【正文】 測(cè)控技術(shù)與儀器 專業(yè)課程設(shè)計(jì) 題 目 ： 模擬交通燈的設(shè)計(jì) 系 別 ： 機(jī)電工程系 班 級(jí) ： 162902 姓 名 ： 劉康 張羽翔 趙尉翔 教 師 ： 王斌 李建勇 目 錄 一、 設(shè)計(jì)任務(wù) ...................................................................................................... 3 二 、 模擬交通燈控制系統(tǒng)工作原理 ....................................................................... 3 模擬交通燈控制系統(tǒng)的工作原理 .......................................................................... 3 三 、設(shè)計(jì)基本要求和步驟 ..................................................................................... 4 基本要求 .................................................................................................................. 4 設(shè)計(jì) 思路 .................................................................................................................. 4 設(shè)計(jì) 步驟 .................................................................................................................. 5 四 、硬件和軟件設(shè)計(jì) ........................................................................................... 5 交通燈控制系統(tǒng)硬件框 圖 ........................................................................................ 5 硬件電路圖 .............................................................................................................. 7 程序流程圖 .............................................................................................................. 8 五 、心 得體會(huì) .................................................................................................... 11 六 、參考文獻(xiàn) .................................................................................................... 12 七、附錄 .......................................................................................................... 13 匯編語(yǔ)言源程序 ...................................................................................................... 13 模擬交通燈仿真效果圖 ........................................................................................ 16 一、 設(shè)計(jì)任務(wù)： 模擬交通燈的設(shè)計(jì) 模擬 交通燈控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)研究的是基于 AT89C51 單片機(jī)的交 通燈智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理 及 闡述。主控系統(tǒng)采用 AT89C51 單片機(jī)作為控制器，控制通行倒計(jì)時(shí)及直行、行人的通行，占用端口少，耗電也最小。系統(tǒng)電源采用獨(dú)立的 +5V 穩(wěn)壓電源，有各種成熟電路可供選用，使此方案可靠穩(wěn)定。該設(shè)計(jì)精簡(jiǎn)并優(yōu)化了電路。結(jié)合實(shí)際情況，顯示界面采用點(diǎn)陣 LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描的方法，滿足了倒計(jì)時(shí)的時(shí)間顯示輸出和狀態(tài)燈提示信息輸出的要求，減少系統(tǒng)的復(fù)雜度。 二、 交通燈控制系統(tǒng) 工作原理 交通燈控制系統(tǒng)工作原理 本系統(tǒng)運(yùn)用單片機(jī)對(duì)交通燈控制系統(tǒng)實(shí)施控制，通過直接控制信號(hào)燈的狀態(tài)變化，指揮交通 的具體運(yùn)行，運(yùn)用了 LED 數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)以提醒行駛者，更添加了盲人提示音電路，方便視力障礙群體通行，更具人性化。在此基礎(chǔ)上，加入了特種車輛自動(dòng)通行控制模塊和車流量檢測(cè)電路為系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，經(jīng)單片機(jī)進(jìn)行具體處理，及時(shí)調(diào)整通行方向。 由此，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，構(gòu)成最小系統(tǒng)，根據(jù)特種車輛自動(dòng)通行控制模塊、車輛檢測(cè)模塊和按鍵設(shè)置模塊等產(chǎn)生輸入，由信號(hào)燈狀態(tài)模塊， LED 倒計(jì)時(shí)模塊輸出 [7]。系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)，LED 數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)倒計(jì)時(shí)，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，在此過程中若有控制信號(hào)和實(shí)時(shí)車流量檢測(cè)信號(hào)，可對(duì) 異常狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，隨時(shí)調(diào)用中斷，達(dá)到修正通行時(shí)間滿足不同時(shí)間不同路況的需求。 三 、設(shè)計(jì)基本要求和步驟 十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。交通信號(hào)燈控制方式很多。 基本要求 模擬交通燈就是通過 AT89C51 并接數(shù)碼管及發(fā)光二極管來模擬交通燈的變化規(guī)律 。 8 個(gè)數(shù)碼管用來顯示秒值，東，西，南，北，各兩個(gè)。12 個(gè)發(fā)光二極管，東，西，南，北，各三個(gè)，分別為紅，綠，黃，三種顏色。 設(shè)計(jì) 思路 本程序的設(shè)計(jì)思路是 ：首先東西方向綠燈亮， 南北方向紅燈亮，同時(shí)開始倒計(jì)時(shí) 20s , 在 7 段數(shù)碼管上顯示時(shí)間。當(dāng) 20s 倒計(jì)時(shí)結(jié)束后，開始 3s 倒計(jì)時(shí)，并且東西方向綠燈開始閃爍，南北方向紅燈亮。當(dāng)3s 倒計(jì)時(shí)結(jié)束后再開始 2s 倒計(jì)時(shí)，并且東西方向黃燈亮，南北方向還是紅燈亮。當(dāng) 2s 倒計(jì)時(shí)結(jié)束后開始 20s 的倒計(jì)時(shí)，此時(shí)是南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮。接下來就是南北方向綠燈閃爍 3s，再南北方向黃燈閃爍 2s，接著又開始循環(huán)。 設(shè)計(jì)步驟 Proteus SP3 仿真軟件按下列要求繪制仿真實(shí)例 ? 12 個(gè)發(fā)光二極管，東，西，南 ，北，各三個(gè)，分別為紅，綠，黃，三種顏色。 ? 用 8 個(gè)共陽(yáng)極 LED 數(shù)碼管的分別表示東、西、南、北四個(gè)方向路口 的秒值 。 。 四、硬件和軟件設(shè)計(jì) 交通燈控制系統(tǒng)硬件框圖 該 交通燈控制系統(tǒng)有以下幾個(gè)部分組成： 單片機(jī)、驅(qū)示電路。 圖 系統(tǒng)硬件組成總框圖 P1 P3 AT89C51 ~ RST ~ 數(shù)碼管十位 數(shù)碼管 個(gè)位 LED 顯示器 南北方向 LED 顯示器 東西方向 上電復(fù)位 自動(dòng) /手動(dòng)鍵盤 AT89C51 單片機(jī)的主要工作特性： 內(nèi)含 4KB 的 FLASH 存儲(chǔ)器，擦寫次數(shù) 1000 次； 內(nèi)含 28 字節(jié)的 RAM； 具有 32 根可編程 I/O 線； 具有 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)器； 具有 6 個(gè)中斷源、 5 個(gè)中斷矢量、 2 級(jí)優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)； 具有 1 個(gè)全雙工的可編程串行通信接口； 具有一個(gè)數(shù)據(jù)指針 DPTR。 兩種低功耗工作模式，即空閑模式和掉電模式； 具有可編程的 3 級(jí)程序鎖定定位； AT89C51 的工作電源電壓為 5（ 1177。 ） V 且典型值為 5V,最高工作頻率為 24MHz. AT89C51 各部分的組成 ： 振蕩器和時(shí)鐘電路 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 128 字節(jié) 程序存儲(chǔ)器 14KB CPU 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 計(jì)數(shù)器 中斷 控制 總線擴(kuò)展控制器 并行可編程 I/O 口 可編程 串行口 內(nèi)部總線 外部中斷 擴(kuò)展控制 P0 P1 P2 P3 RXD TXD 硬件電路圖 整體實(shí)驗(yàn)連接電路如下圖所示： A r e dA g r e e nA y e l l o w B r e dB greenB y e l l o w0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 12 2 2 2 2 23 3 3 3 3 34 4 4 4 4 45 5 5 5 5 56 6 66 6 60 0 01 1 12 2 23 3 34 4 46 6 65 5 50 0 01 1 12 2 23 3 34 4 45 5 56 6 60 0 0