【導讀】者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。所以，如何采用合適。門亟待解決的主要問題。因此，本文就是利用自動控制技術(shù)和單片機技術(shù)設(shè)計一。主要以單片機AT89C51控制器為主，一是控制74LS164移位寄存。人為控制通行方向。實驗證明，用此方案設(shè)計的交通燈控制系統(tǒng)，性能穩(wěn)定，功。能完善，實用性強，值得推廣。

　　

【正文】 是哪一位數(shù)碼管有效，顯示亮的數(shù)碼管。靜態(tài)掃描方式的特點是每個數(shù)碼管的段選接一個 8位數(shù)據(jù)線來保持顯示的字碼，每當送入一個字形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止?？紤]到良好監(jiān)測和控制的目的，本次設(shè)計采用靜態(tài)掃描方式。 靜態(tài)掃描，一個七段的 LED 就需占用一個 I/O 接口， LED 太多 I/O 端口不夠用，因此 用在 LED 使用不多的情況下，如果想要靜態(tài)顯示較多的 LED需要一些串行輸入并行輸出的芯片，比如： 74LS6 74HC595。本次設(shè)計使用 8 個 LED， 74LS64南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計 22 移位寄存器 能 擴展 I/O 端口。 其中 A、 B（第 2 腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端， 2 個引腳按邏輯與運算規(guī)律輸入信號，共一個輸入信號時可并接。 S（第 8 腳）為時鐘輸入端，每一個時鐘信號的上升沿加到 S端時，移位寄存器移一位， 8 個時鐘脈沖過后， 8 位二進制數(shù)全部移入 74LS164 中。 R（第 9腳）為復位端，當 R=0時，移位寄存器各位復 0，只有當 R=1 時，時鐘脈沖才起作用。 QA…Q H（第36 和 1013 引腳）并行輸出端分別接 LED 顯示器的 adp 各段對應的引腳上。在給出了 8 個脈沖后，最先進入 74LS164 的第一個數(shù)據(jù)到達了最高位，再來一個脈沖，第一個脈沖就會從 最高位移出 。 靜態(tài)顯示電路由 8 個共陰極 LED 數(shù)碼管和 8 個 74LS164 構(gòu)成。 其連線如下圖 31： 31 LED 顯示模塊電路圖 紅、黃、綠三色信號燈電路模塊的設(shè)計 設(shè)在十字路口，分為東西向和南北向，在任一時刻只有一個方向通行，另一方向禁行，持續(xù)一定時間，經(jīng)過短暫的過渡時間，將通行禁行方向?qū)Q。其具體狀態(tài)如下圖所示。說明：黑色表示亮，白色表示滅。交通狀態(tài)從狀態(tài) 1 開始變換，直至狀態(tài) 4 然后循環(huán)至狀 1， 周而復始，即 交通狀態(tài)指示燈 如圖 31 所示：直至狀態(tài) 4 然后循環(huán)至狀態(tài) 1， 通過具體的路口交通燈狀 態(tài)的演示分析我們可以把這四個 狀態(tài)歸納如下： 南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計 23 （ 狀態(tài) 1） （ 狀態(tài) 2） （ 狀態(tài) 3） （ 狀態(tài) 4） 圖 31 交通狀態(tài) 狀態(tài) 1： 東西方向紅燈滅，同時綠燈亮，南北方向黃燈滅，同時紅燈亮。此狀態(tài)下，東西向禁止通行，南北向允許通行。 狀態(tài) 2： 東西方向綠燈滅，同時黃燈亮，南北方向紅燈亮。此狀態(tài)下，除了已經(jīng)正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換。 狀態(tài) 3： 南北方向紅燈滅，同時綠燈亮，東西方 向黃燈滅，同時紅燈亮。此狀態(tài)下，東西向允許通行，南北向禁止通行。 狀態(tài) 4： 南北方向綠燈滅，同時黃燈亮，東西方向紅燈亮。此狀態(tài)下，除了已經(jīng)正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換。 下面我們可以用圖表表示燈狀態(tài)和行止狀態(tài)的關(guān)系如下 ： 南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計 24 表 31 交通狀態(tài)及紅綠燈狀態(tài) 東西南北四個路口均有 雙色 LED 數(shù)碼顯示管 2 個，在任一個路口，遇紅燈禁止通行，轉(zhuǎn)綠燈允許通行，之后黃燈亮警告行止狀態(tài)將變換。狀態(tài)及紅綠燈狀態(tài)如表 31 所示。說明： 0 表示滅， 1 表示亮。 鍵盤電路的模塊電路的設(shè)計 將 I/O 口線的一部分作為行線，另一部分作為列線，按鍵設(shè)置在行線和列線的交叉點上，這就構(gòu)成了矩陣式鍵盤。矩陣式鍵盤中按鍵的數(shù)量可達行線數(shù) n乘以列線數(shù) m， 如本設(shè)計中 2行、 2列的矩陣鍵盤的按鍵數(shù)可以達到 4 個。 矩陣式鍵盤的工作原理 ： 從 上電路原理圖 圖可 見， 4 條 I／ O 口線分為 2 條行線和 2 條列線，按鍵設(shè)置在行線和列線交點上，即按鍵開關(guān)的兩端分別接在行線和列線上。行線通過一個電阻接到 +5V 電源上，在沒有鍵按下時，行線處于高電平狀態(tài)。 判斷是否有鍵按下的方法分下面幾步： (1) 向所有的列線 I／ O 口輸出低電平后，將行線的電平狀態(tài)讀人累加器 A中。若無鍵下，行線仍保持高電平狀態(tài)，若有鍵按下，行線至少應有一條為低電平。 (2) 確定有鍵按下后，求鍵碼。 求鍵碼的方法是：依次從一條列線上輸出低電平，然后檢查各行線的狀態(tài)，若全為高電平，說明該閉合鍵不在該列 ，若不全為 1，則說明閉合鍵在該列，且 狀態(tài) 1 狀態(tài) 3 狀態(tài) 4 狀態(tài) 6 東西向 禁行 等待變換 通行 等待變換 南北向 通行 等待變換 禁行 等待變換 東西紅燈 1 1 0 0 東西黃燈 0 0 0 1 東西綠燈 0 0 1 0 南北紅燈 0 0 1 1 南北綠燈 1 0 0 0 南北黃燈 0 1 0 0 南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計 25 在變?yōu)榈碗娖降男械慕稽c上。 在鍵盤處理程序中，每個鍵都被賦予了一個鍵號，由從列線 I／ O 口輸出的數(shù)據(jù)和從行線 I／ O口讀入的數(shù)據(jù)可以求出閉合鍵的鍵號。 電源電路 的設(shè)計 整個系統(tǒng)采用的電源電壓只需 +5V 電壓，將交流電經(jīng)變壓器變換為 15V 交流電，再用整流橋得到 ，采用不可調(diào)的 3 端穩(wěn)壓器件 LM7805將電源穩(wěn)定在 5V直流輸出。電源電路如圖 32 所示。 圖 32 電源電路 1 2 3 4 D17 BRIDGE C7 C6 C2 220uF C3 220uF IN 3 ADJ 1 OUT 2 U4 7805 R30 1K D18 15VAC +5V 南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計 26 第四章 調(diào)試步驟 . 調(diào)試過程和結(jié)果 采用先分別調(diào)試各單元模塊，調(diào)通后再進行整機調(diào)試的方法，提高調(diào)試效率。 1. 測試儀器 34401A——— 6 1/2 數(shù)字萬壓表 DS1150— 150MHZ——— 數(shù)字示波器 2. 硬件調(diào)試 （ 1）電源模塊：該模塊是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，主要為模擬電路。關(guān)鍵是測試輸出電壓 +5V， +12V， +15V 是否穩(wěn)定。測試中通過用電壓表測量后數(shù)據(jù)準確無誤而且沒有波動。 （ 2）光電隔離轉(zhuǎn)換模塊：這里主要是將外部高電壓的變化通過轉(zhuǎn)換成低電壓（ 0～ 5V） 變化來達到采樣的目的。在不與 ADS7824 芯片接通的情況下用電壓表測量光電隔離轉(zhuǎn)換器輸入輸出電壓，發(fā)現(xiàn)輸入端位 380V，輸出段也在 0～ 5V的范圍之內(nèi)，所以這一部分調(diào)試合格。 （ 3） PWM 波模塊： PWM 波頻率是否達到設(shè)計要求，輸出波形是否正常這都是非常重要的。在檢測中我們用到了 DS1150— 150MHZ——— 數(shù)字示波器來進行測量，測量結(jié)果為≈ 20KHZ，在允許誤差之內(nèi)。 采用 KEIL 在線仿真器進行仿真。由于元件精度的影響以及電子開關(guān)上的壓降，輸出的頻率與輸入電壓并非成準確的線性關(guān)系。 需用軟件進行線性化處理。系統(tǒng)程序采用分段 y=k(xb)處理，實現(xiàn)較高 精度。 南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計 27 總 結(jié) 此次設(shè)計交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計是一次重要的理論聯(lián)系實際的實踐活動。在實踐過程中學會了如何進行設(shè)計、如何將書本知識和實際生活聯(lián)系在一起并且還要了解當前這個學科發(fā)展的概況。 本次課設(shè)的主要任務(wù)是 利用自動控制技術(shù)和單片機技術(shù)制作一個十字路口交通信號燈的自動控制系統(tǒng)。 設(shè)計部分為硬件部分，最終達到設(shè)計的要求和目的。此次設(shè)計進一步了解了電力電子技術(shù)，并對單片機的外圍電路有了更深的認識。兩個月時間，是一個追求更高更深更廣的知識的 探索過程，是大學里所學知識的一次代表大會。不僅僅鍛煉了理論方面的能力，更鍛煉了動手方面的能力，是一次理論聯(lián)系實踐的難得的機會，正所謂在理論中實踐，再實踐中理論。掌握這種如何發(fā)現(xiàn)問題并解決問題能力人最終能使自身產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計 28 參考文獻 Data Sheet， 8bit Microcontroller With 8K Bytes Flash AT89C52。 全國大學生電子設(shè)計竟賽訓練教程，電子工業(yè)出版社， 2021年。 基于單片機的智能系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)，電子工業(yè)出版社， 2021年。 何立民， MCS51 系列單片機應用系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)配置與接口技術(shù)， 北京航空航天大學出版社， 2021。 李建忠，單片機原理及應用，西安電子科技大學出版社， 2021。 單片機實驗與實踐，周立功等，北京航空航天大學出版社， 2021 年 南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計 29 致 謝 本文從擬定題目到定稿， 歷時數(shù)周。在畢業(yè)論文即將完成之際，我想向曾經(jīng)給我?guī)椭椭С值娜藗儽硎局孕牡母兄x。 首先要向我的指導老師 朱杰斌 老師致以誠摯的謝意，在論文的寫作過程中 朱老師給了我許許多多的幫助和關(guān)懷。朱老師學識淵博、治學嚴謹，待人平易近人，在朱 老師的悉心指導中，我不僅學到了扎實的專業(yè)知識，也在怎樣處人處事等方面收益很多；同時也獲得了實踐鍛煉的機會。他嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、對我的嚴格要求以及為人處世的坦蕩將使我終身受益。 有時候也會遇到一些設(shè)計中的小問題，總會拿來請教自己周圍的同學，他們也很熱情地給與我很大的幫助，這樣 既解決了問題又節(jié)省了時間。還有很多我無法一一列舉姓名的師長和友人給了我指導和幫助，在此衷心的表示感謝，他們的名字我一直銘記在心！ 惶恐地承受諸位的恩惠，唯有乘風破浪，展翅高飛以求不負眾望 。 南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計 30 附頁： 電路圖