[優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計精品]基于單片機的交通燈控制器的設(shè)計與實現(xiàn)-資料下載頁
2025-10-04 09:36本頁面
【導(dǎo)讀】帶動傳統(tǒng)控制日新月異。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機往往。補單片機在某些方面的不足。片8255A設(shè)計的交通燈控制器的實現(xiàn)方法。文章首先介紹了單片機的相關(guān)情況和發(fā)。硬件設(shè)計及其實現(xiàn)過程，最后從系統(tǒng)安全性角度出發(fā)設(shè)計了看門狗控制電路。信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。各種信號燈的含義作了規(guī)定。和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路。口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車。線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時可以進入交叉路口。片機微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。8051共有4096個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，也可以當同步移位器使用。
【正文】 要考慮系統(tǒng)可靠性的設(shè)計，以滿足系統(tǒng)在現(xiàn)場苛刻環(huán)境下的正常運行，而“看門狗”則是系統(tǒng)可靠性設(shè)計的重要一環(huán)。在一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，所謂的“看門狗”是指在系統(tǒng)設(shè)計中通過軟件或硬件方式在一定的周期內(nèi)監(jiān)控單片機或其他 CPU 的 運行情況。如果在規(guī)定的時間內(nèi)沒有收到來自單片機或其他 CPU 的觸發(fā)信號，則系統(tǒng)會強制復(fù)位，以保證系統(tǒng)在受到干擾時仍能夠維持正常的工作狀態(tài)。在單 片機系統(tǒng)中，看門狗的設(shè)計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片內(nèi)閑置的定時器 /計數(shù)器單元作為看門狗，在單片機程序中適當?shù)牟迦氡O(jiān)控指令，當程序出現(xiàn)異?；蜻M入死循環(huán)時，利用軟件將程序計數(shù)器 PC賦予初始值，強制性的使程序重新開始運行。 使用軟件看門狗的具體實現(xiàn)方法如下。 (1)首先在初始化程序中設(shè)置好定時器 /計數(shù)器的方式控制寄存器 (TMOD) 和 定時時間的初值，并開中斷。 (2)根據(jù)定時器的定時時間，在主程序中按一定的間隔插入復(fù)位定時器的指令，既插入監(jiān)控指令，兩條指令間的時間間隔應(yīng)該小于 定時時間，否則看門狗將發(fā)生錯誤動作。 (3)在定時器的中斷服務(wù)程序中設(shè)置一條無條件轉(zhuǎn)移指令，將程序計數(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是無須外加硬件電路，經(jīng)濟性好。當然，如果片內(nèi)的定時器 /計數(shù)器被占用，就需要尋求其他的設(shè)計方式了。 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內(nèi)的專用看門狗電路，它實際上是一個特殊的定時器，當定時時間到時，發(fā)出溢出脈沖。從實現(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?shù)夭迦胍恍┛撮T狗復(fù)位的指令，保 證程序正常運行時看門狗不溢出。而當程序運行異常時，看門狗超時發(fā)出溢出脈沖，通過單片機的 RESET 引腳使單片機復(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的交通燈控制器的研究與設(shè)計 17 包含在單片機內(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 系列的多種型號的單片機等。 對于沒有看門狗定時器的單片機或是認為內(nèi)部看門狗不可靠時，可以采用外部看門狗定時器。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)測輸入腳，接到 CPU 的一個專用 I/O口或一個總線上。 /RESET 是復(fù)位信號輸出腳，接到 CPU 的復(fù)位輸入腳。 MAX692 的 WDI 定時周期是 ，復(fù)位脈沖寬度是 200ms。如 果 WDI 保持高或低超過看門狗定時周期（ ）， /RESET 端將發(fā)生 200ms 的負脈沖使 CPU 復(fù)位 MAX692 1 2 3 4 5 6 7 8 基于單片機的交通燈控制器的研究與設(shè)計 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 Intel8031 和可編程并行 I/O 接口芯片 8255A 為中心器件來設(shè)計交通燈控制器，實現(xiàn)了能根據(jù)實際車流量通過 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)因為死機而停止工作的情況發(fā)生；顯示時間直接通過 8255 的 PA、 PB輸出；交通燈信號通過 PC口輸出；交通燈的點亮采用 VT 雙向晶閘管來控制，直接采用 220V 交流電源驅(qū)動， 系統(tǒng)設(shè)計簡便、 實用性強 、 操作簡單 、程序設(shè)計簡便。系統(tǒng)不足之處不能控制車的左、右轉(zhuǎn)、以及自動根據(jù)車流改變紅綠燈時間等。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)計擴充原系統(tǒng)來實現(xiàn) 通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在單片機的基本原理、單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設(shè)計思路技巧（特別是匯編語言）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)。 基于單片機的交通燈控制器的研究與設(shè)計 19 致謝 首先感謝我的導(dǎo)師蔣烈輝教授和何紅旗講師，感謝他們在我整個畢業(yè)實習(xí)階段所給予我的關(guān)心、幫助和指導(dǎo)。導(dǎo)師學(xué)識淵博、經(jīng)驗豐富、要求嚴格、使我受益匪淺。他們科學(xué)的思維方法、崇高的敬業(yè)精神、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度以及對我各方面的幫助，使我終生難忘。 感謝我的搭檔職保平、于洋，感謝你們在學(xué)習(xí)、生活上給我的幫助和鼓勵，我所有的進步都與你們是分不開的。在與大家的交流與討論中，我學(xué)到了很多東西，對我課題的進展有很大的幫助。 在此向所有曾支持和幫助我的人表示深深的謝意！ 基于單片機的交通燈控制器的研究與設(shè)計 20 參考文獻 [1]胡漢才 .單片機原理及其接口技術(shù) [M]. 北京：清華大學(xué)出版， 1996 [2]付家才 . 單片機控制工程實踐技術(shù) [M]. 北京 ：化學(xué) 工業(yè)出版社 ， [3]潘新民 .微型計算機控制技術(shù) [M].北京：人民郵電 出版社 ， [4]余錫存 曹國華 .單片機原理及接口技術(shù) [M].陜西 :西安電子科技大學(xué)出版社 , [5]雷麗文 等 .微機原理與接口技術(shù) [M].北京：電子工業(yè)出版社，
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