基于單片機交通燈的設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-20 21:19 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 行與禁止，形象直觀。紅色LED亮?xí)r禁止通行標志，綠色LED燈亮?xí)r表示此時禁止通行，提醒行人站在原地等候。 主干道單獨時間設(shè)置功能當(dāng)主干道方向的車輛過多發(fā)生堵塞，正常的信號燈時序?qū)菇煌顩r更加惡化。本設(shè)計添加了主次干道單獨時間設(shè)置功能，交警可按需求設(shè)置綠燈的點亮?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，那么交警可以對信號燈進行手動控制，按下緊急情況處理鍵，通過軟件使所有紅燈亮，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)的自動狀態(tài)。 本系統(tǒng)使用數(shù)碼管完成倒計時顯示功能。以南北方向為例，數(shù)碼管顯示的數(shù)值從綠燈的設(shè)置時間最大值往下減，每秒鐘減1，一直減到0。然后又從紅燈的設(shè)置時間最大值往下減，一直減到0。接下來又顯示綠燈時間，如此循環(huán)。系統(tǒng)共有4 個兩位的LED 數(shù)碼管，分別放置在模擬交通燈控制板上的四個路口。因為四個方向的數(shù)碼管應(yīng)該顯示同樣的內(nèi)容，所以可以把它們同樣對待。也就是說各個方向的數(shù)碼管個位（把數(shù)碼管第二位定義為個位，第一位定義為十位）用一根信號線控制，十位用另一根信號線控制。這里采用動態(tài)顯示。單片微機(SingleChip Microputer)簡稱為單片機。它在一塊芯片上集中成了中央處理單元CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、定時/計數(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系列單片機在我國得到了廣泛的應(yīng)用，是單片機的主流系列，軟硬件應(yīng)用設(shè)計資料豐富齊全。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)的獨立CPU。因此本設(shè)計采用AT89S52單片機作為系統(tǒng)的控制器件，這是因為AT89S52是目前應(yīng)用比較廣泛的MCS51系列兼容單片機作為主控制器。AT89S52單片機的主要性能特點：u 與MCS51系列單片機產(chǎn)品兼容。u 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器，1000次擦寫周期。u 全靜態(tài)操作：0~33Hz。u 三級加密程序存儲器。u 32個可編程I/O口線，3個16位定時器/定時器，8個中斷源。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，看門狗定時器。u 雙數(shù)據(jù)指針和掉電標識符。電源、時鐘信號以及復(fù)位電路時單片機工作的基本條件，缺一不可。AT89S52單片機系統(tǒng)的基本工作電路包括電源電路、時鐘電路、復(fù)位電路?？驁D如圖6：單片機AT89S52電源電路時鐘電路復(fù)位電路圖6 單片機控制系統(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。供電電源可由開關(guān)電源提供，即能滿足。（2）、時鐘電路模塊的設(shè)計單片機的時鐘信號用來為單片機芯片內(nèi)部的各種操作提供時間基準。時鐘電路為單片機產(chǎn)生時鐘脈沖序列，作為單片機工作的時間基準，典型的晶體振蕩頻率為12MHz。MCS51系列單片的時鐘信號可以由兩種方式產(chǎn)生：一種是內(nèi)部時鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路；另一種方式為外部時鐘方式。由于AT89S52單片機芯片內(nèi)有時鐘振蕩電路，因此本系統(tǒng)單片機采用內(nèi)部時鐘方式，只要在單片機的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內(nèi)部產(chǎn)生時鐘信號脈沖信號，具體電路設(shè)計如圖7所示：圖7單片機系統(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)計中選擇12MHz。（3）、復(fù)位電路模塊設(shè)計 復(fù)位電路使單片機或系統(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個機器周期，單片機內(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七個小寫字母表示。 七段顯示組合與數(shù)字對照表（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：共陽極型和共陰極型。LED優(yōu)點：亮度高、字形清晰，工作電壓低（~3V）、體積小、可靠性高、壽命長，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：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電源電路為了達到對紅綠燈的時間控制，需要對道路上的車流量進行檢測。當(dāng)前比較流行的車流量檢測器件，是一種自感式的車輛傳感器。其工作原理是當(dāng)車輛經(jīng)過傳感器時，引起其自感的變化，考慮到單片機系統(tǒng)的便利性，本次設(shè)計用一種手動的操作方式，即車流量的檢測電路用撥斷開關(guān)代替。其基本思路為：當(dāng)車流量大時，有撥斷開關(guān)送出一個高電平。另外，再單片機和坡度按開關(guān)之間加了光電隔離。下面叫簡紹光電隔離，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：，且能時發(fā)光二極管正常發(fā)光時，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引腳通過一個電阻接到了8腳上。相對于后
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