单片机课程设计

ofaccountability,redressofordersandprohibitions.Strengtheningthehonestyandself-disciplineofleadingcadreshonestyinpoliticsandeducationwork,enhanceleadersabilitytoresist课程设计任务书1．设计目的：本设计包括确定控制任务、系统总体方案设计、硬件系统设计、软件程序的设计等，以便使学生掌握有关单片机控制的设计思想和设计方法。为学生今后从事单片机控制系统开发工作打下基础。学习proteus仿真软件实现电路的仿真。2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：本课程设计的基本要求是使学生全面掌握单片机控制系统设计的基本理论，熟悉掌握单片机的编程方法，用单片机AT89S51实现十字路口交通信号灯的控制，完成系统的软硬件设计及调试。具体要求如下：1、正常情况下交通信号灯的控制时序给定。南北绿灯、黄灯、红灯分别用P1.0,P1.1,P1.2控制，东西绿黄红分别用P1.3,P1.4,P1.5控制。2、设定东西方向、南北方向紧急切换按钮各一个，当紧急按钮按下时，相应方向紧急切换为绿灯，以便特种车辆通行3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：1．根据题目要求的指标，通过查阅有关资料，确定系统设计方案，并设计其硬件电路图。2．画出电路原理图，分析主要模块的功能及他们之间的数据传输和控制关系。3.用Proteus软件绘制硬件电路图并仿真。4.软件设计包括流程图、用汇编语言或C语言对软件进行编译，并能通过调试。ofaccountability,redressofordersandprohibitions.Strengtheningthehonestyandself-disciplineofleadingcadreshonestyinpoliticsandeducationwork,enhanceleadersabilitytoresist课程设计任务书4．主要参考文献：1.孙涵芳.MCS-51/96系列单片机原理及应用（修订版）.北京航空航天大学出版社.19942.李朝青.单片机原理及接口技术（第3版）.北京航空航天大学出版社.205．设计成果形式及要求：1.硬件电路图2.软件流程图和程序清单3.编写课程设计报告。6．工作计划及进度：20156月1日~6月3日查找资料，确定方案6月4日~6月6日设计硬件电路，绘制电路原理图6月7日~6月10日软件设计，并调试通过6月11日~6月12日编写课程设计报告，答辩或成绩考核系主任审查意见：签字：年月日中北大学信息商务学院课程设计说明书ofaccountability,redressofordersandprohibitions.Strengtheningthehonestyandself-disciplineofleadingcadreshonestyinpoliticsandeducationwork,enhanceleadersabilitytoresist3/21目录一、引言..........................................61.1交通灯的研究意义............................61.2基于单片机的智能交通灯控制系统设计的意义.......61.3本课题的主要研究工作........................6二、单片机控制交通系统总体设计...................62.1单片机交通控制系统通行方案设计................62.2单片机交通控制系统的功能要求..................82.3单片机交通控制系统的基本构成及原理............9三系统硬件电路的设计...........................103.1硬件系统电路.............................10四系统软件程序的设计..........................124.1程序主体设计流程............................124.2子程序模块设计..............................14五软件仿真...................................175.1系统仿真电路图..............................175.2仿真结果分析................................19六附录........................................20附录一系统电路图.............................25ofaccountability,redressofordersandprohibitions.Strengtheningthehonestyandself-disciplineofleadingcadreshonestyinpoliticsandeducationwork,enhanceleadersabilitytoresist七参考文献....................................25一引言1.1交通灯的研究意义进入20世纪80年代后期，交通问题成为困扰世界各国的普遍性难题，随着汽车的数量的不断增加和城市化进程的不断加快，城市交通现象逐渐变得拥挤和阻塞，由此引起的交通事故、噪声和大气污染等社会问题己经日益严重。于是，智能交通控制系统应运而生，并得到迅猛发展。除在功能和技术上得到改进和完善的SCOOT和SCATS以外，UTOPIA、PRODYN、ITACA、RT-TRACS、MOTION和SURFZ000等一系列交通灯控制系统相继推出并投入应用。1.2基于单片机的智能交通灯控制系统设计的意义红、绿、黄三色交通信号灯一般安装在城市交叉路口的醒目位置，并加上一个具有时间倒计时的显示器来控制车辆的通行的时间。对于城市道路状况较好的地方并且通行车辆较少的路段，传统交通控制系统尚能起到车辆正常通行的作用，但根据实际车辆通行情况，还存在两方面的不足：1．两车道的车辆通行时间固定不变且相同；在城市的交叉路口处，通常在一个干道上通行车辆相对较多称为主干道，通行时间应该设计长些；另一个通行车辆相对较少为副干道，通行时间应该设计短些；并能根据实际情况进行变换时间。2．没有设计紧急车辆通行时，交通灯应该进行怎样的变换；比如，紧急救护车在经过交叉路口时，两车道的交通灯都应该变成红色，两车道的车辆全部停止，让救护车通过。由于传统交通灯控制系统存在的不足：系统设计过于死板、红绿灯交替过于程式化。因此智能交通灯控制系统的设计就突出了它的研究意义，它能根据道路上车辆的数量以及一些突发情况的情况，来控制车辆通行的时间。利用单片机的特点和功能，提出了硬件的选择以及软件设计方案要求，来实现两车道的最大通行效率。1.3本课题的主要研究工作本文对AT89S51单片机的片内结构和引脚功能进行了简单介绍，分析了应用单片机来实现智能交通灯的控制系统以及该系统硬件的选择、软件的设计,并对智能交通灯控制系统的研究现状以及研究意义进行了分析，指出了传统交通灯控制系统的不足，并对不足之处进行了改进和完善。智能交通灯控制系统要实现自动调整车道的通时间和在紧急车辆通行的情况下能够手动切换信号灯让特殊车辆优先通行。该系统能够最大效率的控制车辆的通行,提高城市交通路口车辆的通行效率。二单片机控制交通系统总体设计2.1单片机交通控制系统通行方案设计城市路口分为两个车道：东西车道和南北车道。在交通信号灯有效地时间内只有一个方向可以通行，另外一个方向禁止通行，达到设计的通行时间后，两个方向状态对换。其具体状态如图1所示（黑色表示亮，白色表示灭）。交通信号灯从状态1开始，变换至状态4然后循环至状态1，周而复始，我们可以把这四个状态归纳如下：中北大学信息商务学院课程设计说明书ofaccountability,redressofordersandprohibitions.Strengtheningthehonestyandself-disciplineofleadingcadreshonestyinpoliticsandeducationwork,enhanceleadersabilitytoresist5/21图1交通状态1、南北车道红灯灭，同时绿灯亮，东西车道黄灯灭，同时红灯亮，倒计时30秒。此状态下，东西向禁止通行，南北向允许通行。2、南北车道绿灯灭，同时黄灯亮，东西车道红灯亮，倒计时2秒。此状态下，除了已经正在通行中的车辆，其他所有的车辆都需等待状态的转换。3、东西车道红灯灭，同时绿灯亮，南北车道黄灯灭，同时红灯亮，倒计时30秒。此状态下，东西向允许通行，南北向禁止通行。4、东西车道绿灯灭，同时黄灯亮，南北车道红灯亮，倒计时2秒。此状态下，除了已经正在通行中的车辆，其他所有的车辆都需等待状态的转换。下面我们可以用图表表示交通灯状态和行止状态的关系如下：表1交通状态及红绿灯状态ofaccountability,redressofordersandprohibitions.Strengtheningthehonestyandself-disciplineofleadingcadreshonestyinpoliticsandeducationwork,enhanceleadersabilitytoresist路口的四个方向均有红、绿、黄3个交通信号灯和倒计时数码显示管2个，行驶中的车辆遇红灯亮则禁止通行，遇绿灯亮则允许通行，遇黄灯亮则警告交通灯状态将变换。状态及红绿灯状态如表1所示（0表示灭，1表示亮）。2.2单片机交通控制系统的功能要求本设计除了有传统的交通灯控制系统的功能，用红、绿、黄三种颜色的交通信号灯表示禁止、通行、等待三种信号发生来控制车辆的通行；还能进行倒计时显示、车流量检测及调整、时间手动设置和紧急情况处理等功能。2.2.1倒计时显示倒计时显示可以提醒驾驶员遇红灯需要等待的时间以及遇绿灯能通行的时间，以及遇黄灯时在“等待”和“通行”两者间作出合理的选择。2.2.2车流量检测及调整车辆检测器是智能交通控制系统的重要组成部分。现在使用的车辆检测器检测有很多种，如地磁检测器、磁频检测器、机械压电检测器、红外线检测器、波频检测器等，并且各有其优缺点。一般车流量检测器常采用传感器+单片机+外围器件来实现。2.2.3时间手动设置中北大学信息商务学院课程设计说明书ofaccountability,redressofordersandprohibitions.Strengtheningthehonestyandself-disciplineofleadingcadreshonestyinpoliticsandeducationwork,enhanceleadersabilitytoresist7/21除了根据车流量检测器自动调整车辆通行时间，交通灯控制系统也可以使用键盘进行手动调整，避免了突发故障。并在紧急情况下可指挥所有交通信号灯变为红灯。键盘是单片机系统中最常用的人机接口，一般情况下有独立式和矩阵式两种。独立式软件编写简单，一般用于按键数量少的系统，矩阵式适用于按键数量较多的场合。本系统要求的按键控制不多，且I／0口足够，可直接采用独立式。2.2.4紧急处理出现救护车、消防车等紧急车辆通行以及特大事件发生时，我们应该允许紧急车辆通行畅通无阻，因为在这种紧急状况下时间就是生命，此刻的时间与人民和社会的公共财产、安全以及个人生死攸关息息相关。由此在交通灯控制系统中增设禁停按键，使所有交通信号灯都变成红灯，使紧急车辆畅通无阻。2.3单片机交通控制系统的基本构成及原理本设计是基于单片机的智能交通灯控制系统，根据实际车辆通行情况通过单片机来控制交通信号灯状态的变换，来实