智能交通导盲灯控制装置设计讲解Word文档格式.docx

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毕业设计说明书（论文）外文摘要

TitleIntelligenttrafficlightcontroldevicedesign

Abstract

Withthedevelopmentoftimeeraandtheimprovementofthesociety，economicascensionisdependingmuchmoreonawell-developedtransportationnetwork.Trafficlightsplayavitalroleinthetransportationindustry,whichdirectlyaffectstheopenqualityofhighwayandroadsinurbanarea.Trafficsafetyiscloselyrelatedtopeople'

spropertysecurityandtime.ThereforetheadvancedtrafficcontroltechnologyisofgreatvaluetothelogisticsresourceandPeople'

stravel,whichavoidscutsinthecaseofvehiclesleadingtoroadparalysis.Inordertoensurecomfortabletravel,logisticsontimeinposition,andevenaccesstolifeextensionweneedtoensurethesmoothflowoftrafficsafety.

KeywordsMicrocontrollerTrafficlightsProgramming

目次

1引言

二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代，电子时代和现已进入的电脑时代。

不过这个电脑，通常是指个人计算机，简称PC机[1-2]。

它由主机键盘、显示器等组成。

还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。

这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）[3-4]。

顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可以进行简单运算和控制，它的出现是近代计算机技术发展史上的一个重要里程碑，因为它体积小，通常都藏在被控机械的：

“肚子”里。

它在这个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了[5]。

单片机具有体积小、功能强、应用面广等优点，并且正以前所未有的速度取代传统电子线路构成的经典系统，蚕食着传统数字电路与模拟电路固有的领地。

它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利的条件。

同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择[6-7]。

现在，这种单片机的使用领域已十分广泛。

彩电、冰箱、空调、录像机、VCD、遥控器、游戏机、电饭煲等无处不见单片机的影子，单片机早已深深地融入我们每个人的生活之中[8]。

单片机能大大提高这些产品的智能性、易用性及经济性等主要性能指标，给我们的生活带来舒适和方便的同时，在工农生产上也极大地提高了生产效率和产品质量。

单片机按用途大体上可分为两类，一类是通用型单片机，另一类是专业型单片机[9]。

1.1单片机概述

单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

概括的讲，一块芯片就成了一台计算机。

51系列或其兼容的单片机仍是美国INTEL公司于1980年推出的产品，与48单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令，指令数达111条，51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与51单片机作为代表进行理论基础学习[10-11]。

51系列单片机主要包括8031、8051、和8751等通用产品。

1.2单片机应用领域

目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。

导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。

更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。

因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师[12-13]。

单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几类[14]。

1.2.1在智能仪器仪表上的应用

单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。

采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大[15]。

例如精密的测量设备（功率计、示波器、各种分析仪）。

1.2.2在工业控制中的应用

用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。

例如工厂流水线的智能化管理、电梯智能化控制、各种报警系统、与计算机联网构成二级控制系统等。

1.2.3在家用电器中的应用

可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。

1.2.4在计算机网络和通信领域中的应用

现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机、电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信，再到日常工作中随处可见的移动电话、集群移动通信、无线电对讲机等。

1.2.5单片机在医用设备领域中的应用

单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机、各种分析仪、监护仪、超声诊断设备及病床呼叫系统等等。

1.2.6在各种大型电器中的模块化应用

某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构。

如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。

如：

音乐信号以数字的形式存于存储器中（类似于ROM），由微控制器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）。

在大型电路中，这种模块化应用极大地缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、错误率，也方便于更换。

1.2.7单片机在汽车设备领域中的应用

单片机在汽车电子中的应用非常广泛，例如汽车中的发动机控制器、基于CAN总线的汽车发动机智能电子控制器、GPS导航系统、ABS防抱死系统、制动系统等等。

此外，单片机在工商、金融、科研、教育，国防、航空航天等领域都有着十分广泛的用途[16]。

1.3单片机的发展趋势

单片机现在可以说百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但他们各具特色，优势互补，为单片机的应用提供了广阔的天地。

纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有以下三种。

1.3.1微型单片机

现在常规的单片机普遍都是将中央处理器（CPU）、随机存取数据存储（RAM）、只读程序存储器（ROM）、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW（脉宽调制电路）、WDT（看门狗）等，有些单片机将LED（液晶）驱动电路都集成在单一芯片上，这样单片机包含的单元电路就越多，功能就越强大，甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。

此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求体积小。

现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD（表面封装）越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。

1.3.2低功耗CMOS化

MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS（互补金属氧化物半导体工艺）和CHMOS（互补高密度金属氧化物半导体工艺）。

CMOS虽然功耗低，单由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于要求低功耗像电池供电的应用场合。

所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。

1.3.3主流与多品种共存

现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品、ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机，所以80C51占据了半壁江山。

而MICROCHIP公司的PIC精简指令集合（RISC）也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEX公司今年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场份额。

此外还有MOTOROLA公司的产品、日本几大公司的专用单片机。

在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是一寸互补、相辅相成、共同发展的道路。

九十年代以后，单片机在结构上采用双CPU或内部流水线，CPU位数有8位、16位、32位，时钟频率高达20MHz，片内带有PWM输出、监视定时器WDT、可编程计数器阵列PCA、DMA传输、调制解调器等。

芯片向高度集成化、低功耗方向发展，使得单片机在大量数据的实时处理、高级通信系统、数字信号处理、复杂工业过程控制、高级机器人以局域网等方面得到大量应用。

这类单片机有NEC公司的MPD7800、MITSUISHI公司的M337700、REVKWELL公司的R6500等。

2系统功能和基本原理

2.1系统功能

图2.1系统功能

智能交通导盲灯控制装置设计以单片机为核心，组成一个以单片机控制的集信号灯、盲人语音提示装置、数码管显示、手动按键控制为一身的智能交通导盲灯控制装置设计。

系统硬件电路由单片机、特种车辆检测电路、状态灯、LED显示、按键、盲人语音提示装置组成。

单片机设计交通灯控制系统，可用单片机直接控制信号灯的状态变化，基本上满足国家标准的智能交通导盲灯控制装置设计，接入2位LED数码管就可以显示倒计时以提醒行使者，更具人性化。

本系统在此基础上，加入特种车辆检测电路和功能扩展电路为单片机采集数据，单片机对此进行具体处理，及时调整控制指挥，为了超越视觉指挥的局限性，同时接上盲人语音提示装置，在听觉上加强了指挥提醒作用。

2.2系统基本原理

2.2.1单片机的选择

单片微型计算机又称微控制器、嵌入式微控制器等，简称单片机，属于第四代电子计算机。

它把中央处理器、存