基于單片機(jī)交通燈的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-07-20 21:19 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 行與禁止，形象直觀。紅色LED亮?xí)r禁止通行標(biāo)志，綠色LED燈亮?xí)r表示此時(shí)禁止通行，提醒行人站在原地等候。 主干道單獨(dú)時(shí)間設(shè)置功能當(dāng)主干道方向的車輛過(guò)多發(fā)生堵塞，正常的信號(hào)燈時(shí)序?qū)?huì)使交通狀況更加惡化。本設(shè)計(jì)添加了主次干道單獨(dú)時(shí)間設(shè)置功能，交警可按需求設(shè)置綠燈的點(diǎn)亮?xí)r間，該措施可在一定程度緩減短暫的交通壓力。在十字交通路口常出現(xiàn)的緊急情況，若不及時(shí)處理將形成不良隱患。比如，交道口的行人有緊急情況發(fā)生，那么交警可以對(duì)信號(hào)燈進(jìn)行手動(dòng)控制，按下緊急情況處理鍵，通過(guò)軟件使所有紅燈亮，路口車輛禁行，行人通行，直至緊急情況結(jié)束后再轉(zhuǎn)成常規(guī)的自動(dòng)狀態(tài)。 本系統(tǒng)使用數(shù)碼管完成倒計(jì)時(shí)顯示功能。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0。然后又從紅燈的設(shè)置時(shí)間最大值往下減，一直減到0。接下來(lái)又顯示綠燈時(shí)間，如此循環(huán)。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。因?yàn)樗膫€(gè)方向的數(shù)碼管應(yīng)該顯示同樣的內(nèi)容，所以可以把它們同樣對(duì)待。也就是說(shuō)各個(gè)方向的數(shù)碼管個(gè)位（把數(shù)碼管第二位定義為個(gè)位，第一位定義為十位）用一根信號(hào)線控制，十位用另一根信號(hào)線控制。這里采用動(dòng)態(tài)顯示。單片微機(jī)(SingleChip Microputer)簡(jiǎn)稱為單片機(jī)。它在一塊芯片上集中成了中央處理單元CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)和多功能輸入/輸出I/O口,如并行口I/O、串行口I/O和轉(zhuǎn)換A/D等。MCS51系列單片機(jī)在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用，是單片機(jī)的主流系列，軟硬件應(yīng)用設(shè)計(jì)資料豐富齊全。為了提高指令的執(zhí)行速度和效率，采用了面向控制的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的獨(dú)立CPU。因此本設(shè)計(jì)采用AT89S52單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制器件，這是因?yàn)锳T89S52是目前應(yīng)用比較廣泛的MCS51系列兼容單片機(jī)作為主控制器。AT89S52單片機(jī)的主要性能特點(diǎn)：u 與MCS51系列單片機(jī)產(chǎn)品兼容。u 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，1000次擦寫(xiě)周期。u 全靜態(tài)操作：0~33Hz。u 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器。u 32個(gè)可編程I/O口線，3個(gè)16位定時(shí)器/定時(shí)器，8個(gè)中斷源。u 全雙工UART串行通道，低功耗空閑和掉電模式。u 掉電后中端可喚醒，看門(mén)狗定時(shí)器。u 雙數(shù)據(jù)指針和掉電標(biāo)識(shí)符。電源、時(shí)鐘信號(hào)以及復(fù)位電路時(shí)單片機(jī)工作的基本條件，缺一不可。AT89S52單片機(jī)系統(tǒng)的基本工作電路包括電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路?？驁D如圖6：?jiǎn)纹瑱C(jī)AT89S52電源電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路圖6 單片機(jī)控制系統(tǒng)基本硬件組成方框圖（1）、電源電路電源電路模塊為系統(tǒng)板上的其他模塊提供+5V電源。供電電源可由開(kāi)關(guān)電源提供，即能滿足。（2）、時(shí)鐘電路模塊的設(shè)計(jì)單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來(lái)為單片機(jī)芯片內(nèi)部的各種操作提供時(shí)間基準(zhǔn)。時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，作為單片機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)，典型的晶體振蕩頻率為12MHz。MCS51系列單片的時(shí)鐘信號(hào)可以由兩種方式產(chǎn)生：一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路；另一種方式為外部時(shí)鐘方式。由于AT89S52單片機(jī)芯片內(nèi)有時(shí)鐘振蕩電路，因此本系統(tǒng)單片機(jī)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，只要在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體和微調(diào)電容，就構(gòu)成自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)脈沖信號(hào)，具體電路設(shè)計(jì)如圖7所示：圖7單片機(jī)系統(tǒng)硬件電路原理圖 圖中電容CC2的作用的是穩(wěn)定頻率和快速起振，其值為5~30pF,在此選擇30pF；~12MHz之間選擇，本設(shè)計(jì)中選擇12MHz。（3）、復(fù)位電路模塊設(shè)計(jì) 復(fù)位電路使單片機(jī)或系統(tǒng)中的其他部件處于某種確定的狀態(tài)。當(dāng)在MCS51系列單片的RST引腳處引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器周期，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作。復(fù)位操作有兩種基本形式：一種是上電復(fù)位，另一位是按鍵復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用按鍵復(fù)位方式。A、七段數(shù)碼顯示器：七段發(fā)光線段分別用a、b、c、d、e、f、g七個(gè)小寫(xiě)字母表示。 七段顯示組合與數(shù)字對(duì)照表（表中“L”表示低電位，“H”表示高電位）B、LED數(shù)碼管：半導(dǎo)體數(shù)碼管又稱LED數(shù)碼管，是一種廣泛使用的顯示器件。LED有兩種：共陽(yáng)極型和共陰極型。LED優(yōu)點(diǎn)：亮度高、字形清晰，工作電壓低（~3V）、體積小、可靠性高、壽命長(zhǎng)，響應(yīng)速度極快。C、液晶分段數(shù)碼顯示器：利用液態(tài)晶體的光學(xué)特性做成的顯示器； 優(yōu)點(diǎn)：工作電壓低、耗電省和成本低廉等。圖8液晶分段數(shù)碼顯示器圖9鍵盤(pán)及狀態(tài)顯示 電源用5V直流電壓直接供電。圖10電源電路為了達(dá)到對(duì)紅綠燈的時(shí)間控制，需要對(duì)道路上的車流量進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)前比較流行的車流量檢測(cè)器件，是一種自感式的車輛傳感器。其工作原理是當(dāng)車輛經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)，引起其自感的變化，考慮到單片機(jī)系統(tǒng)的便利性，本次設(shè)計(jì)用一種手動(dòng)的操作方式，即車流量的檢測(cè)電路用撥斷開(kāi)關(guān)代替。其基本思路為：當(dāng)車流量大時(shí)，有撥斷開(kāi)關(guān)送出一個(gè)高電平。另外，再單片機(jī)和坡度按開(kāi)關(guān)之間加了光電隔離。下面叫簡(jiǎn)紹光電隔離，以TLP550為例。TLP550是日本東芝公司生產(chǎn)的一款光耦，該光耦沒(méi)有和基極連接，適合與再噪聲比較大的環(huán)境中應(yīng)用。TLP550的工作原理如下：，且能時(shí)發(fā)光二極管正常發(fā)光時(shí)，控制的發(fā)光二極管發(fā)光，使得輸出端的光敏二極管導(dǎo)通。這樣輸出端的基極相當(dāng)于與8引腳連接，其電平為高，使得三極管導(dǎo)通。由于5引腳接地，這樣輸出端6叫就為低電平。再實(shí)際使用中。，輸出端三極管就不到同，就相當(dāng)于輸出端6引腳通過(guò)一個(gè)電阻接到了8腳上。相對(duì)于后
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