基于AT89C51单片机的十字路口交通灯设计(论文)文档格式.doc
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摘要
近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断深入,同时带动传统控制检测技术日益更新。
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软硬件结合,加以完善。
十字路口车辆穿梭,行人熙攘,车行车道,人行人道,有条不紊。
那么靠什么来实现这井然秩序呢?
靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。
交通信号灯控制方式很多。
本系统采用MCS-51系列单片机AT89C51为中心器件来设计交通灯控制器,实现了能根据实际车流量通过8051芯片的P3口设置红、绿灯燃亮时间的功能;
红绿灯循环点亮,倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示(交通灯信号通过P1口输出,显示时间通过P0口输出至双位数码管)。
本系统设计周期短、可靠性高、实用性强、操作简单、维护方便、扩展功能强。
关键词:
单片机;
交通灯
Abstract
Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,theapplicationofSCMisgoingdeep,drivingthetraditionaldetectiontechniquestorenewdaybyday.Inthereal-timeexaminationandintheautomaticcontrolmonolithicintegratedcircuitapplicationsystem,themonolithicintegratedcircuitoftentookacorepartuses.Themonolithicintegratedcircuitaspectknowledgeisonlyinsufficient,butshouldalsoactaccordingtotheconcretehardwarearchitecturesoftwareandhardwareunion,tobeimproved.
Theintersectionvehiclesshuttle,thepedestrianisbustling,cardealershiptrafficlane,personsidewalk,methodical.Thendependingonwhattorealizesthisorderlyorder?
thetrafficlightsontheautomaticcontrolsystem.Therearegreatnumberkindsofmodestocontrolthetrafficlights.ThesystemusesaseriesofMCS-51asthecenterAT89C51single-chipdevicedesignedtocontrolthetrafficlights,soastorealizethefunctionofsettingred,greenlighttimeby8051chip’sP3portaccordingtotheactualtrafficflows,lightingthered-lightandgreen-lightbyturnandlightingtheyellow-lighttowarmwhile5secondsleft(outputtingthetrafficlightsignalbyP1,outpuingthetimebyP0andshowingthetimeondouble-digitsnixietube).Shortofthedesigncycle,highreliability,practical,simpleoperation,easymaintenance,theexpansionofpowerfulisthissystem.
Keywords:
SCM;
MCU;
trafficlight
目录
中英文摘要 2
1 设计要求 4
2 设计目的 4
3 方案比较、设计与论证 4
4 原理分析 5
4.1交通灯显示时序的理论分析 5
4.2交通灯显示的理论分析 7
5 程序设计流程图 7
6 总体设计与电路图 9
6.1 芯片选择 9
6.2 设计电路图 10
6.3 PROTEUS仿真图:
11
6.4 交通灯程序 12
7仿真测试、数据及结果分析 18
8总结与展望 18
致谢 20
参考文献:
21
附录 22
1 设计要求
1.1 程序开始运行先南北段通行、东西段禁止60s,后东西段通行、南北段禁止60s,依此循环。
1.2 系统分三种工作模式:
正常模式、繁忙模式、特殊模式,并且通过三个按钮“正常”、“繁忙”、“特殊”可相互转化。
1.3 正常模式:
直行时间显示数码管显示60。
此时南北段直行通行(绿灯)、东西段禁止(红灯)40s,南北段人行道通行(绿灯),东西段人行道禁止(红灯),同时南北段和东西段方向的数码管分别从40s和60s开始倒计时,至最后5s时南北段绿灯变成黄灯闪烁;
此后南北段左拐(左拐灯亮)通行、东西段禁止(红灯)20s,南北段、东西段人行道都禁止(红灯),同时南北段和东西段方向的数码管都从20s开始倒计时,至最后5s时南北段左拐灯变成黄灯闪烁;
再后东西段直行通行(绿灯)、南北段禁止(红灯)40s,东西段人行道通行(绿灯),南北段人行道禁止(红灯),同时东西段和南北段方向的数码管分别从40s和60s开始倒计时,至最后5s时东西段绿灯变成黄灯闪烁;
最后东西段左拐(左拐灯亮)通行、南北段禁止(红灯)20s,东西段、南北段人行道都禁止(红灯),同时东西段和南北段方向的数码管都从20s开始倒计时,至最后5s时东西段左拐灯变成黄灯闪烁。
1.4 繁忙模式:
繁忙指示灯亮,南北段、东西段的通行时间改为45s,其中左拐的时间改为15s,其它与正常模式类似。
1.5 特殊模式:
特殊模式灯亮,南北段、东西段的通行时间改为75s,其中左拐的时间改为20s,其它与正常模式类似。
2 设计目的
2.1 了解交通灯管理的基本工作原理
2.2 熟悉AT89C51的工作原理和应用编程
2.3 熟悉AT89C51并行接口的各种工作方式和应用
2.4 熟悉AT89C51计数器/定时器的工作方式和应用编程外部中断的方法
2.5 掌握多位LED显示问题的解决
3 方案比较、设计与论证
3.1显示界面方案
3.1.1倒计时显示
该系统要求完成倒计时的功能。
因只需显示数字,基于上述原因,我们考虑完全采用数码管显示,四个路口分别采用一个二位阴极数码管即可。
3.1.2状态灯显示
该系统要求完成状态灯显示的功能。
求于简单,我们把各个路口的红灯和黄灯设成直行和左拐两个通行方式所共有,也就是说,一个路口只需四个状态灯,一个直行通行的绿灯,一个左拐通行的绿灯,一个共有的红灯,一个共有的黄灯。
3.2输入方案
该系统要求能手动改变东西与南北的通行时间、紧急情况处理,我们采用扩展I/O
口方法,在外部中断P32口上扩展三个中断口,分别连接三个按钮。
该方案的优点是:
使用灵活,并且可提供较多I/O口,节省了AT89C51的中断口资源。
4 原理分析
4.1交通灯显示时序的理论分析
下图所示为一种红绿灯规则的状态图。
图4.1状态S1南北直行通行
图4.2状态S2南北左拐通行
图4.4状态S4东西左拐通行
图4.3状态S3东西直行通行
共四种状态,分别设定为S1、S2、S3、S4,交通灯以这四种状态为一个周期,循环执行如下图所示:
图4.5交通灯状态循环图
依据上述车辆行驶的状态图,可以列出各个路口灯的逻辑表如下表所示(其中逻辑值“1”代表直行通行,逻辑值“0”代表禁止通行,逻辑值“L”代表左拐通行):
S1的状态
E
S
W
N
逻辑值
1
显示时间
正常模式下为40S
S2的状态
L
正常模式下为20S
S3的状态
S4的状态
程序就是在上述四种状态下循环转化的。
一个周期四个状态,在正常模式下共花费2分钟。
4.2交通灯显示的理论分析
4.2.1倒计时显示的理论分析
利用定时器中断,设置 TH0=TH1=(65536-50000)/256,即每0.05秒中断一次。
每到第20次中断即过了20*0.05秒=1秒时,使时间的计数值减1,便实现了倒计时的功能。
4.2.2状态灯显示的理论分析
黄灯闪烁同样可以利用定时器中断。
每到第10次中断即过了10*0.05秒=0.5秒时,使黄灯标志位反置,即可让黄灯1秒闪烁一次。
5 程序设计流程图
T0响应
南北黄灯标志位为1
东西黄灯标志位为1
Y
0.5s到
1s到
南北黄灯位置反
团里
东西黄灯位置反
返回
倒计时减1,计数值置0
图5.1定时器0中断流程图
开始
南北直行通行东西禁止
南北左拐通行东西禁止
AT89C51初始化
南北黄灯闪烁
通行35秒
闪烁5秒
通行15秒
东西黄灯闪烁
东西直行通行南北禁止
东西左拐通行南北禁止
图5.2主程序流程图
INT0响应
“繁忙”键按下
“特殊”键按下
“正常”键按下
关中断
开中断
正常模式设置
繁忙模式设置