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基于ARM的交通灯设计.doc
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基于ARM的交通灯设计.doc
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摘 要
本设计是基于 STM32 微控制器进行的交通灯设计,STM32 是意法半导体以 ARM
为核心的微控制器。
交通灯通常指由红、黄、绿三种颜色灯组成用来指挥交通的信号灯。绿灯亮
时,准许车辆通行,黄灯亮时,已越过停止线的车辆可以继续通行;红灯亮时,
禁止车辆通行。
交通灯的硬件设计主要由三部分组成:微控制器最小系统,交通灯的信号灯,
显示时间的数码管。软件部分由三部分组成:数码管显示函数,交通灯切换函数,
时间计时函数。交通灯工作的流程是计数器每秒钟减一,减到零时切换信号灯,
在主函数中调用数码管显示函数,以便快速扫描显示。
交通灯设计的关键问题是实现信号灯切换、计数器自减、数码管扫描显示等
功能。同时该设计具有设计方法合理,简单易行,成本低,安全实用等特点,具
有推广价值。
关 键 词 微 控 制 器 , 交 通 灯 , 数 码 管 , STM32 , ARM
目 录
摘 要 ...............................................................................................................................1
1 绪论 ...............................................................................................................................3
1.1 本课题研究的背景及意义 .................................................................................3
1.2 国内外研究现状、水平 .....................................................................................3
1.3 本课题的发展趋势 .............................................................................................3
1.4 本课题的研究内容 .............................................................................................3
2 方案设计 .....................................................................................................................5
2.1 微控制器选择 .....................................................................................................5
2.2 显示设备的选择 .................................................................................................5
2.3 信号灯的选择 .....................................................................................................5
2.4 系统设计思路 .....................................................................................................5
2.5 方案框图 .............................................................................................................6
2.6 方案论证 .............................................................................................................6
3 硬件设计与实现 ...........................................................................................................6
3.1 电路设计框图 .....................................................................................................6
3.2 最小系统设计 .....................................................................................................7
3.3 LED 模块 ............................................................................................................7
3.4 数码管模块 .........................................................................................................7
3.5 系统总电路图 .....................................................................................................8
4 软件设计 .......................................................................................................................9
4.1 软件的设计架构 .................................................................................................9
4.2 软件设计过程 .....................................................................................................9
4.3 MDK 工程建立及配置.....................................................................................10
4.4 主要函数代码 ...................................................................................................11
5 系统仿真与调试 .........................................................................................................13
体会 .................................................................................................................................14
参 考 文 献 ...................................................................................................................15
1 绪论
1.1 本课题研究的背景及意义
随着社会的发展,人们不断地从农村涌入城市,城市人口越来越多,现在
中国的千万级人口的城市越来越多。人口多伴随的是车辆越来越多,而且我们
的生活越来越好,私家车越来越多,如果没有一个良好的交通规则,那么城市
的交通系统必然会瘫痪。交通警察是有限的,这种情况下永不下岗的“交通警
察”交通灯就派上大用场了。现在的交通灯已经是城市中不可缺少的基础设施。
交通灯通常指由红、黄、绿三种颜色灯组成用来指挥交通的信号灯。绿灯
亮时,准许车辆通行,黄灯亮时,已越过停止线的车辆可以继续通行;红灯亮
时,禁止车辆通行。
1.2 国内外研究现状、水平
目前设计交通灯的方案有很多,西方国家已经有应用 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;有应用单片机实
现对交通信号灯设计的方法。目前,国内的交通灯一般设在十字路门,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,车辆分流尚能发挥作用,但根据实际行车过程中出
现的情况,还存在以下缺点:
1.两车道的车辆轮流放行时间相同,在十字路口,经常一个车道为主干道,
车辆较多,放行时间应该长些;另一车道为副干道,车辆较少,放行时间应该短
些。
2.两条干道的红绿时间不能随时间的改变而修改。
1.3 本课题的发展趋势
随着智能时代的到来,让交通灯也智能的想法已经不是难事,智能的表现方
式主要是拥有自动调整亮灯时间长短的功能。譬如说,它能自动感应该地区的交
通情况,如果塞车的话该交通灯能自行控制红、黄与绿等的亮灯时间长短。而这
个检测道路车辆数量的方案有很多种,技术上比较难施工上比较容易的是在交通
的上加上摄像头,运用数字图像处理技术来识别车辆的数量。另一种方法是可以
在公路下面埋上压力传感器,这种方法技术上没什么难度,但施工比较麻烦。
1.4 本课题的研究内容
本设计是基于 STM32F407 的交通灯设计,交通灯的硬件设计主要由三部分
组成:微控制器最小系统,最小系统的构建有主控芯片 STM32,晶振,滤波电
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