【正文】 表 1 信號(hào)燈控制規(guī)律 東西方向 信號(hào) 綠燈亮 綠燈閃爍 黃 燈亮 紅燈亮 時(shí)間 25s 3s 2s 30s 南北方向 信號(hào) 紅燈亮 綠燈亮 綠燈閃爍 黃燈亮 時(shí)間 30s 25s 3s 2s 四、達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)及要求： 達(dá)到的技術(shù)指標(biāo) （ 1） 系統(tǒng)中有兩個(gè)按鈕－啟動(dòng)和停止，啟動(dòng)按鈕按下后信號(hào)燈 系統(tǒng)開(kāi)始工作，并周而復(fù)始地循環(huán)；停止按鈕按下，所有信號(hào)燈都熄滅 ； （ 2） 系統(tǒng)具有 倒計(jì)時(shí)顯示 功能 ： 可 顯示相應(yīng)方向直行控制當(dāng)前點(diǎn)亮信號(hào)燈還要持續(xù)的時(shí)間（即剩余時(shí)間） ； （ 3）實(shí)現(xiàn) 信號(hào)燈的控制規(guī)律 。 報(bào)告人簽名 鄧力 日 期 2020年 9月 17日 重慶大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 批次、層次、專業(yè) 092 ?？破瘘c(diǎn)本科 電氣工程及其自動(dòng)化 校外學(xué)習(xí)中心 四川南充 校外學(xué)習(xí)中 心 學(xué)生姓名 鄧力 學(xué)號(hào) W09205801 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作自 2020 年 9 月 1 日起至 2020 年 11 月 30 日止 二、 設(shè)計(jì)（論文）中文題目： 基于 單片機(jī) 的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容： 圖 1 交通信號(hào)燈示意圖 題目簡(jiǎn)介： 某十字路口東西方向和南北方向各裝有直行（包括右拐彎）控制紅、黃、綠交通信號(hào)燈 （如圖 1 所示） 。 二、 課題任務(wù)、重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容、實(shí)現(xiàn)途徑、條件： （ 1）課題任務(wù)： 設(shè)計(jì)一個(gè)能夠控制十二盞交通信號(hào)燈的模擬系統(tǒng)。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過(guò)人行橫道的行人優(yōu)先通行。 1869年 1月 2日 ，煤氣燈爆炸， 造成人員傷亡 ，遂被取消。也對(duì)這三年來(lái)給予了我各方面極大支持及鼓勵(lì) 的電子電氣工程系 的老師表示感謝。在設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)，除了達(dá)到所要求的性能指標(biāo)以外，成本也是很重要的一個(gè)指標(biāo)。直至滿足要求。 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 1 X X X X X 0 0 00H 為 8255 的 PA口 1 X X X X X 0 1 01H 為 8255 的 PB口 1 X X X X X 1 0 02H 為 8255 的 PC口 1 X X X X X 1 1 03H 為 8255 的控制口 由于 8031 是分時(shí)對(duì) 8255 和儲(chǔ)存器進(jìn)行 訪問(wèn) ， 所以 8031 的 P0 口不會(huì)發(fā)生沖突 。 擴(kuò)展的方法有兩種：（ 1）借用外部 RAM 地址來(lái)擴(kuò)展 I/O 端口；（ 2）采用 I/O接口芯片來(lái)擴(kuò)充。機(jī) 器周期與主頻有關(guān)，機(jī)器周期是主頻的 12倍，所以一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間為 12*（ 1/6M）=2us。在方式 0時(shí) M為 213 ；在方式1時(shí) M的值為 216；在方式 2和 3的 M值 為 28。 系統(tǒng)共有 4個(gè)兩位的 LED 數(shù)碼管，分別放置在模擬交通燈控制板上的四個(gè)路口。 復(fù)位電路 復(fù)位電路就是在 RST 端（ 9腳）外接的一個(gè)電路，目的是使單片機(jī)上 的 電開(kāi)始工作時(shí)，內(nèi)部電路從初始狀態(tài)開(kāi)始工作，或者在工作中人為讓單片機(jī)重新從初始狀態(tài)開(kāi)始工作。 鍵盤及狀態(tài)顯示，開(kāi)關(guān)鍵盤輸入 交通 燈初始時(shí)間，通過(guò)單片機(jī) P1 輸入到系統(tǒng)。 方案二：直接在 I/O口線上接上按鍵開(kāi)關(guān)。這種方案功能強(qiáng)大，可方便的顯示各種英文字符，漢字，圖形等 ，但 實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，且須完成大量的軟件工作。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖 8所示： 圖 8 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 1． 電源提供方案 為使模塊穩(wěn)定工作，須有可靠電源。只有 A 口具備雙向選通輸入 /輸出方式， 8位外設(shè)線用作輸入或輸出。方式控制字格式說(shuō)明如圖 4所示： 圖 4 8255 方式控制字 方式 0：基本輸入／輸出方式。 六驅(qū)動(dòng)器 (OC 高壓輸出 ) 74LS07 Vcc 6A 6Y 5A 5Y 4A 4 ┌┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴┐ │ 14 13 12 11 10 9 8│ Y = A ） │ │ 1 2 3 4 5 6 7│ └┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬┘ 7805 實(shí)現(xiàn)正電壓輸出，負(fù)電壓截止。是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU，隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM，只讀存儲(chǔ)器 ROM，多種 I\0口和中斷系統(tǒng)，定時(shí)器，計(jì)時(shí)器等功能，集成在一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善 的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。南北 方向 紅燈亮 30s 后轉(zhuǎn)為先綠燈亮 25s，然后綠燈閃爍 3s，最后黃燈亮 2s，東西向紅燈亮 30s。 2．設(shè)計(jì)任務(wù) 及思路 設(shè)計(jì)一個(gè)能夠控制十二盞交通信號(hào)燈的模擬系統(tǒng)。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過(guò)人行橫道的行人優(yōu)先通行。 1869 年 1月 2日，煤氣燈爆炸， 造成人員傷亡 ，遂被取消。 16 流程圖 11 鍵盤與狀態(tài)顯示功能 4 74LS373 以及 74LS07 芯片簡(jiǎn)介 3 單片機(jī)基本結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)除基本交通 信號(hào) 燈功能外 ，還具有倒計(jì)時(shí)、時(shí)間設(shè)置、緊急情況處理、分時(shí)段調(diào)整信號(hào)燈的點(diǎn)亮?xí)r間以及根據(jù)具體情況手動(dòng)控制等功能。但是，它也給城市的交通提出了更加嚴(yán)峻 的考驗(yàn)。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)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。在本次 畢業(yè) 設(shè)計(jì)中，我的主要設(shè)計(jì)任務(wù) 是 在一個(gè)十字路口設(shè)計(jì)一個(gè)交通信號(hào)燈，并用單片機(jī)進(jìn)行合理的控制。 3 單片機(jī)硬件特性 7 5. 交通燈控制原理分析及方案論證 12 延時(shí)程序設(shè)計(jì) 12 計(jì)數(shù)器硬件延時(shí) 這是世界上最早的交通信號(hào)燈。 信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流 量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。為此，我們采用模擬方式進(jìn)行說(shuō)明。系統(tǒng)中有兩個(gè)按鈕－啟動(dòng)和停止，啟動(dòng)按鈕按下后信號(hào)燈系統(tǒng)開(kāi)始工作，并周而復(fù)始地循環(huán)；停止按鈕按下，所有信號(hào)燈都熄滅。每個(gè)紅綠燈由一塊 8031 芯片單獨(dú)控制，我們只設(shè)計(jì)一個(gè)紅綠燈的燃亮情況，同理根據(jù)燃亮順序設(shè)計(jì)其它紅綠燈。 （ 4） 處理功能強(qiáng)，速度快 4． 芯片的選擇 74LS373 以及 74LS07 簡(jiǎn)介 74LS373 是一種帶三態(tài)門的 8D 鎖存器，其管腳示意圖 2如下 所示： 圖 2 74LS373 管腳示意圖 其中： 1D8D為 8個(gè)輸入端。它們分別與端口 A／ B配合使用，可以用作控制信號(hào)輸出或作為狀態(tài)信號(hào)輸入。 方式 1：選通輸入／輸出方式。 3. 晶閘管在導(dǎo)通情況下，只要有一定的正向陽(yáng)極電壓，不論門極電壓如何，晶閘管保持導(dǎo)通，即晶閘管導(dǎo)通后，門極失去作用。 綜上所述，選擇第二種方案。 3． 輸入方案 單 片 機(jī) 最 小 系 統(tǒng) 倒 計(jì) 時(shí) 交 通 燈 鍵盤 與狀 態(tài)顯 示 這里同樣討論了兩種方案： 方案一：采用 8155 擴(kuò)展 I/O 口 、 鍵盤 及 顯示等。 總體設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為控制核心，采用模塊化設(shè)計(jì)，共分以下幾個(gè)功能模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制系統(tǒng)、鍵盤及狀態(tài)顯示、 倒計(jì)時(shí) 模塊等 。振蕩電路不工作，整個(gè)單片機(jī)電路都不能正常工作。以南北方向?yàn)槔?，?shù)碼管顯示的數(shù)值從綠燈的設(shè)置時(shí)間最大值往下減，每秒鐘減 1，一直減到 1。 計(jì)數(shù)器硬件延時(shí) ⑴ 計(jì)數(shù)器初值計(jì)算 定時(shí)器工作時(shí)必須給計(jì)數(shù)器送計(jì)數(shù)器初值，這個(gè)值是送到 TH 和 TL 中的。為零表示 1 秒 已到 ， 可以返回到輸出時(shí)間顯示程序。 時(shí)間及信號(hào)燈的顯示 8031 并行口的擴(kuò)展 8031 雖然有 4 個(gè) 8 位 I/O 端口 ,但真正能提供借用的只有 P1 口 ,因?yàn)?P2 和 P0 口通常用于傳送外部傳送地址和數(shù)據(jù) ,P3 口也有它的第二功能。 8255 輸出信號(hào)與信號(hào)燈的連接 LED 燈的顯示原理 :通過(guò)同名管腳上所加電平的高低來(lái)控制發(fā)光二極管是否點(diǎn)亮而顯示不同的字形如 dp， g,f,e,d,c,b,a 管角上加上 7FH 所以 SP 上為 0伏，不亮其余為 TTL高電平，全亮則顯示為 8。 S/P 區(qū) CLR接 /SP 插孔 0030H 單元開(kāi)始連續(xù)運(yùn)行，觀察六個(gè) LED 燈是否與交通顯示情況對(duì)應(yīng)，如果有偏差，則單步運(yùn)行或斷點(diǎn)運(yùn)行，進(jìn)行調(diào)試，直至滿足設(shè)計(jì)要求。 這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我遇到過(guò)許多次失敗的考驗(yàn)，就比如，自己對(duì)實(shí)際生活中的交通 秩序的不了解給整個(gè)設(shè)計(jì)帶來(lái)的困擾，真想要就此罷休，然而，就在想要放棄的那一刻，我明白了，原來(lái) 結(jié)果并不那么重要，我 更應(yīng)該注重的是這一整個(gè)過(guò)程。另外導(dǎo)師們的課題組活躍的學(xué)術(shù)風(fēng)氣、學(xué)術(shù)觀點(diǎn)與為人上的坦誠(chéng)也深深的感染了作者，使作者獲得了太多的啟發(fā)，在此特表深深謝意！ 在課題研究的整個(gè)過(guò) 程中黃艷玲 老師一直給予了 我 悉心的指導(dǎo)與幫助。這是世界上最早的交通信號(hào)燈。 信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。為此，我們采用模擬方式進(jìn)行說(shuō)明。本設(shè)計(jì)采用一主干道（南北方向），一從干道（東西方向）的路口，即主干道的通行時(shí)間為從干道的 2 倍。南北 方向 紅燈