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基于单片机的交通信号灯模拟控制系统(绝对极品).docx
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人生有几件绝对不能失去的东西:自制的力量,冷静的头脑,希望和信心
1
摘 要
本系统由 AT89C51 单片机、键盘、LED 显示、交通灯演示系统组成。系统包括人行
道、左转、右转、以及基本的交通信号灯的功能。系统除基本交通信号灯功能外,还具
有倒计时、时间设置、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况
手动控制等功能。随着社会经济的发展,城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、
路三者关系的协调,已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统
是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统,它是现
代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。
关键词 AT89C51;交通信号灯;控制器
目 录
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人生有几件绝对不能失去的东西:自制的力量,冷静的头脑,希望和信心
2
摘 要 ............................................................. 3
第1章 绪 论 ..................................................... 4
第2章 方 案 设 计 与 论 证 ............................................. 5
第3章 系 统 硬 件 设 计 ............................................... 7
3.1 总 体 设 计 ................................................. 7
3.2 单 片 机 最 小 系 统 ........................................... 7
3.3 显 示 及 其 驱 动 模 块 ......................................... 8
3.3.1 键 盘 与 状 态 显 示 功 能 ................................. 8
3.3.2 倒 计 时 计 数 功 能 ..................................... 9
第 4 章 系 统 软 件 设 计 ............................................... 1 0
4.1 软 件 总 体 设 计 ............................................. 1 0
4.2 软 件 主 要 子 程 序 设 计 ....................................... 1 1
4.2.1
4.4.2
4.2.3
紧 急 状 态 子 程 序 设 计 ................................ 1 1
设 置 状 态 子 程 序 设 计 ................................ 1 1
键 盘 模 块 子 程 序 设 计 ............................... 1 2
第 5 章 系 统 调 试 与 测 试 ............................................ 1 3
5.1 系 统 操 作 说 明 ........................................... 1 3
5.2 调 试 ................................................... 1 3
第 6 章 系 统 可 靠 性 、 经 济 性 、 实 用 性 分 析 ............................ 1 5
设 计 总 结 .......................................................... 1 6
致
谢 .......................................................... 1 8
参 考 文 献 .......................................................... 1 9
附录1 交 通 灯 的 总 体 设 计 原 理 图 .................................... 2 0
附录2 P C B 板 图 ................................................... 2 1
附录3 程 序 清 单 .................................................. 2 2
附录4 元 件 清 单 .................................................. 2 8
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人生有几件绝对不能失去的东西:自制的力量,冷静的头脑,希望和信心
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第1章 绪 论
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
由红绿两种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,造成人员伤亡,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
年开始安装于纽约市 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,另一种是用扩音器来启动红绿灯。
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。
基于单片机构成的城市交通信号灯控制系统,可以节约人力资源和降低系统成本,
从而有效的提高工作效率。但利用单片机控制交通信号灯涉及到一些现实问题,诸如信
号的驱动、车辆到达的感知等。为此,我们采用模拟方式进行说明。所谓模拟,就是用
绿、黄、红色三只共两组发光二极管代替交通信号灯。目前,城市交通信号灯控制系统
应用广泛,因此,开发这种系统显得非常实用。
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人生有几件绝对不能失去的东西:自制的力量,冷静的头脑,希望和信心
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第 2 章 方案设计与论证
本设计以单片机为核心,以 LED 数码管作为倒计时指示,根据设计的要求我们考虑
了各功能模块的几种设计方案,以求最佳方案,实现实时显示系统各种状态,系统还增
设了根据交通拥挤情况可分别设置主干道和次干道的通行时间,以提高效率,缓减交通
拥挤。系统总体设计框图如图 1-1 所示。
交
单
片
机
最
小
系
统
通
灯
倒
计
时
显示
时间
图 1-1 系统总体设计框图
1.电源提供方案
为使模块稳定工作,须有可靠电源。本次设计考虑了两种电源方案:
方案一:采用独立的稳压电源。此方案的优点是稳定可靠,且有各种成熟电路可供
选用;缺点是各模块都采用独立电源,会使系统复杂,且可能影响电路电平。
方案二:采用单片机控制模块提供电源。该方案的优点是系统简明扼要,节约成本;
缺点是输出功率不高。
综上所述,选择第二种方案。
2.显示界面方案
该系统要求完成倒计时功能。基于上述原因,本次设计考虑了两种方案:
方案一:完全采用点阵式 LED 显示。这种方案功能强大,可方便的显示各种英文字
符,汉字,图形等,但实现复杂,且须完成大量的软件工作。
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人生有几件绝对不能失去的东西:自制的力量,冷静的头脑,希望和信心
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方案二:完全采用数码管显示。这种方案优点是实现简单,可以完成倒计时功能。
缺点是功能较少,只能显示有限的符号和数码字符。根据本设计的要求,方案二已经满
足了要求,所以本次设计采用方案二以实现系统的显示功能。
3.输入方案
这里同样讨论了两种方案:
方案一:采用 8155 扩展 I/O 口、键盘及显示等。该方案的优点是使用灵活可编程,
并且有 RAM 及计数器。若用该方案,可提供较多 I/O 口,但操作起来稍显复杂。
方案二:直接在 I/O 口线上接上按键开关。因为设计时精简和优化了电路,所以剩
余的端口资源还比较多,我们使用六个按键,分别是 P16、P17、P27、P30、P32、P33,
依次完成倒计时加 1、倒计时减 1、调完确认、调时方向切换、南北强行和东西强行等
功能。
由于该系统是对交通灯及数码管的控制,只需用单片机本身的 I/O 口就可实现,且
本身的计数器及 RAM 已经够用,故选择方案二。
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