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正文內(nèi)容

基于8051單片機自動控制交通燈系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)

2024-07-25 00:51 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 工作狀態(tài),執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制,同時將時間數(shù)據(jù)倒計時輸入到LED數(shù)碼管上實時顯示。在此過程中還要實時捕捉違規(guī)檢測和緊急按鍵信號,以達到對異常狀態(tài)進行實時控制的目的。急停按鍵和違規(guī)檢測隨時調(diào)用中斷。在模式選擇上,若為自動模式,將不斷調(diào)用車流量檢測模塊對車流量進行檢測統(tǒng)計,到達一定時間將修正通行時間一滿足不同路況的需要。 第三章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計實現(xiàn)本設(shè)計要求的具體功能,可以選用AT89C52單片機及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng),12個發(fā)光二極管分成4組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號燈指示模塊,8個LED東西南北各兩個構(gòu)成倒計時顯示模塊,車流量檢測傳感器采集流量數(shù)據(jù),光敏傳感器捕獲違規(guī)信號,若干按鍵組成時間設(shè)置和模式選擇按鈕和緊急按鈕等,以及用1個蜂鳴器進行報警。本系統(tǒng)以單片機為核心,組成一個集車流量采集、處理、自動控制為一身的閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電路由車流量檢測電路、單片機、違規(guī)檢測電路,狀態(tài)燈,LED顯示,按鍵,蜂鳴器組成。其中P0,P1,用于送顯兩片LED數(shù)碼管,P2用于控制紅綠黃發(fā)光二極管,XTAL1和XTAL2接入晶振時鐘電路,REST引腳接上復(fù)位電路,/東西時間設(shè)置鍵J,,/返回鍵F。系統(tǒng)上電或手動復(fù)位之后,系統(tǒng)等待模式選擇設(shè)置鍵按下,模式分兩種:紅綠燈時間自動和紅綠燈時間設(shè)置。若此時F鍵按下,則設(shè)置為自動模式,若此時按下的是S鍵,則設(shè)置為時間設(shè)置模式,依次按S若干次,J鍵若干次可設(shè)置好兩個方向的紅綠燈時間,再按F鍵確認。其實這個過程就是將存儲時間值的寄存器進行設(shè)置,以及標志是否要進行車流量檢測及調(diào)整。接下來,系統(tǒng)必須先顯示狀態(tài)燈及LED數(shù)碼管,將狀態(tài)碼值送顯P2口,將要顯示的時間值的個位和十位分別送顯P0和P1口,在此同時以50ms為周期,用軟件方法計時1秒,到達1s就要將時間值減1,刷新LED數(shù)碼管。時間到達一個狀態(tài)所要全部時間,則要進行下一狀態(tài)判斷及銜接,并裝入次狀態(tài)的相應(yīng)狀態(tài)碼值以及時間值,當然,還要開啟兩個外部中斷,其一為違規(guī)信號或禁停信號輸入,一旦信號有效,中斷開始,進入中斷服務(wù)子程序,開啟蜂鳴器禁止全部通行,當按下F鍵,中斷結(jié)束返回。其二為車流量檢測信號輸入,若檢測到車輛經(jīng)過,進入相應(yīng)的中斷子程序,將存儲車流量的寄存器加1,然后中斷結(jié)束返回。每滿一個狀態(tài)循環(huán)周期,若為自動模式,則須將檢測到的車流量數(shù)據(jù)處理一次,判斷兩個方向的交通輕重緩急狀況,再調(diào)整下次狀態(tài)循環(huán)的紅綠燈時間,以達到自動控制的目的。如圖(圖31)所示。圖31基于單片機的交通燈控制系統(tǒng)電路圖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,就相當于輸出端6引腳通過一個電阻接到了8腳上。相對于后面的連接電路來書,其為高電平。,來控制輸出6引腳的電平,達到電壓耦合的隔離的作用。車流量檢測電路如下圖(圖32)所示。圖32 車流量檢測電路基于光電隔離的作用,再加上撥斷開關(guān)和LED,為了避免干擾信號,可以加入光電耦合器。如圖所示,當開關(guān)狀態(tài)如圖所示時,LED點亮,同時低電平被單片機捕獲。當開關(guān)撥下時LED熄滅,同時高點平被單片機捕獲,這樣單片機通過捕獲的電平狀態(tài)做出相應(yīng)的控制,與LED的狀態(tài)即車流量的狀態(tài)互相配合協(xié)調(diào)。LED顯示屏作為大型顯示設(shè)備的一種,具有亮度高、價格低、壽命長、維護簡便等優(yōu)點。LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)簡單,分為七段和八段兩種形式,也有共陽和共陰之分。以八段共陽管為例,它有8個發(fā)光二極管(比七段多一個發(fā)光二極管,用來顯示SP,即點),每個發(fā)光二極管的陽極連在一起,如圖(圖33)所示。這樣,一個LED數(shù)碼管就有I根位選線和8根段選線,要想顯示一個數(shù)值,就要分別對它們的高低電平來加以控制。為方便起見,本文主要討論共陽八段LED數(shù)碼顯示管,其他類形的顯示管與其類似。圖33 LED數(shù)碼管LED 燈的顯示原理:通過同名管腳上所加電平的高低來控制發(fā)光二極管是否點亮而顯示不同的字形,如 DP,G,F,E,D,C,B,A全亮顯示為8,采用共陽極連接驅(qū)動代碼,代碼表如下表(表31)所示。表31 驅(qū)動代碼表顯示數(shù)值DP,G,F,E,D,C,B,A驅(qū)動代碼011010000C0H111111001F9H210100100A4H310110000B0H41001100199H51001001092H61000001082H711111000F8H81000000080H91001000090H相應(yīng)在程序軟件上,可以通過調(diào)用程序給定的秒值經(jīng)過特定計算算出需要顯示的個位和十位,然后有DPTR調(diào)取LEDMAP的代碼。LED8段數(shù)碼管的設(shè)置為每個方位上的一對2為顯示器。四個方位上總共用8個LED接在單片機的IO口上。雖然路口不一樣,但是顯示的時間在數(shù)字上是一樣的,所以兩邊連接的IO口是對稱的。如圖(圖34)所示,其中A,B分別是P0,P1的網(wǎng)絡(luò)標號。圖34 LED連接圖(1)發(fā)光二極管根據(jù)本設(shè)計的特點,紅綠燈的顯示不可少,紅綠燈的顯示采用普通的發(fā)光二極管。每個方向上設(shè)置紅綠黃燈,總共4組。如果東西紅燈亮,那南北方向就是綠燈亮,反之亦然,所以在硬件上連接圖上也是對稱分布的,如下圖(圖35)所示:圖35 信號燈的連接(2)按鍵控制本設(shè)計設(shè)置了有3個鍵:。每個按鍵一端接地,另一端接上拉電阻。低電平有效,當按鍵按下端口接地,單片機捕獲到低電平,從而知道相應(yīng)的輸入信息。如下圖(圖36)所示。圖36 按鍵示意 第四章 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計全部控制程序?qū)嶋H上分為若干模塊:鍵盤設(shè)置處理程序,狀態(tài)燈控制程序,LED顯示程序,消抖動延時程序,次狀態(tài)判斷及處理程序,緊?;蜻`規(guī)判斷程序,中斷服務(wù)子程序,車流量計數(shù)程序,紅綠燈時間調(diào)整程序等。整個軟件程序方面主要分兩大部分:按鍵處理程序和50ms掃描程序。流程圖如圖(圖41)所示。 圖41系統(tǒng)總的流程圖首先程序不斷掃描模式設(shè)置鍵,分別記為:S鍵,J鍵,,低電平有效,按鍵順序是指定的,若直接按F鍵,則為自動調(diào)整模式,然后進入下一程序;若先按S鍵,再按J鍵,F(xiàn)鍵則為設(shè)置時間模式,然后進入下一程序。程序的開始要判斷是否有鍵按下,可以不斷將S鍵值和F鍵值相與,與值為1
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