[優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)精品]基于單片機(jī)的交通燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-資料下載頁(yè)
2024-10-13 09:36本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】帶動(dòng)傳統(tǒng)控制日新月異。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往。補(bǔ)單片機(jī)在某些方面的不足。片8255A設(shè)計(jì)的交通燈控制器的實(shí)現(xiàn)方法。文章首先介紹了單片機(jī)的相關(guān)情況和發(fā)。硬件設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn)過(guò)程，最后從系統(tǒng)安全性角度出發(fā)設(shè)計(jì)了看門狗控制電路。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。各種信號(hào)燈的含義作了規(guī)定。和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路?？趦?nèi)行駛的車輛和過(guò)人行橫道的行人優(yōu)先通行。黃燈是警告信號(hào)，面對(duì)黃燈的車輛不能越過(guò)停車。線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時(shí)可以進(jìn)入交叉路口。片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。8051共有4096個(gè)8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。
【正文】 要考慮系統(tǒng)可靠性的設(shè)計(jì)，以滿足系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)苛刻環(huán)境下的正常運(yùn)行，而“看門狗”則是系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的重要一環(huán)。在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，所謂的“看門狗”是指在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中通過(guò)軟件或硬件方式在一定的周期內(nèi)監(jiān)控單片機(jī)或其他 CPU 的 運(yùn)行情況。如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到來(lái)自單片機(jī)或其他 CPU 的觸發(fā)信號(hào)，則系統(tǒng)會(huì)強(qiáng)制復(fù)位，以保證系統(tǒng)在受到干擾時(shí)仍能夠維持正常的工作狀態(tài)。在單 片機(jī)系統(tǒng)中，看門狗的設(shè)計(jì)一般采用硬件和軟件結(jié)合兩種方式。 軟件看門狗 軟件看門狗是利用單片機(jī)片內(nèi)閑置的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器單元作為看門狗，在單片機(jī)程序中適當(dāng)?shù)牟迦氡O(jiān)控指令，當(dāng)程序出現(xiàn)異常或進(jìn)入死循環(huán)時(shí)，利用軟件將程序計(jì)數(shù)器 PC賦予初始值，強(qiáng)制性的使程序重新開(kāi)始運(yùn)行。 使用軟件看門狗的具體實(shí)現(xiàn)方法如下。 (1)首先在初始化程序中設(shè)置好定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的方式控制寄存器 (TMOD) 和 定時(shí)時(shí)間的初值，并開(kāi)中斷。 (2)根據(jù)定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間，在主程序中按一定的間隔插入復(fù)位定時(shí)器的指令，既插入監(jiān)控指令，兩條指令間的時(shí)間間隔應(yīng)該小于 定時(shí)時(shí)間，否則看門狗將發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作。 (3)在定時(shí)器的中斷服務(wù)程序中設(shè)置一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令，將程序計(jì)數(shù)器 PC 轉(zhuǎn)移到初始化程序的入口。 軟件看門狗的最大特點(diǎn)是無(wú)須外加硬件電路，經(jīng)濟(jì)性好。當(dāng)然，如果片內(nèi)的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器被占用，就需要尋求其他的設(shè)計(jì)方式了。 硬件看門狗 專用硬件看門狗是指一些集成化的或集成在單片機(jī)內(nèi)的專用看門狗電路，它實(shí)際上是一個(gè)特殊的定時(shí)器，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，發(fā)出溢出脈沖。從實(shí)現(xiàn)角度上看，該方式是一種軟件與片外專用電路相結(jié)合的技術(shù)，硬件電路連接好后，在程序中適當(dāng)?shù)夭迦胍恍┛撮T狗復(fù)位的指令，保 證程序正常運(yùn)行時(shí)看門狗不溢出。而當(dāng)程序運(yùn)行異常時(shí)，看門狗超時(shí)發(fā)出溢出脈沖，通過(guò)單片機(jī)的 RESET 引腳使單片機(jī)復(fù)位。這種方式中，看門狗能否可靠有效地工作，與硬件組成及軟件的控制策略都有密切的關(guān)系。目前常用的集成看門狗電路很多，如 MAX705~70 MAX813L、 X5043/5045 等。 看門狗電路可以分為內(nèi)看門狗和外看門狗?？撮T狗電路是指看門狗的硬件電路基于單片機(jī)的交通燈控制器的研究與設(shè)計(jì) 17 包含在單片機(jī)內(nèi)部，如 Microchip 的 16C5x 系列， MOTOROLA 的 68C05 系列， 51 內(nèi)核中比較典型的有 Atmel 公司的 AT89C55WD、 AT89S8252， Winbond 公司的 W77E58，SST 公司的 SST89C58 以及 Philips 公司 87 系列的多種型號(hào)的單片機(jī)等。 對(duì)于沒(méi)有看門狗定時(shí)器的單片機(jī)或是認(rèn)為內(nèi)部看門狗不可靠時(shí)，可以采用外部看門狗定時(shí)器。外部看門狗電路既可以用專用看門狗芯片，也可由普通芯片實(shí)現(xiàn)。 這里，以專用芯片 MAX692 作為外部看門狗的電路。 MAX692 是微系統(tǒng)監(jiān)控電路芯片，具有后備電池切換、掉電判別、看門狗監(jiān)控等功能。其封裝和引腳說(shuō)明如圖 10 所示。 VOUT VBATT VCC RESET GND WDI PFI /PFD 圖 10 MAX692 封裝和引腳 VOUT：電源輸出引腳。 VCC：接電源引腳，電源供電 ~。 GND：接地。 PFI：電池故障輸入。 /PFO：電池故障輸出。 WDI：監(jiān)視器輸入引腳。 /RESET：復(fù)位輸出引腳，低電平有效。 VBATT：后備電池輸入端。 MAX692 在本文的單片機(jī)系統(tǒng)中的具體使用方法和電路原理圖如圖 11 所示。 MAX692 電路原理圖 如圖 其中 WDI 是看門狗監(jiān)測(cè)輸入腳，接到 CPU 的一個(gè)專用 I/O口或一個(gè)總線上。 /RESET 是復(fù)位信號(hào)輸出腳，接到 CPU 的復(fù)位輸入腳。 MAX692 的 WDI 定時(shí)周期是 ，復(fù)位脈沖寬度是 200ms。如 果 WDI 保持高或低超過(guò)看門狗定時(shí)周期（ ）， /RESET 端將發(fā)生 200ms 的負(fù)脈沖使 CPU 復(fù)位 MAX692 1 2 3 4 5 6 7 8 基于單片機(jī)的交通燈控制器的研究與設(shè)計(jì) 18 圖 11 MAX692 電路原理圖 7 結(jié)論 本系統(tǒng)就是充分利用了 8031 和 8255 芯片的 I/O 引角， 采用 MCS51 系列單片機(jī) Intel8031 和可編程并行 I/O 接口芯片 8255A 為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量通過(guò) 8031 芯片的 P1 口設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能；為了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠采用了 MAX629“ 看門狗 ” 芯片，避免了系統(tǒng)因?yàn)樗罊C(jī)而停止工作的情況發(fā)生；顯示時(shí)間直接通過(guò) 8255 的 PA、 PB輸出；交通燈信號(hào)通過(guò) PC口輸出；交通燈的點(diǎn)亮采用 VT 雙向晶閘管來(lái)控制，直接采用 220V 交流電源驅(qū)動(dòng)， 系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便、 實(shí)用性強(qiáng) 、 操作簡(jiǎn)單 、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便。系統(tǒng)不足之處不能控制車的左、右轉(zhuǎn)、以及自動(dòng)根據(jù)車流改變紅綠燈時(shí)間等。這是由于本身地理位子以及車流量情況所定，如果有需要可以設(shè)計(jì)擴(kuò)充原系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn) 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問(wèn)題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在單片機(jī)的基本原理、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程，以及在常用編程設(shè)計(jì)思路技巧（特別是匯編語(yǔ)言）的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為合 格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。 基于單片機(jī)的交通燈控制器的研究與設(shè)計(jì) 19 致謝 首先感謝我的導(dǎo)師蔣烈輝教授和何紅旗講師，感謝他們?cè)谖艺麄€(gè)畢業(yè)實(shí)習(xí)階段所給予我的關(guān)心、幫助和指導(dǎo)。導(dǎo)師學(xué)識(shí)淵博、經(jīng)驗(yàn)豐富、要求嚴(yán)格、使我受益匪淺。他們科學(xué)的思維方法、崇高的敬業(yè)精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度以及對(duì)我各方面的幫助，使我終生難忘。 感謝我的搭檔職保平、于洋，感謝你們?cè)趯W(xué)習(xí)、生活上給我的幫助和鼓勵(lì)，我所有的進(jìn)步都與你們是分不開(kāi)的。在與大家的交流與討論中，我學(xué)到了很多東西，對(duì)我課題的進(jìn)展有很大的幫助。 在此向所有曾支持和幫助我的人表示深深的謝意！ 基于單片機(jī)的交通燈控制器的研究與設(shè)計(jì) 20 參考文獻(xiàn) [1]胡漢才 .單片機(jī)原理及其接口技術(shù) [M]. 北京：清華大學(xué)出版， 1996 [2]付家才 . 單片機(jī)控制工程實(shí)踐技術(shù) [M]. 北京 ：化學(xué) 工業(yè)出版社 ， [3]潘新民 .微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) [M].北京：人民郵電 出版社 ， [4]余錫存 曹國(guó)華 .單片機(jī)原理及接口技術(shù) [M].陜西 :西安電子科技大學(xué)出版社 , [5]雷麗文 等 .微機(jī)原理與接口技術(shù) [M].北京：電子工業(yè)出版社，
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