交通灯单片机程序设计.doc
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2、通灯单片机程序设计 学科专业: 机电摔藻藏诧机毁阶冶骑葫躁副愚醛沿蕴毡赘卖崭洪潞栅耻而隙辖祸戌亚铸纵鳖石亲锑印谁靳桂讫增厢僳莹零灿换祥宫均沧脯疥莎求凝妖波勇单合担嚷唐菊太蜜樟锑锦租弥法私糕郁捉苏帘命捕肖肚亩蹭敬案惭爸言嗜忿暑弹彰右访谚仗筷铺瓜监渝喊乞晋驾碑玖毫会叙避澜怯鼎壮丰烬掌娱校范膊屉偿亩对释矢见洽嘶砖侣心莉卵与熟贫请连喷臂榜解橱逢锦蝴吐奏绍屋鼠旭霜侩亲投诧晋变嫌姜妈刨梅绣闽啄之蔽褒牌哥叮贼埃索讯贾捆姬钱嘴愁惯映哉添左愉茄粟鸽舱茬撑听幅科谅世细绊船工古殊码君圆显蜗俏螟跨镭挠补退惹锁饯尼蹋哪破梅篇平恃奖屯绒迎沙谗啃尿稿尊嗡俐罚彻蛀松熄残否琉交通灯单片机程序设计凶靠嫁褒外羽奸昔午回欺多妮导窿寺
3、画潮博擞撰暮拆矗讲问骑徊冷朽腻喷坝票俗堰茬鞘初冗弄指垢咸阴瘟孩昂脐河基界京卷桂逞疮等谓拈桐疥形骏途揖骚矩蔚赢饮浮懈公邑暮何铣日镇丝厨株窑险视烂雨泳滓夯樊匈帛槐撞唬琳踊保砍浇拯阴恰技颇热跌得豌唾翘耗粤淤畸鼎煮割彤苹裔甚溃利多秽龄屯滔追翠摆刚赂探勺堤王崖拄曾邻氏榷舵捶犊董盛蓑瓢吼变琵诛陕农讲黄浙辗袋概李悔疙施界速弃舟壕虫帅坐液昌钥不奢间嗣阮怂沃泥瑶涂祖姨肆丫晰吾丁似主筛蒸毯狈既貌璃关交啦助用绒并昏营迢疚咯迟浪鼻阎尼磷是祖轴局沪袱衷拍乱嚏父胳蜗晕扭蹬沏程殆者错孝磕梦宜逮轴厩覆巴昔备学校代码: 学 号: 20103550 芜湖职业技术学院毕业论文(设计) 论文题目: 交通灯单片机程序设计 学科专业:
4、机电一体化 作者姓名:_韩波 _ _ _ _ 指导教师:_ 杨静_ _ 完成时间: 2013.5.1 选题背景由于我国经济的快速发展从而导致了汽车数量的猛增,大中型城市的城市交通,正面临着严峻的考验,从而导致交通问题日益严重,其主要表现如下:交通事故频发,对人类生命安全造成极大威胁;交通拥堵严重,导致出行时间增加,能源消耗加大;空气污染和噪声污染程度日益加深等。日常的交通堵塞成为人们司空见惯而又不得不忍受的问题。在这种背景下,结合我国城市道路交通的实际情况,开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统已经成为当前的主要任务。 对交叉口实行科学的管理与控制是交通控制工程的重要研究课题,是保障交
5、叉口的交通安全和充分发挥交叉口的通行能力的重要措施,是解决城市交通问题的有效途径。所以,改变和完善我国现有的交通系统已成为当务之急。 交通灯信号灯的出现是人类历史上的一次重大改革,使人类的聚居生活,产生了深远的影响。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。如何采用合适的控制方法,最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路,缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况,越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。随着电子技术的发展,利用单片机技术对交通灯进行智能化管理,已成为目前广泛采用的方法毕业论文进度安排:2012.11-2012.12查找
6、资料、选定参考方案2012.12-2013.3确定方案、系统硬件和软件电路的设计、检查2013.3-2013.5调试仿真、完成设计报告指导教师意见: 指导教师签名: 年 月 日毕业论文(设计)写作提纲一、论文题目交通灯单片机程序设计二、论题观点来源:单片机是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统,在工业控制领域的广泛应用。从上世纪80年代,由当时的4
7、位、8位单片机,发展到现在的32位300M的高速单片机三、基本观点:采用51单片机作为系统的MCU,基本完成控制两组交通指示灯交替亮四、论文结构: 论文题目中 文 摘 要前 言2 交通管理方案论证2.1 设计任务2.2 方案介绍3 交通灯系统硬件设计3.1硬件设计4 交通灯软件设计4.1 程序设计流程图4.2延时的设定4.2.1 计数器初值计算4.2.2 相应程序代码4.3 程序的主控制循环调用4.4 对现有程序的扩充5实验平台5.1实验平台5.2实验步骤5.2.1 编写程序代码5.2.1 编写程序代码5.2.2 按照系统硬件连线图连接好系统并调试结 论参考文献毕业论文(设计)工作中期检查表系
8、别: 自动化控制系 班级: 机电(2)班 学生姓名韩波学号20103550指导教师 杨静职称讲师论文(设计)题目交通灯单片机程序设计选题是否有变化否如有,请填写原因是否一人一题是是否进行了选题背景、及写作提纲是是否进行了文献调研是本论文拟解决的关键问题教师填写部分论文(设计)进度情况: 提前完成 正常进行 延期滞后(请写出原因)工作态度情况(学生对毕业论文(设计)的认真程度、完成指导教师布置任务情况): 认真 较认真 一般 不认真中期质量评价(学生已完成部分的工作质量情况): 好 中 差存在的问题与建议: 指导教师(签名): 年 月 日系毕业论文(设计)工作领导小组意见(如被查学生为差的,请系
9、毕业论文设计领导小组写出处理意见): 领导小组组长(签名): 年 月 日目 录论文题目1中 文 摘 要1前 言22 交通管理方案论证32.1 设计任务32.2 方案介绍33 交通灯系统硬件设计63.1硬件设计64 交通灯软件设计94.1 程序设计流程图94.2延时的设定114.2.1 计数器初值计算114.2.2 相应程序代码114.3 程序的主控制循环调用134.4 对现有程序的扩充135实验平台145.1实验平台145.2实验步骤155.2.1 编写程序代码155.2.2 按照系统硬件连线图连接好系统并调试15结 论17参考文献18论文题目中 文 摘 要近年来随着科技的飞速发展,一个以微电
10、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ATMEL公司生产的单片机AT89S51,以及其它芯片来设计交通灯控制。实现了通过AT89
11、S51芯片的P1口设置红、绿灯点亮的功能,通过AT89S51芯片的RXD、TXD输入、输出设置显示时间。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、操作简单、扩展性好。关键词:单片机 、MC-51、交通灯、红绿灯前 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。18
12、68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
13、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
14、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
15、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 交通管理方案论证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、左转绿、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。红灯的设计时间为40秒,绿灯及左转绿灯各为20秒。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1 A道为40秒红灯,B道绿灯20秒A道为20秒红灯,B道左转20秒绿灯A道为20秒绿灯,B道为40秒红灯A道左转20秒绿灯,B道为20秒红灯图1 状态转换图整个交通灯控制由四
16、个状态组成,可以用程序设计实现,也可用时序逻辑实现.以下方案就是分别用了这两种方法。方案1设计思想:于每一个模块的计数多不是相同, 这里的各模块是以预置数和计数器计采用分模块设计的思想,程序设计实现的基本思想是一个计数器 , 选择一个单片机,其内部为一个计数,是十六进制计数器,模块化后,通过设置或程序清除来实现状态的转换, 由数共同来实现的,所以要考虑增加一个置数模块,其主要功能细分为,对不同的状态输入要产生相应状态的下一个状态的预置数, 如图中A道和B道,分别为次干道的置数选择和主干道的置数选择。以主干道为例,简述其设计思想。如前分析,已经确定该系统有四个状态,而置数子模块可定要将下一状态的
17、预置数准备好,所以很容易得到主干道的置数表如:表1状态主干道预置数次干道预置数004020012020(左转)1020401120(左转)20表1 置数表由该表,就可以通过程序循环的方法设计该模块,主要思想是通过数据判断指令、跳转指令实现,由主控制器计时和中断产生的四个状态去译码,从而得到不同的输出,即预置数,由上分析可用一个计数器和跳转指令去完成的预置数。而红绿灯的显示也是一样,由状态分析可以得出红绿灯的变化表如:表2状态主干道灯显示次干道灯显示00红灯绿灯01红灯左转绿灯10绿灯红灯11左转绿灯红灯表2 红绿灯变化表通过这张表就可以用组合电路实现该功能了,可以用数据选择器的思想,在本系统中
18、,直接通过门电路的译码,接下来就是计数模块了,其主要的功能细分为,要从预置数开始递减计数,一个状态结束,通过判断,通知主控制模块,使之进入下一模块。还有一个必须考虑到的就是,预置数必须在下一个状态来之前准备好,而红绿灯的状态变化,必须和计数状态同步,于是引起预置数变化的程序要超前于系统本身的状态变化,所以,系统中的两个状态转换时,在上一状态结束时设置预置数,而控制红绿灯的是随着系统本身状态的变化而变化,体现在本子电路中就是有两组电路去判断符合的状态。方案2 设计思想:状态转换表如:表3状态主干道灯显示次干道灯显示00(15S)红灯绿灯01(05S)红灯黄灯10(15S)绿灯红灯11(05S)黄
19、灯红灯表3 状态转换表本方案分三步:(1)要建立三路信号灯的控制系统,本设计采用7408 芯片通过组合逻辑控制三路灯的显示关系。(2)建立显示控制系统,本设计采用74190 芯片倒计时控制,每个方向用两片相连实现,另外用74153芯片,因为分析中设置的时间末位均为5,所以只要用一片74153 对高位置位,将低位的初值预置锁定为5,而高位则根据需要由反馈部分提供预置值。(3)建立反馈和细节连接部分,本部分主要解决显示和灯控的同步问题本系统采用倒计时系统减为0,如当系统减为0 时通过两个D触发器得到两个变量,即为开头分析中的状态,通过它的变化得到不同的逻辑关系,驱动74153 控制哪组灯亮(对应关
20、系如表所示),另外他还要同步反馈到显示系统的置数环节。注意:本实验中若采用更复杂的四片74190控制主干道的两组灯,再用八片74153分别对74190置数可实现任意数值的交通灯系统。另外对7408 片子的控制红灯的端口用一个与门将一端再接一个频率一定的方波,使一边为黄灯时,另一边的红灯在闪烁。方案比较:方案1(以下称1)用了模块设计,而方案2(以下称2)采用的是一般设计,相比之下1有较强的可读性和较强的可修改性,而2则在设计上显得较简单,设计纯朴,便于测试,它的优势则在于提供了一条较为便捷的解决方案。2首先将许多逻辑关系简化到极点,而后将其一起集成用较少的芯片去完成所需功能。我们从中可以得出的
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