基于89C51单片机设计报告.docx

1、基于89C51单片机设计报告基于AT89S51系列单片机的智能交通信号灯设计摘要：文章介绍了基于AT89S51系列单片机的智能交通灯控制系统的设计，系统能够根据十字路口车流量的情况控制交通信号灯按特定的规律变化。通过对现状交通灯存在的一些缺点进行分析，并提出改进方法。智能交通灯控制系统先通过传感器来识别车流量大小，系统根据车流量的情况进行自动控制，从而决定各方向车辆的通行,在保证交通安全的前提下最大限度地提高了交通效率，对缓解交通阻塞，提高畅通率具有十分现实的意义。关键词：单片机，智能交通控制系统，传感器一、 国内交通灯产品设计技术发展概述在城乡街道的十字交叉路口,为了保证交通秩序和行人安全,

2、一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯,其中红灯亮,表示该条道路禁止通行; 黄灯亮,表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行,已过停车线的车辆继续通行; 绿灯亮,表示该条道路允许通行。交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换,指挥各种车辆和行人安全通行,实现十字路口城乡交通管理自动化。目前设计交通灯的方案有很多，有应用CPLD设计实现交通信号灯控制器方法;有应用PLC实现对交通灯控制系统的设计; 有基于EDA的交通灯控制系统；有应用单片机实现对交通信号灯设计的方法。但是，目前绝大部分交通灯其时间都是设定好的，采用的是单段式定时控制或多段式定时控制，其最大的缺点是绿灯时间

3、和绿信比是固定的或是分时段固定的，且最佳绿灯时间和最佳绿信比的整定较为困难，需要大量的实测统计数据,且很多情况下整定所得值并不是最优的,甚至是不合理的。控制起来都不是很灵活，这使得城市车流的调节不能达到最优。为解决这一问题，设计一个智能化交通灯控制系统，据实时车流量对各路口的绿灯时间进行动态调节，实现智能化管理。本文介绍了一种新型实用单片机交通灯控制系统的设计方法，实现交通信号灯的智能化管理。二、技术指标1) 设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向和东西方向两个交叉路口的车辆交替运行，两个方向能根据车流量大小自动调节通行时间，车流量大，通行时间长，车流量小，通行时间短。2) 每次绿灯变

4、红灯时,变要求黄灯先亮5S,才能换运行车辆.3) 东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用数码管显示器进行显示（采用倒计时的方法）。4) 同步设置人行横道红、绿灯指示。5) 考虑到特殊车辆情况，设置紧急转换开头。三、技术方案1、设计总体思路AT89S51单片机有2个计数器，6个中断源，能满足系统要求。用单片机设计智能交通灯的成本低，相对其它技术较简单，且设计的产品能够满足要求，所以本文采用单片机设计交通灯，系统原理框图如图1所示：CANBUS 图1系统利用红外遥控装置实现各十字路口现场信号灯控制红外发射器发射出的编码信号经接收器接 收后送人单片机控制器，控制信号灯红

5、绿变换、等待时间、急车强通。另外，车流检测装置安放在各十字路 口东西 、南北道路方 向实时检测车道车流信息。并将检测到的信息输至单片机进行处理。通过单片机编程技术实现信号灯绿、红切换及 等待时间设定。此外 ，PC机通过通讯串口与节点上的单 片机控制器进行 通信 ，实现数据信息在CAN总线上的发送与接收。PC机负责网络上所有信号灯控制装置的集 中管理功能：同时向各信号灯控制器下传工作模式控制信息。2、设计中的技术重点和难点设计改智能交通灯的技术重点是交通灯运行控制功能模块框图，难点是如何检测十字路口的车流量，道路上的车流量具有极大的随机 性和模糊性，是一个典型的时变系统。特别在上、下班时间，路口

6、往往堆积着大量车辆，给人们的通行带来了极大的不便。如何根据检测到的车流量来动态、实时地控制当前绿灯时间是一个难点。3、解决重点难点基本思路对车流量的检测可以通过采用一个压电传感器，把各种车的图像等参数发送到传感器进行识别，最后由控制系统实现对信号灯的控制。如下图2所示：系统中在每条路的进口安装六个检测器 ，即每一车道 上两个。每条路的近侧检测器(靠近路 口端)和远侧检测器问需一定的距离，使得能把后面的车辆预到达的信息反馈给系统，在此取100m。四、硬件设计 系统采用AT89C51单片机作为主控制芯片 。8255A作为东西和南北方向的红灯、绿灯 、黄灯的IO接口芯片 。图3、4、5为交通灯的控制

7、系统原理图。 图3 图4 图5对关键元件的选择说明 (1)AT89C51(主控 芯 片 )：CPU 作 为该 系统 的核心,控 制 芯 片 ，起控制 、管 理交 通 灯 的作 用 。(2)采用双色LED模拟显示交通灯的状态 双色LE D是由一个红色 LE D 管 芯 和一 个 绿 色 LED 管 芯 封 装 在一起 ，共用负端 。 当红色正端加高电平 ，绿色正端加低电平 时 ，红灯亮 ；红色正端加低电平 ，绿色正端加高电平时 ，绿灯亮 ；两端都加高电平时，黄灯亮 。(3)紧急优先控制功能 该功能主要是为了交通管理中紧急处理。因此。在交通信号灯正常控制的基础上 ，增加紧急优先处理功能 。如消防、

8、急救等情况出现时 ，东西 、南北方向的红灯均变亮 。以便紧急处理。有紧急情况时。89(251通过INTO请求 中断 ，使系统可靠地接收紧急信号。紧急情况处理后。 交通信号灯又恢复到先前的工作状态 。五、软件设计智能交通灯的软件设计流程图如下图所示： 否 是 否 是 是 否 否 是程序代码如下：ORG 0000HA_BIT EQU 20H ;用于存放南北十位数B_BIT EQU 21H ;用于存放南北十位数C_BIT EQU 22H ;用于存放东西十位数D_BIT EQU 23H ; 用于存放东西十位数TEMP1 EQU 24H ;用于存放第一二南北状态要显示的时间TEMP2 EQU 25H ;

9、用于存放第一二东西状态要显示的时间TEMP3 EQU 26H ;用于存放第三第四南北状态要显示的时间TEMP4 EQU 27H;用于存放第三第四南北状态要显示的时间LJMP MAINORG 0003H ;外部中断0入口LJMP INT0 ;跳转到外部0中断ORG 0013H ;外部中断1入口LJMP INT1 ;跳转到外部1中断INT0: MOV A,P1 ;外部0中断 PUSH ACC MOV A,P2 ;中断保护 PUSH ACCMOV P1,#0FFH ;清除先前状态MOV P2,#0FFHCLR P1.0CLR P1.4 ;南北通行，东西禁止通行CLR P1.6CLR P2.3JNB

10、P3.2 ,$ ;判断是否还在中断状态POP ACCMOV P2,A ;返回中断前状态POP ACCMOV P1,ACCRETI ;中断返回INT1:MOV A,P1 ;外部1中断 PUSH ACC ;中断保护 MOV A,P2 PUSH ACCMOV P1,#0FFH ;清除先前状态MOV P2,#0FFHCLR P1.2CLR P2.1CLR P1.3 ;东西通行，南北禁止通行CLR P1.5JNB P3.3 ,$ ;判断是否还在中断状态POP ACCMOV P2,A ;返回中断前状态POP ACCMOV P1,ARETI ;中断返回MAIN:ORG 0100H ;初始情况MOV P1,#

11、0FFHMOV P2,#0FFH ;灭所有灯MOV TMOD,#55H ;计数方式方式1MOV IE,#85H ;开中断MOV TEMP1,#20 ;MOV TEMP2,#25MOV TEMP3,#25MOV TEMP4,#20STAR:MOV P1,#0FFHMOV P2,#0FFH ;灭所有灯MOV A,24H ;将显示时间送ACJNE A,#20,T40T ;判断时间，选初始值T20T: ;南北通行要显示的时间为20的计数器初始值CLR TF0 ;清TF0CLR TF1 ;清TF1MOV TH1 ,#0FFH ;送20秒时的初始值MOV TL1 ,#0FCH ;在些设计20秒6辆为多车M

12、OV TH0 ,#0FFHMOV TL0 ,#0FCHLJMP TEMP20 ;跳到20秒T40T: ;南北通行要显示的时间为40的计数器初始值CLR TF0 ;清TF0CLR TF1 ;清TF1MOV TH1,#0FFH ;送40秒时的初始值MOV TL1 ,#0F8H ;在些设计40秒8辆为多车MOV TH0 ,#0FFHMOV TL0 ,#0F8HLJMP TEMP40 ;跳到40秒TEMP20: ;TEMP1=20情况SETB TR0 ;开始计数SETB TR1CLR P1.2CLR P2.1 ;南北通行，东西禁止通行CLR P1.3CLR P1.5MOV TEMP1,#20 ;南北要

13、显示的时间，MOV TEMP2,#25 ;东西要显示的时间STLOP:ACALL DISPLAY1 ;调用显示DEC TEMP1 ;时间够一秒显示时间减1DEC TEMP2MOV A,TEMP1CJNE A,#0,NEXT ;若显示时间不为0保持现在状态LJMP STAR2 ;若显示时间为 0跳到第二状态NEXT: LJMP STLOPSTAR2: ;状态1SETB P1.2CLR P1.1 ;南北黄灯，东西禁止通行SETB P1.3CLR P1.4MOV TEMP1,#05 ;南北要显示的时间，MOV TEMP2,#05 ;东西要显示的时间，STLOP2:ACALL DISPLAY1 ;调用

14、显示DEC TEMP1 ;时间够一秒显示时间减1DEC TEMP2MOV A,TEMP1CJNE A,#0,NEXT2 ;若显示时间不为0保持现在状态JB TF1 ,T40 ;判断南北是否多车JB TF0 ,T40 ;判断南北是否多车MOV TEMP1,#20 ;少车下次显示时间为20秒DJNZ R1,DPLOP ;循环扫描DJNZ R0,DPL1RET ;等待1秒返回D1MS: MOV R7,#250 ;1MS延时程序DJNZ R7,$RET参考文献1 梅丽凤，王艳秋.单片机原理及接口技术M.北京: 清华大学出版社，北京交通大学出版社,2009.2 韩来吉.用 89C51实现急救车优先的交通灯控制系统J.3 温欣玲，张玉叶. 基于单片机交通灯智能控制系统研究J. 中文核心期刊 微计算机信息(嵌入式与SOC)2007年第23卷第1O一2期4 陈志强，芮延年，陈冶湘. 城市路口交通灯多级智能控制方法的研究J.2007