MSP430交通灯电路设计.docx

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MSP430交通灯电路设计

目录

1引言1

2系统方案2

2.1设计任务2

2.1.1方案介绍2

3交通灯硬件系统设计4

3.1单片机介绍4

3.1.1单片机的概念与特点4

3.1.2单片机的应用4

3.1.3单片机的发展趋势4

3.1.4主流单片机5

3.1.5MSP430系列单片机6

3.2交通灯设计的其他外设........................................................................................12

3.2.1显示译码器....................................................................................................12

3.2.2数码管的使用..............................................................................................14

3.2.3LED灯的选择...............................................................................................15

4交通灯系统的软件..............................................................................................................15

4.1程序设计.......................................................................................................................15

4.2交通灯主程序................................................................................................................20

5CCS使用介绍........................................................................................................................24

结论..........................................................................................................................................29

致谢..........................................................................................................................................30

参考文献..................................................................................................................................31

基于MSP430单片机的交通灯电路设计

房鹏飞

摘要：

近年来随着科技的飞速发展，一个以微电子技术、计算机技术和通信技术为先导的信息革命正在蓬勃发展。

计算机技术作为三者之一，怎样与实际应用更有效的结合并发挥其作用。

单片机作为计算机技术的一个分支，正在不断的应用到实际生活中，同时带动传统控制检测的更新。

在实时检测和自动控制的应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件使用，针对具体应用对象的特点,配以其它器件来加以完善。

十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。

那么靠什么来实现交通的井然秩序呢？

靠的是交通信号灯的自动指挥系统，来实现交通的井然有序。

交通信号灯控制方式很多。

本系统采用美国德州仪器公司生产的单片机MSP430，以及其它芯片来设计交通灯控制。

实现了通过MSP430G2553芯片的P2口设置红、绿灯点亮的功能。

交通灯的点亮采用发光二极管实现，时间的显示采用七段数码管实现。

单片机系统采用的直流供电。

为了系统稳定可靠，系统内集成了“看门狗”芯片，避免了系统因为死机而停止工作的情况发生。

系统实用性强、功耗低操、作简单、扩展性好。

关键词：

单片机；交通灯系统；LED

1引言

今天，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。

但这一技术在19世纪就已出现了。

1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。

这是世界上最早的交通信号灯。

1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。

它由红绿两块以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。

1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。

1914年，电气启动的红绿灯出现在美国。

这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市5号大街的一座高塔上。

红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。

1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。

带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，当车辆接近时,红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下喇叭，就使红灯变为绿灯。

红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。

红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。

信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。

1968年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。

绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。

左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。

红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。

黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。

随着经济的发展，交通运输中出现了一些传统方法难以解决的问题。

道路拥挤现象日趋严重，造成的经济损失越来越大，并一直保持大比例的增长。

现在交通系统已不能满足经济发展的需求。

由于生活水平的提高，人们对交通运输的安全性及服务水平提出了更高的要求。

在交通中管理引入单片机交通灯控制代替交管人员在交叉路口服务，有

助于提高交通运输的安全性、提高交通管理的服务质量。

并在一定程度上尽可能的降低由道路拥挤造成的经济损失，同时也减小了工作人员的劳动强度。

中国车辆数量不断增加，交通控制在未来的交通管理中起着越来越重要的作用。

智能交通灯的管理比重修一条马路无论在经济、交通运行速率上都有很好的效益、更加节约资源。

使交管人员有更多的精力投入到管理整个城市交通控制，带来更大的经济和社会效益,为创造美好的城市交通形象发挥更多的作用。

2系统方案

2.1设计任务

东西（A）、南北（B）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三个指示灯，指挥车辆和行人安全通行。

红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。

为20秒，信号灯的状态规则：

每一方向亮绿灯，而另一方向亮红灯，红灯时间比绿灯长3秒，当绿灯减到0时,到下一个状态，此时绿灯方向的变为黄色，依次循环。

设A道和B道的车流量相同。

2.2方案介绍

把设计任务细化为四个状态，其对应状态：

如图2-1

图2-1状态转换图

设计思想：

初始状态1为东西绿灯通车，延时17秒，南北红灯禁止，延时20秒。

然后转状态2为东西黄灯，延时3秒，南北仍然红灯禁止。

过一段时间转状态3，东西红灯禁止，延时30秒，南北绿灯，延时27秒。

再转状态4，东西仍然红灯，南北黄灯，延时3秒，最后循环至状态1。

状态流程图如图2-2所示

图2-2整体规划图

3交通灯硬件系统设计

3.1单片机介绍

3.1.1单片机的概念与特点

所谓单片机，就是把中央处理器CPU，存储器和定时器，及I/O接口电路等一些计算机的主要功能部件，集成在一块电路芯片上的微型计算机。

单片机从一出现就显示出强大的生命力，被广泛应用于各种控制系统﹑智能仪表、家用电器等设备里面，现在已经渗透到人类生活的各个领域。

单片机具有以下特点：

●小巧灵活、成本低、易于产品化。

他能方便地组装成各种智能式设备以及各种智能仪表。

●面向控制，能针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务，从而获得最佳性价比。

●抗干扰能力强，适应温度范围宽，在各种条件下都能稳定工作，这是其他机型所无法比拟的。

●可以很方便的实现多机型和分布式控制，使整个系统的效率和可靠性大为提高。

3.1.2单片机的应用

20世纪80年代以来，单片机的应用已经深入到﹑交通﹑农业﹑国防﹑科研﹑教育以及日常生活用品等各种领域。

单片机的主要应用范围如下：

●工业控制。

单片机在工业的应用包括电机控制﹑数控机床﹑物理量的检测与处理，工业机器人﹑过程控制和智能传感器等。

●农业方面。

包括植物生长过程要素的测量与控制，智能灌溉和远程大棚控制等。

●仪器仪表。

智能仪器仪表﹑医疗器械﹑色谱仪﹑示波器等。

●通信方面。

调制解调器﹑网络终端﹑智能线路运行控制以及远程电话交换机。

●日常生活用品方面。

包括移动电话﹑照相相机﹑电子玩具﹑电子词典﹑空调机等。

●汽车控制方面。

门窗控制﹑音响控制﹑点火控制﹑变速控制﹑防滑刹车控制﹑排气控制﹑节能控制﹑安全控制﹑冷气控制﹑汽车报警控制以及测试设备。

3.1.3单片机的发展趋势

单片机的发展已经逐步走向成熟。

一方面，单片机的性能逐步提高，16位﹑32位单片机不断推出；另一方面，在目前的实际应用中还是以八位居多。

8位单片机也不断采用新技术，以取得更高的性价比，单片机技术的发展有以下几个方面特点。

1.集成度更高，功能更强

目前，已经有许多单片机不仅集成了构成微型计算机的中央处理单元CPU﹑存储器﹑I/O接口﹑定时器等传统功能单元，而且还集成了A/D转换模块﹑D/A转换模块﹑并支持多种通信方式（如UART﹑CAN﹑SPI﹑IIC）。

单片机技术正朝着片上技术发展。

许多单片机都集成了在线可编程功能，用户可以对已经焊接到电路板上的单片机进行编程，不需要专门的编程器。

2使用更加方便

许多单片机内部集成程序存储器和数据器，在实际应用中一般不需要外部扩展

程序存储器和数据存储器，从而不再需要外部扩展总线，构成系统的电路结构简单，体积小，稳定性提高。

3低电压，低功耗

使用CMOS的低功耗电路，具有省电工作状态，如等待状态，休眠状态，关闭状态等。

有些单片机的工作电压较低，为3.3V，甚至1.8V。

低电压，低功耗的单片机可以满足便携式或电池供电等仪器仪表应用的需求。

4价格更低

随着微电子技术的不断进步，许多公司陆续推出了价格更低的单片机，可以说，在相当一部分以单片机为核心的嵌入式产品中，单片机的硬件成本已经占很小的比例，更多的是系统设计，系统开发与维护成本。

3.1.4主流单片机

著名的半导体厂商——美国德州仪器在20世纪70年代首先推出了TMS1000系列4位单片机。

20世纪80—90年代，国内主要使用Intel公司的的MCS-51系列和Motorol