自动化单片机红绿灯毕业设计论文

学 号：1401060112 毕 业 设 计 说 明 书GRADUATE DESIGN设计题目：单片机红绿灯学生姓名：郑春杰专业班级：14 自动化 1 班学 院：河北联合大学继续教育学院指导教师： 张月 2016 年 12 月 15 日目 录摘要 11 概述 .21.1 设计目的 .21.2 方案比较、设计与论证 .21.2.1 电源方案 .21.2.2 复位方案 .31.2.3 硬件电路方案 .31.2.4 显示界面方案 .31.2.5 车流量控制方案 .31.3 设计任务 .42 系统总体方案及硬件设计 .42.1 交通管理的方案 .42.2 总体硬件设计 .62.3 系统晶振电路 .72.4 系统复位电路 .72.5 路灯指示电路 .82.6 车流量检测电路 .92.7 时钟电路 .92.8 电压转换电路 .102.9 系统原理图 .113 软件系统设计 .133.1 设计思路及关键技术 .133.2 软件流程 .143.3 交通灯的设计程序说明 .153.4 延时函数 .163.5 各通道红绿灯状态函数 .163.6 路况红路灯状态总体显示函数 .193.7 定时器 0 中断函数 .203.8 外部中断 1 函数 .233.9 外部中断 0 函数 .234 Proteus 软件仿真和 keil 软件编程的实现 .244.1 keil 软件编程的实现 .244.2 Proteus 软件仿真 .254.3 南北路灯切换时仿真 .274.4 高峰期车流量拥挤时仿真 .275 系统总仿真图 .286 结论 .30谢 辞 .32参考文献 .330八车道十字路口交通灯智能控制实现研究综述郑春杰 指导老师：张月摘要：本系统采用单片机 STC89C51 为中心控制器来设计交通灯控制器实现智能控制十字路口交通灯的各种状态显示。本设计系统由交通灯状态显示、LED 数码显示、复位电路、时钟电路、电压转换电路、烧写电路等几大部分组成。系统集成了交通灯的显示功能，较好的模拟实现了十字路口可能出现的状况。程序的编写在 Uvision 环境下，通过 C51 进行程序的设计，PROTUES 中对此系统的电路和程序进行可视化的验证，Dxp 中进行电路原理图的绘制。关键词：电子线路; STC89C51; LED 交通灯Review of researches on intelligent control of traffic lights at the eight - lane crossingZhengChunJieor：ZhangYueAbstract：The system uses a single-chip STC89C51as the center controller to design the traffic light controller to realize the intelligent control of traffic lights at the crossroads of various state display This design by traffic light system status display, LED digital display, reset circuit, clocking circuit and voltage transform circuit, and write circuit composed of a few. System integration of the traffic lights display function, good simulation realized the crossroads scenario.The writing of the program in Uvision environment, through the design of the procedures C51, PROTUES to this in the circuit system and procedures of the visual verification, Dxp in circuit principle chart drawing Keyword : electronic circuit ；STC89C52 LED； traffic light1 概述1.1 设计目的 交通在人们的日常生活中占有重要的地位 （3） ，随着人们社会活动的日益频繁，交通也成了日常生活的一部分，在交通灯出现以前，如何有效的缓解交通压力以及避免不必要的交通事故，这成了一个城市拥有良好的交通治安的前提。交通信号灯的出现，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。为此我们选择交通灯这一课题作为毕业设计课题 （1） ，通过仿真来模拟实际交通灯的工作状态，通过软件的仿真来分析实际十字路口的路况，可以通过此仿真得到实际交通灯的不足之处，为解决实际的路况，提供一种有效地手段和实现方法，此设计中我们对于车流量的检测，给出了两种方案 (8)，一是程序巡回检测，二是中断处理，为了达到实时性的要求，我们采用中断处理来解决这一问题。硬件上我们采用光耦来控制继电器的闭合产生中断，每有一辆车经过时，继电器闭合一次产生一次中断，计数器加 1，出口处，则计数器减 1.为了方便模拟，我们在 PROTUES 中简单的用按键闭合低电平作为中断的触发信号。1.2 方案比较、设计与论证1.2.1 电源方案(8)为使模块稳定工作，须有可靠电源。为此我们提供三种方案(1) 变压器供电（220V 转 24V 稳到 5V）(2) Usb 接口供电(3) 电池供电以上三种方案比较：变压器供电稳定，而且 220V 市电来源广泛，输出功率可选，对功耗不需要太多的考虑，缺点还要整流稳压。USB 供电很稳定，其外部电源由其他设备提供，但是要依附于其他设备。电池供电来源也很广泛，供电很稳定，但对功耗有太大的要求，而且随着供电的时间增长，电池内阻增大，电压变小，对系统的运行产生很大的影响。增上所述我们选择变压供电。并同时附带一个 USB 供电接口。- 2 -1.2.2 复位方案复位方式有三种：按键复位、系统上电复位和软件复位。由考虑到程序的简洁，避免冗长，以及避免每次要复位要对系统就行断电上电操作所以本设计采用按键复位，在芯片的复位端口外接复位电路，通过按键对单片机输入一个一定时间高电平脉冲，达到复位的目的。1.2.3 硬件电路方案方案一 (2)：采用 STC89C51 外加 8255 扩展 I/O 口用于显示等。该方案的优点是：使用灵活可编程，并且 RAM 资源对于本设计来说比较充足,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：直接在单片机 IO 口线上接显示电路。因为设计时精简和优化了电路，所以剩余的口资源还比较多。 因为该系统显示方面主要是数码管和 LED 的显示，所以只用单片机本身的I/O 口就可实现，且本身的计数器及 RAM 已经够用，故选择方案二1.2.4 显示界面方案该系统要求完成倒计时、状态灯等功能 (5)。基于上述原因，我们考虑了二种方案：方案一：采用数码管及 LED 配合显示，LED 显示红绿灯状态，数码管用于倒计时。方案二：完全采用点阵式 LED 显示。将红绿灯状态以及倒计时全部集成在点阵上显示。较之方案一方案二要求点阵至少具有红绿黄三种颜色，而且为了显示的效果可观，点阵点数至少要 12*12 个，软件开销教方案一微复杂一些，故我们选用方案二作为显示方案。1.2.5 车流量控制方案车流量控制我们只在主车道上进行控制，支车道上我们不做此方面的控制。此车流量我们只给出一个方案，此方案是从光电耦合器的实际工作原理得到的。便于模拟，我们采用一只红外发射头和一个感光元件组成车流量测量系统，工作原理为：当没有车通过的话，红外发射头发送的光线使感光元件导通，当有- 3 -车辆通过的时候，光线被车辆隔断，感光元件断开，MCU 接收一个低电平中断，计数器加 1，这样就可以计算通道进入车辆了，在出道口出我们也放置一个此装置。1.3 设计任务(1) 南北道和东西道上均有车辆要求通过时，南北东西道轮流放行。南北道道放行 25s，B 道放行 25S。(2)南北道，北南道，东西道，西东道上，每个通道又分为 3 个分车道，三个分车道的车可以根据红绿灯指示进行执行，拐弯动作。(3)在中午 12 点到 1 点之间可通过 LCD 显示路况繁忙状态，且具有时间显示功能。(4) 南北方向车道和东西方向车道一个车道放行一个车道禁行。(5) 车流量控制功能，当车流量超过一定数量时南北车道延迟放行最多 70s(6)绿灯转为红灯时，黄灯亮 5 秒2 系统总体方案及硬件设计2.1 交通管理的方案东西、南北两干道交于一个十字路口 (8)，各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯，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。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间。(1) 当东西方向 bcd 为红灯时，则此通道禁止通行，a 为绿灯，表示可以进行右转弯，此道车辆禁止通行；时间为 25 秒。如下图 2-1 所示：- 4 -图 2-1 八车道红绿灯模拟图(2) 黄灯 5 秒，警示车辆红、绿灯的状态即将切换。 (3) 当东西方向为绿灯，此道车辆及人允许通行；南北方向为红灯，南北道车禁止通过。时间为 25 秒.如下图 2-2 所示： - 5 -图 2-2 八车道红绿灯模拟图(4) 这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样车辆就能通行。2.2 总体硬件设计整个设计以两块 STC89C51(3)单片机为核心一块作为主机，一块作为从机，由数码管显示，LED 数码管显示,LCD 时间显示和提示电路，复位电路,电源电路等组成。如下图 2-3 所示：图 2-3 系统模块图(1) 供电部分为 220v 转 5v 变压器，整流稳压后作为系统的输入电源。(2) 系统上电，系统初始化（定时初始化，中断初始化，LCD 初始化，中断优先级初始化，串行中断初始化）(3) 车流量是否大于预设值，不大于预设值，则主机向从机发送 0XEE 指令，且主机定时器每隔 1S 时间发送一次，从机每隔 1S 接收一次。主机红绿灯状态显示，从机倒计时显示。如果车流量大于预设值，则主机向从机发送 0XAA 指令，主机本身进行延时处理，从机也做相应的延时处理。(4) 主机通过 TXD 口发送，从机 RXD 口接收。(5) 单个复位按键，双机同时复位。(6) 从机时钟芯片用于时间提醒，当时间到达预设时间时，则可以通过 LCD 显示预设值内容。(7) 主机包括两个外部中断，减中断，加中断，用于记录当前时间的车流量。- 6 -2.3 系统晶振电路晶振采用了内部时钟信号源的方式。对于时间要求不是很高的系统，只要按图进行设计就能使系统可靠起振