【正文】 SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 畢業(yè)設(shè)計說明書 基于單片機的交通燈模擬控制設(shè)計 學(xué) 院： 理學(xué)院 專 業(yè)： 光信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號 ： 指導(dǎo)教師 ： 2021 年 6 月 摘 要 I 摘要 現(xiàn)代交通 中交通燈作為 一個組成部分 是非常重要的 ，好的交通燈 設(shè)計 系統(tǒng)對城市有至關(guān)重要的影響 ， 它可大大 提升城市交通運輸效率，降低事故發(fā)生率。該設(shè)計的控制系統(tǒng)我 選用單片機 ，原因 是考慮到 了 單片機的通用性和廉價性，在此基礎(chǔ)上 再擴展設(shè)計基本的外圍電路，利用 C 語言編寫程序代碼，然后利用KEIL 生成可用文件，再利用 Proteus 進行仿真設(shè)計。目前存在很多單獨功能的設(shè)計，所以我的工作重點是將各個功能程序的有機結(jié)合及 各功能 電路的整體連接使這些獨自的設(shè)計能整合在一起并正常運行， 仿真成功 后 即可進行實物設(shè)計。本系統(tǒng)除了 可 實現(xiàn)最基本的交通燈功能以外，還 設(shè)計了 高低峰分時段控制方案從而可 應(yīng)對不同時段的不同交通狀況，城市的交通 車流量往往能夠在 早晚時段達到最大，分時控制對于提 高城市 的 交通效率有非常重要的作用。 關(guān)鍵詞： 單片機 ； 交通燈 ； 模擬控制 ； 倒 計時 ABSTRACT II Abstract Traffic lights as an integral part of Modern transportation is very important, a good traffic light design system has a crucial impact on the city ,it can greatly enhance the efficiency of urban transport and can reduce the accident rate. I chose to use the microcontroller as the control system in this design for taking into account the versatility and affordability of the microcontroller. On this basis, we expanded to design a basic peripheral circuits, using C language code and then use KEIL to generated available files, using the Proteus to make simulation design. There are many individual features of the design currently, so my focus is to bine various functional program and connect each functional circuit together. Only on this way they could run well. If the simulation is successfully made, we can make a physical design. In addition to basic traffic lights, we also designed the control program of high and low peak time periods in order to respond to different periods of different traffic conditions, the city39。s traffic often reaches the maximum in the morning and evening hours, timesharing control for improving the transport efficiency of the city has a very important role. Keyword: Microcontroller。 Traffic lights。 Analog control。 Countdown 目錄 III 目錄 摘要 ................................................................ I ABSTRACT ........................................................... II 目錄 .............................................................. III 第一章 概述 ..................................................... 1 課題的目的意義 .................................................... 1 國內(nèi)外研制狀況 .................................................... 1 任務(wù)要求 ......................................................... 2 第二章 設(shè)計方案分類及選擇 ......................................... 3 基于 CPLD法交通燈設(shè)計 ............................................. 3 基于 PLC法交通燈設(shè)計 .............................................. 3 基于單片法交通設(shè)計 ................................................ 4 中規(guī)模數(shù)字集成電路法 .............................................. 4 第三章 硬件系統(tǒng)設(shè)計 ............................................. 7 設(shè)計思路及硬件框圖 ............................................... 7 單片機最小系統(tǒng) .................................................... 8 倒計時顯示電路 .................................................... 11 LED指示電路 ..................................................... 12 強通強斷電路 ..................................................... 14 ................................................. 14 第四章 軟件設(shè)計 ................................................ 15 主程序流程圖 ...................................................... 15 子程序框圖 （中斷程序） ............................................ 16 第五章 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 ............................................ 17 PROTEUS 系統(tǒng)仿真 ................................................... 17 仿真結(jié)果 ......................................................... 18 測試及結(jié)果分析 .................................................... 19 第六章 總結(jié) ................................................... 20 致謝 ........................................................... 21 參考文獻 ........................................................ 22 附錄 ........................................................... 23 第一章 概述 1 第一章 概述 課題的目的意義 交通燈 控制系統(tǒng) 的出現(xiàn)是人類 發(fā)展 歷史上的一次重大 進步 ， 對 人類的聚居生活，產(chǎn)生了 重要而深遠的影響，它使交通得以有效管制。 對于交通流量 的 疏導(dǎo)，道路通行能力 的提升 ，交通事故 的 減少 具 有 顯著 效果。交通燈主要 采 用超高亮度紅、綠、黃色 LED 燈 , 這 因為采用 LED 信號燈 既可 靠性高 又節(jié)能 ，所以在全國范圍內(nèi)， 它使得 交通信號燈正在 得以 快速更替 ， 也因此 市場需求量很大， 具有 很好的市場機會。 目前我國經(jīng)濟 迅速發(fā)展，汽車數(shù)量也 迅速上增， 城市道路日漸擁擠，交通擁塞已 發(fā)展 成為一個國際性的問題。在這種 境況 下， 當前的主要任務(wù) 便是能夠開發(fā)出真正適合我 國 自身特點的智能信號燈控制系統(tǒng)。 交通控制工程的重要研究課題 之一便是 對交叉口實行科學(xué)的管理與控制， 這 是保障交叉口的交通安全和充分發(fā)揮交叉口 良好 通行能力的重要措施，是解決城市交通 運輸 問題的 最 有效途徑。所以， 設(shè)計 和完善我國現(xiàn)有的交通 燈控制 系統(tǒng)已成為當務(wù)之急。 國內(nèi)外研制狀況 目前交通燈的 設(shè)計 方案有很多 。 有應(yīng)用 CPLD 設(shè)計實現(xiàn)交通信號燈控制器方法 、 有應(yīng)用 PLC 實現(xiàn)對交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計 、 有應(yīng)用單片機實現(xiàn)對交通信號燈設(shè)計的方法。目前，國內(nèi)的交通燈 設(shè)計 一般 是 在十字路 處的 醒目位置用紅、綠、黃 3 個 三種顏色的指示燈 ，再 加上一個 顯示 倒計時的計時器 模塊 來控制車 行 。對于一般情況下的行車 安全 ，車輛分流 具有重大作用 ，但根據(jù)實際行車過程中出現(xiàn)的情況，還存在以下缺點： (1)兩車道的車輛輪流放行時間 不應(yīng)該或不應(yīng)一直 相同，在十字路口，經(jīng)常在某些時刻 一個車 道 車輛較多 設(shè) 為主干道，放行時間應(yīng)該長些；另一車道 車輛較少 為副干道 ，放行時間應(yīng)該短些。 (2)兩條干道的紅綠時間不能隨時間的改變而修改。 針對這些問題 ， 國內(nèi)外 經(jīng)長時間的課題研究設(shè)計發(fā)展 了智能交通燈 ,并且國外智能交通燈的發(fā)展已 相當 成熟。 第一章 概述 2 圖 11 交通燈示意圖 任務(wù)要求 目前隨著單片機技術(shù)的 飛速 發(fā)展， 目前廣泛采用的方法 是 利用單片機技術(shù)對交通燈進行智能化管理。 本設(shè)計就是采用 AT89S52 單片機 以及其它芯片和外圍 功能 電路來設(shè)計交通燈控制器，實現(xiàn)了根據(jù)實際車流量 分時段 控制紅、綠燈點亮的功能， 以及倒計 時現(xiàn)實的功能。 具體功能 說明 如下： (1): 基本功能（主功能）。選用 AT89S52 單片機來實現(xiàn)，交通信號燈控制器件的外部輸出信號為東西兩個方向通行紅、黃、綠燈共 6 個驅(qū)動信號；編程使得十字路口的紅、綠燈交替點亮；在兩個方向通行交換時，黃燈提醒。用八段數(shù)碼管器件作為時間顯示。 (2): 緊急狀況。 在發(fā)生突發(fā)事件的時候啟動緊急狀態(tài)，全部紅燈亮。這種狀態(tài)主要適用于例如救護車，軍車執(zhí)行任務(wù)時候使用。 (3): 分時段控制，基于一天中存在有得時間端南北和東西車流量差別較大，放行時間應(yīng)有區(qū)別，所以設(shè)計控制電路。 第二章 設(shè)計方案及分類 3 第二章 設(shè)計方案分類 及選擇 基于 CPLD 法交通燈設(shè)計 基于 CPLD 芯片進行十字路口的交通燈的 控制 ， 是 用 CPLD 作為交通燈控制系統(tǒng) 的主控芯片，采用 VHDL 語言編寫控制程序 。 CPLD 具有的 可重復(fù)編程和在動態(tài)系統(tǒng) 的 重構(gòu) 特性， 對于 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的靈活性和通用性 具有重大的 提高 ， 但它的 處理復(fù)雜，造價較高。 圖 21 CPLD法交通燈控制系統(tǒng) 基于 PLC 法交通燈設(shè)計 PLC 可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)，自動控制技術(shù)和通 訊技術(shù)發(fā)展而來的，具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等