單片機(jī)課程設(shè)計--基于單片機(jī)的城市道口交通燈控制系統(tǒng)-文庫吧
2025-10-07 04:11 本頁面
【正文】 方案論證與對比 方案一 城市道口交通燈控制系統(tǒng)模型采用標(biāo)準(zhǔn) STC89C52 單片機(jī) [1]作為控制器 ,通行倒計時顯示采用位數(shù)碼管 ,指示燈采用 LED,利用定時器，采用動態(tài)掃描法，以節(jié)省端口數(shù)。當(dāng)有特種車輛通行時采用外部實時中斷完成，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為特種車輛放行，其它車輛禁行通行的狀態(tài)， 15s 后系統(tǒng)自動恢復(fù)正常管理。方案一原理 [2]框圖如圖 1 所示： 圖 1 硬件系統(tǒng)方框圖 方案二 采用 STC89C2051 單片機(jī) [1]作為控制器；通行倒計時顯示采用 16 16點陣 LED 發(fā)光管，左拐、右拐、直通通行指示燈也采用 16 16 點陣 LED 發(fā)光管。該系統(tǒng)設(shè)計框架如 P1 STC89C52 INT0 INT0 PA 8255 PB 數(shù)碼管顯示時間 特種車輛檢測 段選 位選 上電復(fù)位 定時中斷 LED 交通指示燈 2 圖 2 所示。列驅(qū)動采用 74LS595[3]以實現(xiàn)串行端口 [4]擴(kuò)展，行驅(qū)動采用 4/16 譯碼器74LS154 動態(tài)掃描，譯碼器 74LS154 生成 16 條行選通信號線，再經(jīng)過驅(qū)動器驅(qū)動對應(yīng)的行線。每條行線上需要較大的驅(qū)動電流，應(yīng)選用大功率三極管作為驅(qū)動管。 圖 2 硬件系統(tǒng)方框圖 方案選擇 按方案一系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)架設(shè)計，單片機(jī)端口資源剛好滿足要求。該系統(tǒng)具有電路簡單，設(shè)計方便，顯示亮度高，耗電少，可靠性高等特點。 方案二設(shè)計方案的圖案顯示逼真，單片機(jī)占用端口資源少；缺點是需要大量的硬件，電路復(fù)雜，耗電量大，在模型制作中較少采用。 通過以上綜合分析可以看出，方案一具有綜合設(shè)計優(yōu)點，因此城市道口交通燈控制系統(tǒng)采用方案一設(shè)計。 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)的組成及總體框圖 RED TXD 單 片 機(jī) I/O口 行 驅(qū) 動 器 雙色 LED 顯示點陣 （每個路口 7 個） 列驅(qū)動器 74LS595 電源 3 圖 3 硬件總體框圖 城市道口交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計硬件電路由主控制模塊 STC89C5 8255 外部擴(kuò)展和數(shù)碼管顯示模塊， LED 顯示模塊，外部中斷控制模塊等四大模塊構(gòu)成。 硬件模塊 主控單元模塊 根據(jù)設(shè)計要求，采用單片機(jī) STC89C52RC 作為主控制器，它是 ATMEL 公司生產(chǎn)的一款性能穩(wěn)定的 8為單片機(jī)。具有 32個可編程 I/0 口線， 2個 16 位定時／計 數(shù)器， 5 個中斷源。單片機(jī)的 P1口用于控制各個方向直通，左拐，右拐的通行指示燈， P0 口及 P3口用于計時器的控制，特種車輛通過時使用外中斷 0 口（ ） ,P2 口用于控制 8255芯片的工作方式以及控制端口。單片機(jī) STC89C52RC 引腳圖如圖 4 所示： 圖 4 STC89C52RC 引腳圖 主 控 制 模 塊 STC89C52 8255并口擴(kuò)展芯 片 LED 閃爍燈 外部中斷電路 LED數(shù)碼管顯示 4 LED 燈輸出顯示單元 采用 8個高亮 LED紅綠燈作為十字路口交通燈各個方向直通，左拐，右拐的狀態(tài)顯示。當(dāng)特種車通行時即外部中斷響應(yīng)，所有紅燈全亮?？紤]到電源電壓和三 極管 [3]顯示的額定電流，只需與每個三極管串聯(lián)一個 1000 歐姆電阻就可以滿足電路要求，交通燈電路圖如圖 5所示： 圖 5 交通燈模塊電路圖 8255 擴(kuò)展芯片 圖 6 8255 引腳結(jié)構(gòu)圖 8255 芯片主要用于端口的擴(kuò)展，它有三種工作模式： 模式 0 為基本輸入輸出； 模式 1 為觸動式輸入輸出； 模式 2 為觸動式雙向總線輸入輸出。工作模式 0 是做常用的 5 一種工作方式，此次課程設(shè)計也選用了工作模式 0， 通過控制 PA 口對數(shù)碼管進(jìn)行位選，控制 PB口對數(shù)碼管進(jìn)行段選。 LED 數(shù)碼管 圖 7 LED 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 考慮到一般交通通行時間為 60秒倒計時，且特種車輛也只需最大計時 15s，所以時間顯示模塊只要用到兩位數(shù)碼管即可。通過控制串口芯片 8255 的 PA口（低電平有效）進(jìn)行位選擇，選定 PA0,PA1 兩位數(shù)碼管。再通過控制串口芯片 8255[1]的 PB 口（低電平有效）進(jìn)行段選擇，從而顯示時間。 外部中斷控制模塊 當(dāng)特種車通過十字 路口時，外中斷 0響應(yīng)， 就會產(chǎn)生一個低電平，送往單片機(jī)進(jìn)行處理，從而產(chǎn)生中斷， LED 數(shù)碼管和 LED 閃爍燈同時轉(zhuǎn)向特種狀態(tài)顯示， 15s 過后，LED數(shù)碼管和 LED 閃爍又同時返回中斷前的狀態(tài)。特種車輛中斷模塊硬件電路如圖 8： 圖 8 特種車輛控制模塊電路圖 6 元件清單 表 1 元件清單 符號 型號 參數(shù) 數(shù)量 備注 芯 片 STC89C52 1 個 單片機(jī)主控芯片 8255 1 個 單片機(jī)串口擴(kuò)展芯片 三極管 9015 8 個 LED 閃爍燈 8 個 紅燈和綠燈各四個 電阻 1k 若干 作為上拉電阻使用 電容 33PF， 103,104 若干 LED 數(shù)碼管 八段數(shù)碼管 2 個 共陽極 系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件總流程圖 Y N
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