每两组控制一个路口,具体时序如表1:表1：d.显示部分采用两位一体共阳极数码管,分别显示南北和东西灯的剩余时间.片选部分和数码段显示部分,分别接单片机管脚的P2口和P0口,具体的共阴数码管管脚分布位置见图（4）.1.4程序设计方向灯色东西南北红灯3030黄灯55绿灯2525微机原理及应用课程51.4.1流程图开始初始化AT89C51东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮，延时南北方向剩余时间1S？东西方向红灯亮，南北方向黄灯闪亮，延时南北方向剩余时间0S？东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，延时东西方向剩余时间1S？东西方向黄灯闪亮，南北方向红灯亮，延时东西方向剩余时间0S？图（5）主程序流程图唐思定时交通灯控制设计61.4.2交通灯状态表：状态北西南东绿黄红绿黄红绿黄红绿黄红000100100100110011000011002001010001010310000110000140100010100011.4.3程序清单：①主程序ORG0000HMAIN:MOVDPTR,#0FF20H初始化MOVA,#03HMOVX@DPTR,AMOV2AH,#1FH设置时间显示初始值31s②四种状态MOVP1,#0CHA线放行B线禁止MOVR7,#19H延时秒数25微机原理及应用课程7PRG1:LCALLDELAY1调用延时子程序DJNZR7,PRG1MOVP1,#0AHA线警告B线禁止MOVR7,#05H延时秒数5PRG2:LCALLDELAY1调用延时子程序DJNZR7,PRG2MOVP1,#21HA线禁行B线放行MOV2AH,#1FH设置时间显示初值31sMOVR7,#19H延时秒数25PGR3:LCALLDELAY1调用延时子程序DJNZR7,PGR3MOVP1,#11HA线禁行B线警告MOVR7,#05H延时秒数5PGR4:LCALLDELAY1调用延时子程序DJNZR7,PGR4AJMPMAINDELAY1③延时子程序DELAY1:DEC2AHMOVA,2AH显示秒数减一MOVB,#0AH④循环控制子程序LOOP:MOVA,R2MOVR4,#02HLCALLDISPLAYMOVA,R1MOVR4,#01HLCALLDISPLAYDJNZR6,LOOP二．调试硬件调试是利用开发系统、基本测试仪器（万用表、示波器等），检查用户系统硬件中存在的故障。硬件调试可分为静态调试与动态调唐思定时交通灯控制设计8试两步进行。a)静态调试：静态调试是在用户系统未工作时的一种硬件检测。第一步：目测。检查外部的各种元件或者是电路是否有