交通灯控制系统设计之欧阳结创编.docx
《交通灯控制系统设计之欧阳结创编.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《交通灯控制系统设计之欧阳结创编.docx（17页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
交通灯控制系统设计之欧阳结创编
河南职业技术学院
时间：
2021.02.14
创作：
欧阳结
结业设计（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
学号
专业名称电子信息工程技术专业
指导教师
年月日
河南职业技术学院电气工程系（分院）
结业设计（论文）任务书
姓名
专业
电子信息工程技术
班级
结业设计（论文）
题目
交通灯控制系统设计
结业设计（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。
加上一个倒计时的显示计时器来控制行车。
对一般情况下的平安行车，车辆分流尚能阐扬作用，但根据实际行车过程中呈现的情况，还存在以下缺点：
1.经常呈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，两车道应采纳的办法，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，红绿灯交替是间过于程式化的缺点，智能交通灯控制系统的设计就更显示出了它的研究意义，它能根据路途交通拥护，交叉路口经常呈现拥堵的情况。
利用单片机控制技术．提出了软件和硬件设计计划，能够实现路途的最年夜通行效率。
结业设计（论文）的资料收集情况（含指定参考资料）
彭为等.《单片机典范系统设计实例精讲》
张毅刚等.《单片机原理与应用设计》
结业设计（论文）工作进度计划
10月拟定题目；
11月初搜集资料；
11月中旬完成对系统的设计计划；
11月底完成对系统的设计与修改；
2月撰写并修改，完成电子稿。
接受任务日期年月日
要求完成日期年月日
学生签名：
年月日
指导教师签名：
年月日
系（分院）
主任（院长）签名：
年月日
结业设计（论文）指导教师评阅意见表
姓名
学号
性别
男
专业
电子信息工程技术
班级
结业设计（论文）题目
交通灯控制系统设计
评
阅
意
见
成果
指导教师签字
年月日
结业设计（论文）辩论意见表
姓名
学号
性别
男
专业
电子信息工程技术
班级
结业设计（论文）
题目
交通灯控制系统设计
辩论时间
地点
辩论
小组
成员
姓名
职称
学历
从事专业
组长
成员
秘书
答
辩
小
组
意
见
答辩成绩：
辩论小组组长签名：
年月日
交通灯控制系统设计
摘要：
随着人们社会活动日益增加，经济成长，汽车数量急剧增加，城市路途日渐拥挤，交通灯更加显示出了它的功能，使得交通获得有效管制，对交通疏导，提高路途导通能力，减少交通事故有显著的效果。
近年来，随着科技的飞速成长，电子器件也随之广泛应用，其中单片机也不竭深入人民的生活傍边。
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。
从一定水平上解决了交通路口梗塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题。
系统具有结构简单、可靠性高、本钱低、实时性好、装置维护便利等优点，有广泛的应用前景。
本模拟系统由单片机硬/软件系统，两位8段数码管和LED灯显示系统等组成，较好的模拟了交通路面的控制。
关键词：
交通灯 单片机AT89C51 数码管 LED灯显示
前言
近年来随着科技的飞速成长，单片机的应用正在不竭地走向深入，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敷的，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。
交通信号灯的呈现，使交通得以有效管制，对疏导交通流量、提高路途通行能力，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。
对一般情况下的平安行车，车辆分流尚能阐扬作用，但根据实际行车过程中呈现的情况，还存在以下缺点：
1.经常呈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，两车道应采纳的办法，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，红绿灯交替是间过于程式化的缺点，智能交通灯控制系统的设计就更显示出了它的研究意义，它能根据路途交通拥护，交叉路口经常呈现拥堵的情况。
利用单片机控制技术．提出了软件和硬件设计计划，能够实现路途的最年夜通行效率。
一、总体设计划
（—）、交通灯控制系统的设计思路
根据交通灯的具有的功能，将它主要分为三部分，包含数码管显示剩余时间部分、交通灯显示部分和按键实现部分。
总体设计思路如图21所示。
1、LED显示剩余时间
根据实际生活中使用的交通灯，在此次的智能交通灯的设计中也将具有显示时间的功能，使我们的设计与实际结合起来，在此部分LED灯将配合红黄绿灯的发光时间显示数据，对每个数据将使用按时器来实现按时1秒，当1秒时间达到，LED上显示的时间自动减1，那时间减至为0，交通灯变换红黄绿灯。
2、交通灯
此部分将与LED灯紧密联系起来，当数码管显示数字减至为0时，变换发光的灯，不为0，将坚持原有状态。
3、紧急状态的设计
在现实生活中随时有突发情况的产生，为了包管交通的正常通行，特地设计了应对紧急状况的特殊情况。
在呈现紧急状况时，可以通过人为操纵进入特殊情况。
在此包含了4种特殊情况，包含加长工具南南标的目的的通行时间，四个标的目的均禁行，工具标的目的坚持通行南南标的目的禁行，南南标的目的坚持通行工具标的目的禁行。
当特殊情况结束时，人为操纵进入正常状态。
二、单位模块设计
（一）、硬件设计
1、AT89C51介绍
芯片AT89C51的外形结构和引脚图如图31所示。
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
该器件采取ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MC51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的计划。
图2AT89C51引脚图
2、芯片74LS273介绍
74LS273是8位数据/地址锁存器，如图32所示，它是一种带清除功能的8D触发器，下面介绍一下它的管脚图功能资料。
1脚是复位CLR,低电平有效,当1脚是低电平时，输出脚2（Q0）、5（Q1）、6（Q2）、9（Q3）、12（Q4）、15（Q5）、16（Q6）、19（Q7）全部输出0，即全部复位。
当1脚为高电平时，11（CLK）脚是锁存控制端，并且是上升沿触发锁存，当11脚有一个上升沿，立即锁存输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的电平状态，并且立即呈现在在输出脚2（Q0）、5（Q1）、6（Q2）、9（Q3）、12（Q4）、15（Q5）、16（Q6）、19（Q7）上。
图374LS273引脚图
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，即字形代码。
其段发光二极管，再加上一个小数点位，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0—9的共阳极字形代码如下表：
驱动代码表
显示数值
驱动代码（16进制）
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
C0H
F9H
A4H
B0H
99H
92H
82H
F8H
80H
90H
4、时钟电路设计
图5时钟电路
MCS51单片机芯片内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放年夜器，引脚XTAL1和XTAL2辨别是此放年夜器的输入端和输出端。
当使用内部振荡电路时，XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体和微调电容，如图所示，图中C2、C3年夜小一般为30pF。
还加了复位/备用电源引脚的接线办法，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，也就是法度开始执行之前，单片机做好准备工作。
如何进行复位呢？
只能在单片机的RST引脚上坚持两个机器周期（24个时钟周期）的高电平即可对单片机实现复位操纵。
当主电源VCC产生失落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，以呵护片内RAM中的信息不丧失，使系统在恢复上电后能正常运行。
5、复位电路设计
图6复位电路
AT89C51的复位是由外部的复位电路实现的。
复位电路通常采取上电复位和按钮复位两种方法。
在此次设计中，我使用了上电复位方法。
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
结合各部分设计电路，获得交通灯硬件线路如图7所示。
图7硬件线路图
（二）、法度设计
1、LED显示法度
设计思路如图8所示。
图8LED显示流程图
2、交通灯法度
在这部分我设置南南标的目的通行，工具标的目的禁行为初始状态，继续时间为60S。
最后5S黄灯闪烁，然后南南标的目的禁行，工具标的目的通行，继续时间仍为60S，最后5S黄灯闪烁，回到初始状态。
如此循环，法度流程图如图9所示。
图9交通灯法度流程图
3、紧急情况法度
当需要应对特殊情况时，在人为控制下，法度由中断入口地址切换到中断法度，根据实际情况的不合切换到不合的中断子法度，当紧急情况处理完，由人为控制前往原法度。
法度流程图如图10所示。
图10紧急情况法度流程图
三、软件仿真
（一）、KeilC51单片机软件开发系统
采取KEIL开发的89C51单片机应用法度步调：
1、在uVision集成开发环境中创建新项目（Project）,扩展文件名.UV2并为该项目选定合适的单片机CPU器件（本设计采取ATMEL公司下的AT89C51）。
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含多个文件，除源法度文件外，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，配置编译环境、连接定位器以及Debug调试器的功能。
4、对项目中的源文件进行编译连接，生成绝对目标代码和可选的HEX文件，如果呈现编译连接毛病则前往到第2步，修改源文件中的毛病后重构整个项目。
5、对没有语法毛病的法度进行仿真调试，调试胜利后将HEX文件写入到单片机应用系统的ROM中。
（二）、PROTEUS的操纵
1、硬件电路图的接法操纵
（1）避免选择（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计、选择元器件、接插件、连接电路和电气检测等。
简称Proteus电路设计。
（2）在Keil平台上进行单片机系统法度设计、编译、汇编编译、代码级调试，最后生成目标代码文件（*.hex）。
简称Proteus源法度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。
它在相当水平上反应了实际单片机系统的运行情况。
简称Proteus仿真。
3、仿真结果
将在Keil平台上生成目标代码文件（*.hex）加载到单片机系统中，点击运行按钮，运行结果显示如图11所示。
图11硬件仿真图
开始运行后，南南标的目的通行，工具标的目的禁行，同时数码管从60显示，每隔一秒数码管减一，当减到5时，四路的黄灯开始闪烁，数码管同时从5开始减一，减到0时，南南标的目的禁行，工具标的目的通行，同时数码管从60显示，每隔一秒数码管减一，当减到5时，四路的黄灯开始闪烁，数码管同时从5开始减一，减到0时，前往初始状态，再没有外部中断的情况下如此循环下去。
图12四个标的目的禁行硬件仿真图
K1为外部中断按钮，当按下K1时，数码管不再显示数，黄灯闪烁五秒后，四路灯都为红色。
当按下复位开关后，前往到初始状态。
图13南北通行工具禁行硬件仿真图
K2为外部中断按钮，当按下K2时，数码管不再显示数，黄灯闪烁五秒后，南南标的目的坚持通行，工具标的目的坚持禁行。
当按下复位开关后，前往到初始状态。
图14南北禁行工具通行硬件仿真图
K3为外部中断按钮，当按下K3时，数码管不再显示数，黄灯闪烁五秒后南南标的目的坚持禁行，工具标的目的坚持通行。
当按下复位开关后，前往到初始状态。
图15延长四个标的目的通行时间的硬件仿真图
K4为外部中断按钮，当按下K4时，南北工具标的目的的通行时间均延长至120S。
当按下复位开关后，前往到初始状态
四、结束语
通过本次设计，我受益匪浅。
回顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多，我学到很多很多的工具，同时巩固了以前所学过的知识，并且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我理解了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不敷的，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，才干真正为社会办事，从而提高自己的实际入手能力和自力思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这究竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发明了自己的缺乏之处，比方编程问题，怎样去调试，怎么去测试芯片能否正常工作，怎样是法度编的简洁易懂，且包含了所需的功能。
可以把书本上的知识得以运用，熬炼了全面思考问题的能力和实践能力，我想这对我以后的学习和工作会有很年夜的帮忙。
这次完成了对单片机的整体设计，更加了解到单片机的各项功能和需要注意的问题，加深了对单片机的了解。
固然，，在设计中遇到了很多法度问题，查阅了好多资料，请教了同学，终于得以解决。
正所谓三人行，则必有我师，我学获得很多实用的知识，同时，我也知道在年夜学里，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，阐发问题，年夜家互相学习，共同提高。
最后，谢谢老师的指导。
参考文献：
①彭为等.单片机典范系统设计实例精讲,
②张毅刚等.单片机原理与应用设计,
③王义军.单片机原理及应用习题与实验指导书,
④刘乐善.微型计算机接口技术及应用,2000
⑤陈明荧.8051单片机课程设计实训教材,
⑥杨莉.基于单片机控制的步进机电转速控制系统,
时间：
2021.02.14
创作：
欧阳结
升级会员 