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交通灯交通灯交通灯交通灯交通灯交通灯
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2010-07-02
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本系统采用MSC-51系列单片机AT89S52为中心器件来设计交通灯控制器, 要求南北方向(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、支干道每次通行时间为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。实现了能根据实际车流量通过单片机芯片的P2口设置红、绿灯燃亮时间的功能;显示时间直接通过单片机的P0、P2口输出,系统实用性强、操作简单、扩展性强。
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摘要
近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断地走向深入,同时 也
带动着传统控制的日新月异更新。在自动控制的单片机应用系统中,单片机往
往是作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识是不够的,还应根据具体硬
件结构,以及针对具体应用对象特点的软件结合,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
么来实现这井然秩序呢?靠的是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制
方式很多。本系统采用 MSC-51 系列单片机 AT89S52 为中心器件来设计交通灯
控制器, 要求南北方向(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、支干道每次通行时间
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。实现了能根据
实际车流量通过单片机芯片的 P2 口设置红、绿灯燃亮时间的功能;显示时间直
接通过单片机的 P0、P2 口输出,系统实用性强、操作简单、扩展性强。
关键词:单片机 交通灯 控制器
目录
1.概述..................................................................................................................................................1
河南理工大学本科课程设计报告
1.1 设计目的...............................................................................................................................1
1.2 设计要求...............................................................................................................................1
2.系统总体方案及硬件设计..............................................................................................................2
2.3 电源电路...............................................................................................................................3
2.5 复位电路...............................................................................................................................5
2.6 红黄绿灯显示电路...............................................................................................................5
2.7 按键控制电路.......................................................................................................................7
3.软件设计..........................................................................................................................................8
3.2 定时初值计算:...................................................................................................................9
4.实验仿真结果................................................................................................................................13
5.课程设计体会................................................................................................................................15
参考文献:.......................................................................................................................................15
1.概述
1.1 设计目的
本设计主要是利用单片机设计十字路口的交通灯,以控制交通能良好运行.
1.2 设计要求
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
1
河南理工大学本科课程设计报告
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。
2.系统总体方案及硬件设计
2.1 总体设计方案:
1、系统运行情况:初始状态时东西绿亮,南北红灯亮,20 秒后东西黄灯亮,
每秒闪烁一次, 5 秒后东西红灯亮,南北绿灯亮,30 秒后南北黄灯亮,每秒闪
烁一次,5 秒后南北红灯亮,东西绿灯亮,以后重复以上过程。
2、本系统同时用数码管显示东西、南北时间倒计时。
3、当一道有车而另一道无车时,交通灯控制系统能立即让有车道放行,由
中断实现。
4、东西、南北方向的控制灯由 P1.2—P1.7 控制。
2.2 电路设计方案:
2
河南理工大学本科课程设计报告
图(1)
系统上电之后,南北路处于禁止通行的状态,东西路处于允许通行的状态。
南北路亮红灯时,东西路亮绿灯;南北路亮绿灯时,东西路亮红灯。南北路亮
红灯时,东西路亮绿灯;当绿灯时间减完之后,东西路换为黄灯,南北路仍为红
灯。这样东西路与南北路的时间同时减完。减完之后,东西路换为红灯,南北
路换为绿灯,再经过一个绿灯时间,南北路换为黄灯,东西路仍为红灯。这时
东西路与南北路时间相同,同时减完。减完后,南北路为红灯,东西路为绿灯。
如此循环下去。利用 89c52 单片机控制交通灯系统工作。其中 P0、P2 口接数
据输出口,与外部数码管连接。P1 口作为红黄绿灯的控制口,通过上拉电阻将
红黄绿灯的正极接高电平,负极接在 P1 口上,我们可以利用控制单片机的 P1
口的输出数据控制红黄绿灯的亮灭。调时可以利用外部中断 INT0 申请中断。
当 INT0 为低电平时,单片机的 PC 指向 INT0 的中断入口地址,从而转向中断
服务程序。此时我们可以通过判断外部开关量的状态来对红黄绿灯的显示时间
进行修改。同时当 INT0 为低电平时,东西南北方向的都送红灯亮,实现紧急
情况下禁止通行。然后通过判断 INT0 的状态来决定中断是否返回,当 INT0 为
低电平时,说明开关又一次按下,这是退出中断服务程序,继续执行主程序。
2.3 电源电路
电源电路有传统的变压器电路和开关电源组成。电源电路是最基本,最必
须的电源部分安装,任何电路都离不开电源部分,单片机系统也不例外,而且
我们应该高度重视电源部分,不能因为电源部分电路比较简单而有所忽略,其
实有将近一半的故障或制作失败都和电源有关,电源部分做好才能保证电路的
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河南理工大学本科课程设计报告
正常工作。AT89C52 实验开发板提供了一个 6-9V 伏 400 毫安的外接交流电
源,通过整流滤波稳压电源输出的直流电压通过专门的电源插座把直流电压引
入实验开发板,左边两个是 5 伏的电源滤波电容,一般大电容旁边并联一个小
电容的目的是降低高频内阻,因为大的电解电容一般采用卷绕工艺制造,所以
等效电感较大,小电容可以提供一个小内阻的高频通道,降低电源全频带内阻。
通过 USB 提供 5 伏直流电源给单片机系统使用,右边两个电容是 5 伏电源的滤
波电容,电阻和绿色的 LED 组成 5 伏电源的工作指示电路,只要电源部分正常,
绿色的 LED1 就会点亮,我们可以根据这个 LED 来判断整个电源部分是否工作
正常。
2.4 晶振电路
AT89C52
振荡器
晶振
C1
C2
图(2)
MCS--52 单片机单片机内部的振荡电路是一个到增益反相放大器,引线
XTAL1 和 XTAL2 分别为 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入和
来自反向振荡器的输出,该反向放大器可以配置为片内振荡器。单片机内部虽
然有震荡电路,但要形成成时钟,外部还需要附加电路。石晶振荡和陶瓷振荡
均可采用.有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟
信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。51 单片机的
时钟产生方式有两种,分别为:内部时钟方式和外部始终方式。利用其内部的
震荡电路 XTAL1 和 XTAL2 引线上外接定时元件,内部震荡电路便产生自激震
荡,用示波器可以观察到 XTAL2 输出的时钟信号。在 MCS-51 单片机一般常用
内部时钟方式,也就是在 XTAL1 和 XTAL2 之间连接晶体震荡器与电容构成稳
定的自激震荡器。
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