【正文】 1 畢業(yè)論文 (設計 ) 題 目 交 通 燈 設 計 專 業(yè) 數(shù)碼嵌入式技術 班 級 數(shù)嵌（ 3— 5）班 學 生 田 成 指導教師 魏勤勤 西安數(shù)字技術學院 二 0 一二年 2 摘要 本系統(tǒng)由單片機系統(tǒng)、鍵盤、 LED 顯示、交通燈演示系統(tǒng)組成。系統(tǒng)包括人行道、左轉、右轉、以及基本的交通燈的功能。系統(tǒng)除基本交通燈功能外，還具有倒計時、時間設置、緊急情況處理、分時段調整信號燈的點亮時間以及根據(jù)具體情況手動控制等功能。隨著社會經濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關注。人、車、路三者關 系的協(xié)調，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分 。 關鍵詞 ： 單片機；交通燈；控制器 3 引言 近年來，隨著我國國民經濟的快速發(fā)展，我國機動車輛發(fā)展迅速，而城鎮(zhèn)道路建設由于歷史等各種原因相對滯后，交通擁擠和堵塞現(xiàn)象時常出現(xiàn)。如何讓利用當今計算機和自動控制技術，有效地疏通交通，提高城鎮(zhèn)交通路口的通行能力，減少交通事故是很值得研究的一個話題。目前，國內的交通燈一般設在十字路口，在醒目位置用紅綠黃三種顏色的指示燈再加上一個倒計時的顯示計時器來控制行車。我國交通法規(guī)也對交通指揮信號燈做出規(guī)定： （ 1） 綠燈亮時，準行車輛，行人通行，但轉彎的車輛不準妨礙執(zhí)行的車輛和被放行的行人通行。 （ 2） 黃燈亮時，不準車輛行人通行，但已越過停止線的車輛和已進入人行橫道的行人，可以繼續(xù)通行。 （ 3） 紅燈亮時，不準車輛，行人通行。 （ 4） 綠色箭頭燈亮時，準行車輛按箭頭所示方向通行。 （ 5） 黃燈閃爍時，車輛行人在確保安全的原則下可以通行。 信號燈的出現(xiàn)，使交通得到有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行能力和減少交通事故有明顯效果。 4 目錄 摘 要 .............................................................................................................................2 Abstract........................................................................................................................3 引 言 .............................................................................................................................4 第一章 方案論證與設計 .............................................................................................5 第二章 系統(tǒng)硬件設計 ..................................................................................................7 第三章 系統(tǒng)軟件流程圖設計 ....................................................................................12 第四章 系統(tǒng)軟件程序設計 ........................................................................................16 第五章 系統(tǒng)仿真 ........................................................................................................21 第六章 調試與功能說明 ............................................................................................22 附 錄 整機電路圖 ....................................................................................................23 結束語 ..........................................................................................................................24 致 謝 ...........................................................................................................................25 參考文獻 .....................................................................................................................26 5 第一章 方案論證與設計 本設計以單片機為核心，以 LED 數(shù)碼管作為倒計時指示，根據(jù) 設計 的要求我們考慮了各功能模塊的幾種設計方案，以求最佳方案，實現(xiàn)實時顯示系統(tǒng)各種狀態(tài)，系統(tǒng)還增設了根據(jù)交通擁擠情況可分別設置主干道和次干道的通行時間，以提高效率，緩減交通擁擠。系統(tǒng)總體設計框圖如圖 11 所示。 交通燈控制的框圖如下圖所示，主要有控制電路、按鍵電路、晶振電路、復位電路、顯示電路、電源電路等電路組成。 圖 11 系統(tǒng)總體設計框圖 一． 電源提供方案 為使模 塊穩(wěn)定工作，須有可靠電源。本次設計考慮了兩種電源方案： 方案一：采用獨立的穩(wěn)壓電源。此方案的優(yōu)點是穩(wěn)定可靠，且有各種成熟電路可供選用；缺點是各模塊都采用獨立電源，會使系統(tǒng)復雜，且可能影響電路電平。 方案二：采用單片機控制模塊提供電源。該方案的優(yōu)點是系統(tǒng)簡明扼要，節(jié)約成本；缺點是輸出功率不高。 綜上所述，選擇第二種方案。 二． 顯示界面方案 該系統(tǒng)要求完成倒計時功能?；谏鲜鲈颍敬卧O計考慮了兩種方案： 方案一：完全采用點陣式 LED 顯示。這種方案功能強大，可方便的顯示各種英文字符，漢字，圖形等 ，但 實現(xiàn)復雜，且 須完成大量的軟件工作。 時鐘電路 復位電路 單片機 AT89C51 紅綠燈裝置 驅動裝置 倒計時顯示裝置 6 方案二：完全采用數(shù)碼管顯示。這種 方案 優(yōu)點是實現(xiàn)簡單，可以完成倒計時功能。缺點是功能較少，只能顯示有限的符號和數(shù)碼字符。根據(jù)本設計的要求，方案二已經滿足了要求，所以本次設計采用方案二以實現(xiàn)系統(tǒng)的顯示 . 三． 輸入方案 這里同樣討論了兩種方案： 方案一：采用 8155 擴展 I/O 口 、 鍵盤 及 顯示等。該方案的優(yōu)點是使用靈活可編程，并且有 RAM 及計數(shù)器。若用該方案，可提供較多 I/O 口 ,但操作起來稍顯復雜。 方案二：直接在 I/O 口線上接上按鍵開關。因為設計時精簡和優(yōu)化了電路，所以剩余的端口資源還比較多 。 由于該系統(tǒng) 是 對交通燈及數(shù)碼管的控制，只 需 用單片機本身的 I/O 口就可實現(xiàn)，且本身的計數(shù)器及 RAM 已經夠用，故 選擇 方案二。 7 第二章 系統(tǒng)硬件設計 一．總體設計 本設計以單片機為控制核心，采用模塊化設計，共分以下幾個功能模塊：單片機控制系統(tǒng)、鍵盤及狀態(tài)顯示、 倒計時 模塊等。 單片機作為整個硬件系統(tǒng)的核心，它既是協(xié)調整機工作的控制器，又是數(shù)據(jù)處理器。它由單片機 振蕩 電路、復位電路等組成。 鍵盤及狀態(tài)顯示，開關鍵盤輸入 交通 燈初始時間，通過單片機 P1 輸入到系統(tǒng)。 系統(tǒng)采用雙數(shù)碼管倒計時計數(shù)功能， 最大顯示數(shù)字 99。 在交通情況比較特殊的情況下，可以通過 K K K3 三個按鍵對對交通燈進行控制。 二．單片機基本結構 單片機內部結 構 8052 單片機包含中央處理器、程序存儲器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)、定時 /計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說明 ： ： 中央處理器 (CPU)是整個單片機的核心部件，是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器 ， 能處理 8 位二進制數(shù)據(jù)或代碼， CPU 負責控制、指揮和調度整個單元系統(tǒng)協(xié)調的工作，完 成運算和控制輸入輸出功能等操作。 (RAM) 8052 內部有 128 個 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和 128 個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的 RAM 只有 128 個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結果或用戶定義的字型表 。 8 圖 21 單片機 8051 的內部結構 (ROM)： 8052 共有 4096 個 8 位掩膜 ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 /計數(shù)器： 8052 有兩個 16 位的可編程定時 /計數(shù)器， 以實現(xiàn)定時或計數(shù)產生中斷用于控制程序轉向。 (I/O)口： 8052 共有 4 組 8 位 I/O 口 (P0、 P P2 或 P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳