畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)單片機(jī)控制交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-06-11 16:16 本頁(yè)面
【正文】 制），交通燈控制系統(tǒng)能立即讓有車道放行。3） 有緊急車輛要求通過(guò)時(shí)，系統(tǒng)要能禁止普通車輛通行，A ，B 道均為紅燈，緊急車由 K2 開關(guān)模擬。4）綠燈轉(zhuǎn)為紅燈時(shí)，黃燈亮1秒第2章 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì)A、B兩干道交于一個(gè)十字路口，各干道有一組紅、黃、綠三色的指示燈，指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換，且黃燈燃亮?xí)r間為A、B兩干道的公共停車時(shí)間。設(shè)A道比B道的車流量大，指示燈燃亮的方案如表211。141514……A道黃燈亮紅燈亮黃燈亮綠燈亮黃燈亮紅燈亮……B道黃燈亮綠燈亮黃燈亮紅燈亮黃燈亮綠燈亮……表211說(shuō)明：（1）當(dāng)為黃燈時(shí) A、B兩道同時(shí)為黃燈；以提示行人或車輛下一個(gè)燈色即將到來(lái) 時(shí)間 1秒。 （2）當(dāng)A到為紅燈，A 道車輛禁止通行，A 道行人可通過(guò)；B 道為綠燈，B 道車輛通過(guò)，行人禁止通行。時(shí)間為4秒。（3）當(dāng)A道綠燈，A 道車輛通行；B 道為紅燈，B 道車輛禁止通過(guò)，行人通行。時(shí)間為5秒。 A道車流大 通行時(shí)間長(zhǎng)（4）這樣如上表的時(shí)間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次出現(xiàn)這樣行人和車輛就能安全暢通的通行。（5）此表可根據(jù)車流量動(dòng)態(tài)設(shè)定在沒(méi)有特殊情況下，即在兩道均有車輛要求通過(guò)時(shí)，交通燈按常規(guī)運(yùn)行。通過(guò)控制開關(guān)可以輸入要模擬的其它狀態(tài)，交通燈將按照其輸入狀態(tài)的情況進(jìn)行運(yùn)行。交通燈控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖221所示?？傮w設(shè)計(jì)方案共有五個(gè)部分組成，分別是：?jiǎn)纹瑱C(jī)AT89C5紅、綠、黃燈顯示電路、LED數(shù)顯時(shí)間電路、晶振及復(fù)位控制電路、控制與調(diào)時(shí)開關(guān)電路。在進(jìn)行仿真調(diào)試過(guò)程中，程序運(yùn)行正確，五個(gè)部分就同時(shí)工作，從而實(shí)現(xiàn)了交通燈的基本功能及調(diào)時(shí)功能。系統(tǒng)的總的原理框圖如圖21所示。圖221 硬件設(shè)計(jì)方案 晶振采用了內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)源的方式。對(duì)于時(shí)間要求不是很高的系統(tǒng)，只要按圖進(jìn)行設(shè)計(jì)就能使系統(tǒng)可靠起振并穩(wěn)定運(yùn)行。但由于圖中的CC2電容起著系統(tǒng)時(shí)鐘頻率微調(diào)和穩(wěn)定的作用，因此，在本系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中一定要注意正確選擇參數(shù)（30177。10 PF），并保證對(duì)稱性（盡可能匹配）。圖231 系統(tǒng)時(shí)鐘電路 復(fù)位電路我采用上電+按鈕復(fù)位的方式。當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，RST通過(guò)電阻接地，當(dāng)有開關(guān)閉合時(shí)由于電容的作用使電源VCC通過(guò)電阻施加在單片機(jī)復(fù)位端RST上，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)復(fù)位。只是可惜，在進(jìn)行仿真器調(diào)試過(guò)程中，該復(fù)位電路是不起作用的。具體電路如圖241所示。 圖241 系統(tǒng)復(fù)位電路 數(shù)碼管工作原理 這里我們介紹8段數(shù)碼管的工作原理。8段數(shù)碼管又稱為8字型數(shù)碼管，分為8段：A、B、C、D、E、F、G、DP。其中，DP為小數(shù)點(diǎn)。數(shù)碼管常用的有10根管腳，每一段有一根管腳，另外兩根管腳為一個(gè)數(shù)碼管的公共段，兩根之間相互連通。 發(fā)光二極管的發(fā)光原理，我們已經(jīng)介紹過(guò)了，同理，8段LED數(shù)碼管，則是在一定形狀的絕緣材料上，利用不同形狀點(diǎn)劃的發(fā)光二極管組合，排列成“8”字型的數(shù)碼管，分別引出它們的電極，點(diǎn)亮相應(yīng)的點(diǎn)劃來(lái)顯示09的數(shù)字。 從電路上，按數(shù)碼管的接法不同又分為共陰和共陽(yáng)兩種。圖251是共陰和共陽(yáng)極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。圖251 數(shù)碼管的內(nèi)部電路接法在設(shè)計(jì)時(shí)，為了系統(tǒng)圖的美觀，我采用了6個(gè)數(shù)碼管組成的數(shù)碼管組，采用共陰極接法。如圖252。圖252 系統(tǒng)數(shù)碼管電路在設(shè)計(jì)路燈時(shí)，采用了發(fā)光二極管代替路燈。先介紹一下二極管，見圖 261。二極管工作原理是單向?qū)ǎ粗挥姓龢O電壓高于負(fù)極電壓某特定值時(shí)才會(huì)導(dǎo)通，而負(fù)極電壓高于正極電壓是不導(dǎo)通的。圖 261 發(fā)光二極管示意圖發(fā)光二極管是一種特殊的二極管，導(dǎo)通時(shí)會(huì)發(fā)光（～）。此外，工作電流要滿足該二極管的工作電流。 發(fā)光二極管的正負(fù)極可以用萬(wàn)用表進(jìn)行判斷，把萬(wàn)用表?yè)苤炼O管檔或電阻擋，用兩個(gè)表筆分別接觸二極管的兩個(gè)引出腳。若發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，則與紅表筆相接的引出腳為正極。從外觀上看，發(fā)光二極管的正極引腳的長(zhǎng)度也比較長(zhǎng)。 一般發(fā)光二極管與I/O端口之間都會(huì)再連接一個(gè)電阻，其作用在于限制通過(guò)二極管的電流，從而達(dá)到減少功耗或者滿足端口對(duì)最大電流的限制。一般發(fā)光二極管的點(diǎn)亮電流為5mA至10mA。 路燈設(shè)計(jì)時(shí)我采用了紅、黃、綠三種發(fā)光二級(jí)管。如圖262所示。 圖262 路燈設(shè)計(jì)電路按鍵工作方式可以是中斷方式也可以是掃描方式，對(duì)掃描方式來(lái)說(shuō)，掃描是一直調(diào)用按鍵掃描程序，也可以用定時(shí)調(diào)用按鍵掃描程序，不管哪一種，都需要占用系統(tǒng)寶貴的時(shí)間資源，相比較而言中斷就有優(yōu)勢(shì)，中斷鍵盤只有在有按鍵按下時(shí)才去執(zhí)行鍵盤程序，在沒(méi)有按鍵按下的情況下，可以處理其他的事務(wù)，使資源得到充分的利用，故中斷鍵盤有占用資源少，響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)，但在有按鍵按下時(shí)有數(shù)碼管閃爍的缺點(diǎn)，這是因?yàn)樘幚碇袛鄷r(shí)，數(shù)碼管停止了掃描，對(duì)顯示要求不高的場(chǎng)合下，這也是完全可以滿足要求的。但實(shí)際應(yīng)用中，為了保證安全查詢鍵值和響應(yīng)，通常還要進(jìn)行按鍵去抖和等待鍵釋放（查詢按鍵是否抬起）的動(dòng)作， 由于按鍵本身是機(jī)械開關(guān)，所以在觸點(diǎn)閉合或斷開的瞬間會(huì)出現(xiàn)電壓抖動(dòng)的現(xiàn)象。按鍵設(shè)計(jì)如圖271所示。圖271 按鍵電路第3章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一個(gè)完整的交通燈相當(dāng)于一個(gè)簡(jiǎn)單的單片機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)有交通燈設(shè)置電路、單片機(jī)、顯示電路等構(gòu)成。單片機(jī)是集成的IC芯片，只需根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)要求選型。其他部分都需要根據(jù)應(yīng)用要求和性能指標(biāo)自行設(shè)計(jì)。首先了解實(shí)際交通燈的變化規(guī)律。假設(shè)一個(gè)十字路口為東西南北走向。初始狀態(tài)0為東西紅燈，南北紅燈。然后轉(zhuǎn)狀態(tài)1南北綠燈通車，東西紅燈。過(guò)一段時(shí)間轉(zhuǎn)狀態(tài)2，南北綠燈閃幾次轉(zhuǎn)亮黃燈，延時(shí)幾秒，東西仍然紅燈。再轉(zhuǎn)狀態(tài)3，東西綠燈通車，南北紅燈。過(guò)一段時(shí)間轉(zhuǎn)狀態(tài)4，東西綠燈閃幾次轉(zhuǎn)亮黃燈，延時(shí)幾秒，南北仍然紅燈。最后循環(huán)至狀態(tài)1。
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