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单片机控制的交通灯系统设计报告-大学论文.doc
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单片机控制的交通灯系统设计报告-大学论文.doc
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湖南科技大学本科课程设计报告
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湖南科技大学
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单片机控制的交通灯系统设计
湖南科技大学本科课程设计报告
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摘要
本设计是关于单片机控制的交通灯模拟系统的设计。主要内容有交通灯模拟
系统设计方案,主要功能,各功能模块的介绍,电路设计,硬件部分设计,软件
部分设计,模拟系统的仿真调试,设计方法以及课程设计的心得体会等等。
该设计中用光二极管来模拟信号灯,紧急车的优先通过请求信号由外部中断
技术来模拟。要求使 AT89S52 定时/计数器 0 作为定时器,要求对通行时间进行
倒计时,从 P0 口输出,在 LED 上显示并进行递减,以此来实现十字路口交通灯
的指示功能。为了节省元件,复位部分采用加电直接复位。根据交通灯系统所需
要实现的功能要求,先画出中断程序部分的流程图和主程序流程图,然后根据流
程图写出其子程序。从而通过模拟系统的仿真来实现该设计所要求的功能。
本系统由单片机系统、键盘、LED 显示、交通灯演示系统组成。最后,系统
要求实现如下的交通灯的功能:
1)南北方向(主干道)车道和东西方向(支干道)车道两条交叉道路上的车辆
交替运行,主干道每次通行时间都设为 30 秒、支干道每次通行间为 20 秒,时间
可设置修改。
2)在绿灯转为红灯时,要求黄灯先亮 5 秒钟,才能变换运行车道;
3)黄灯亮时,要求每秒闪亮一次。
4)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
用显示器进行显示(采用计时的方法)。
5)一道有车而另一道无车(实验时用开关 K1 和 K3 控制),交通灯控制系统能
立即让有车道放行。
6)有紧急车辆要求通过时,系统要能禁止普通车辆通行,A、B 道均为红灯,紧
急车由 K2 开关模拟。
关键字 单片机 交通灯系统 LED 显示
湖南科技大学本科课程设计报告
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1 概述
1.1 引言
当今,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。
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,
1914 年始安装于纽约市 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,车辆一接近红灯便变为绿灯;另一种是用扩音器来
启动红绿灯,司机遇红灯时按一下嗽叭,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。
1.2 设计的思想
该设计在熟练掌握单片机及其仿真系统的使用方法基础上,综合应用单片机
原理、微机原理、微机接口技术等课程方面的知识,设计一个采用 AT89S52 单片
机控制的交通灯控制电路。
湖南科技大学本科课程设计报告
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图——1
根据设计功能及要求,我们可得系统的原理框图如图所示。
根据系统的原理框图,分别分析各部分电路的元器件的功能以及选择合适的
元件。具体设计思路如下:收集并整理资料,硬件设计,软件设计,Proteus 仿
真,设计体会与总结。
.1.3 设计满足的基本功能
1)南北方向(主干道)车道和东西方向(支干道)车道两条交叉道路上的车辆
交替运行,主干道每次通行时间都设为 30 秒、支干道每次通行间为 20 秒,时间
可设置修改。
2)在绿灯转为红灯时,要求黄灯先亮 5 秒钟,才能变换运行车道;
3)黄灯亮时,要求每秒闪亮一次。
4)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
用显示器进行显示(采用计时的方法)。
5)一道有车而另一道无车(实验时用开关 K0 和 K1 控制),交通灯控制系统能
立即让有车道放行。
6)有紧急车辆要求通过时,系统要能禁止普通车辆通行,A、B 道均为红灯,紧
急车由 K2 开关模拟。
89S52
数据信号
LED
数码管
段码
调时
电路
振荡电路
片选
交通灯
上电复
位电路
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2 系统总体方案及硬件设计
2.1 系统方案的确定
交通灯在安全行车过程中起着十分重要的作用,现在交通灯一般设在十字路
口,在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯, 加上一个倒计时的显示计时
器来控制行车, 对于一般情况下的安全行车、车辆分流发挥着作用, 但根据实
际行车过程中出现的情况, 如何全面有效地利用交通灯指示交通情况,我们尝
试用单片机来控制交通灯,在软、硬件方面采取一些改进措施,,使交通灯在控
制中灵活而有效。
硬件系统是指构成单片机系统的实体和装置,通常由运算器、控制器、存储
器、输入接口电路和输入设备、输出接口电路和输出设备等组成。单片机实质上
是一个硬件的芯片,在实际应用中,通常很难直接和被控对象进行电气连接,必
须外加各种扩展接口电路、外部设备、被控对象等硬件和软件,才能构成一个单
片机应用系统。该交通灯拟系统的硬件部分主要由键盘、显示和运算部分组成。
按照题目的设计要求,本课题需要使用 LED 数码管显示和扩展键盘。在该交通灯
系统的设计中采用 AT89s52 单片机。
2.2 显示部分电路设计
LED 显示器有两中工作方式:静态显示方式和动态显示方式。
静态显示的特点是每个数码管必须接一个 8 位锁存器用来锁存待显示的字
型码。送入一次字型码显示自行一直保持,直到送入新字型码为止。这种方法的
优点是占用 CPU 时间少,显示便于监测和控制。缺点是硬件电路比较复杂,成本
较高。各数码管在显示过程中持续得到显示信号,与各数码管接口的 I/O 口是专
用的。动态显示的特点是将所有位数码管的段选线并联在一起,由位选线控制是
哪一位数码管有效。这样一来,就没有必要每一位数码管配一个锁存器,从而大
大地简化了硬件电路。选亮数码管采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮流
向各位数码管送出字形码和相应的位选,利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用,
使人的感觉好像各位数码管同时都在显示。动态显示的亮度比静态显示要差一些,
所以在选择限流电阻时应略小于静态显示电路中的。各数码管在显示过程中轮流
得到显示信号,与各数码管接口的 I/O 口是共用的。
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