【正文】 大而且可以隨時的更新系統(tǒng)，進行不同狀態(tài)的組合。 河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計） 第 31 頁 共 58 頁 七、 結論 本次單片機課程設計的紅綠燈控制器結構簡單，操作方便，對優(yōu)化城市交通具有一定的意義。 整體電路檢測如圖二十二所示（電路圖正在調試南北綠燈的通行時間） 河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計） 第 30 頁 共 58 頁 軟件調試 程序的編寫采用的是 C 語言，用 C 語言設計主要優(yōu)點是編程比較簡單， C語言程序生成代 碼質量高 ,程序執(zhí)行效率高，并且適用范圍大 ,可移植性好 。 整體電路檢測 系統(tǒng)上電，燒進程序即可開始測試，觀測一個周期的顯示狀態(tài)是否正常，同時觀察倒計的計數是否正常。 將串口的和電路板上的接 口連接，將寫好的測試程序刷寫到芯片內，開電源即可測試。 數碼管顯示檢測 按照原理圖焊接好元件，然后燒寫一個讓數碼管從 0 顯示到 9 的程序。 紅綠燈顯示檢測 把紅黃綠燈按照原理圖焊接后，若燈不亮，檢測上拉電阻是否接到電源上； 如果已連接，則檢測各自引腳是否虛焊。 打開 STCISP 軟件，設置好后，先下載一個讓單片機的所有引腳均拉低的程河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計） 第 29 頁 共 58 頁 序，看是否能下載。 如果輸出的時 12V 的交流電，則檢測穩(wěn)壓芯片是否正常工作；如果得到 220V的交流電，則檢測變壓器是否正常工作；如果都正常工作，則說明電源模塊正常工作。 如果輸出的時 12V 的交流電，則檢測穩(wěn)壓芯片是否正常工作；如果得到 220V的交流電，則檢測變壓器是否正常工作；如果都正常工作，則說明電源模塊正常工作。 本系統(tǒng)軟硬件的設計完成后先經過仿真調試，才進行具體的硬件焊接部分，這樣能避免誤操作或設計不合理而帶來開發(fā)成本的不 必要的提高，而且還能提高系統(tǒng)開發(fā)的效率。由于硬件采用模塊化設計，所以調試的時候只需要調試各自的模塊即可，最后連在一起調試整個系統(tǒng)。定時器 0 主要通過計數產生 1 秒的定時時間，使數碼管按照每秒減 1的倒計時。 按鍵處理程序模塊流程圖如圖十八所示： 圖十七 閃爍顯示程 序模塊圖 圖十八 按鍵處理模塊流程圖 河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計） 第 26 頁 共 58 頁 定時器 0 和定時器 1 中斷模塊 在程序初始化的時候兩個定時器均工作于定時模式，定時器 1 主要完成長按鍵加十和減十的功能，定時器 0 則只要完成數碼管動態(tài)顯示時間間隔的定時功能。 閃爍顯示程序模塊如圖十七所示： 按鍵處理程序模塊 當設置按鍵被按第一下時，進入設置模塊，然后根據鍵盤掃描得到的鍵值轉向響應的處理程序，相應指示燈的點亮時間是增加還是減少，是增加（或減少）1 還是增加（或減少） 10，其中設置按鍵使用外部中斷 0。 數碼管顯示模塊的程序流程圖如十五所示： 圖十五 數碼管顯示程序流程圖 鍵盤掃描程序塊 在設置狀態(tài)下，啟動鍵盤掃描模塊，判斷是否有鍵被按下，是增加鍵還是減少鍵被按下，鍵被長按還是短按，還有鍵盤消抖功能。 整個軟件流程圖如圖十三所示： 主程序模塊 主要完成 RAM 清零，定時器 T0,T1 的設置，綠、黃燈的初值設定以及各子程序的調用。本系統(tǒng)軟件設計主要分為 4 個模塊，即主程序模塊、中斷子程序模塊、鍵盤掃描模塊、顯示模塊。由于電腦內部的電平為 TTL 電平，串口的電平為 CMOS 電平，因此必須轉接一個 TTLCMOS 電平 轉換芯片 — MAX232。平時工作時，只有定時器 0 工作，一但外部中斷 0 觸發(fā)，則激活定時器 1，開始設置初始化，當進中斷 0 次數標志位 flag 滿 5 次時，退出設置模式，進入倒計時模式。 SET 設置鍵接單片機的外部中斷 0 口 (引腳 )， UP 鍵對應端口定時 /計數器 (引腳 ) ,DOWN 對應端口定時 /計數器 1(引腳 )。只要該 I/O 口置低，該燈就能點亮 。例如，在某一時刻， k3 為低電平，其余選通信號為高電平，這時僅 k3 對應的數碼管顯示來自段信號端的數據，就必須使得 4 個選通信號 k1~k4 分別被單獨 選通，與此同時，在段信號輸入口加上希望在該對應數碼管上顯示的數據，于是隨著選通信河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計） 第 18 頁 共 58 頁 號的掃變，就能實現(xiàn)掃描顯示的目的。圖八是 4 位數碼掃描顯示電路， 4個數碼管分別由 4 個選通信號 k1~k4 來選擇。 河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計） 第 16 頁 共 58 頁 單片機最小系 統(tǒng)如圖四所示： 圖四 單片機最小系統(tǒng) 電源電路模塊 220V 的高電壓經過變壓器后得到 12V 交流電，經二極管整流成脈動直流電，經過電容濾波又經過 LM7805 穩(wěn)壓得到 5V的直流電供系統(tǒng)工作，電源的指示可以由一個發(fā)光二極管來實現(xiàn)， 2 個 100uF 的電容是起一個再次濾波的作用。 硬件設計 單片機最小系統(tǒng) 外加時鐘和復位電路 ,電路結構簡單 ,抗干擾能力強。 系統(tǒng)結構如圖二所示： 圖二 系統(tǒng)結構圖 紅綠燈控制器的總體的設計如圖三所示 河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計） 第 15 頁 共 58 頁 圖三 紅綠燈控制總體設計圖（可能看不清楚沒關系后面會分解出來） 從圖三可以看出整個設計圖。本系統(tǒng)包括電源模塊、時鐘、復位電路模塊，程序下載模塊，鍵盤接口模塊，數碼管和 LED 發(fā)光二極管顯示模塊。 第五次按“設置鍵”時，系統(tǒng)退出設置狀態(tài)，回到交通信號燈狀態(tài)，并且南北向先通行，東西向后通行。 第三次按“設置鍵”時，東西向的綠燈亮，東西向的數碼管顯示當前東西向的通行時間，并且按每秒 3 次的頻率閃爍，此時可以用“增加鍵”和“減少鍵”來改變東西向的通行時間。按一次“增加鍵”或“減少鍵”，數碼管的顯示時間增加 1 秒或減小 1 秒，長按“增加鍵”或“減少鍵”（按下的時間超過 1 秒鐘以上），則數碼管河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計） 第 13 頁 共 58 頁 顯示的時間按每秒鐘增加或減少 10 的速度快速變化。 通行時間的設置：當需要更改主、次干道的通行時間時，可以用“設置鍵、增加鍵、減少鍵”進行設置。 系統(tǒng)工作流程 接通電源時或系統(tǒng)復位后，系統(tǒng)按程序給定的時間工作，即南北向通行 40秒，東西向通行 25 秒，黃燈亮 3 秒。 假設南北方向為主干道，通行時間為 40 秒，東西方向是次干道，通行時間為 25 秒，黃燈點亮的時間均為 3 秒。 南 北 東 西 河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計） 第 12 頁 共 58 頁 往東和往西方向的信號一致，其工作方式與南北方向一樣，也采 用兩個數碼管來倒計時。 十字交叉路口的交通燈控制系統(tǒng)的結構如圖一所示： 圖一 十字交叉路口的交通燈控制系統(tǒng) 往南和往北的信號一致，即紅燈（綠燈或黃燈）同時亮或同時熄滅。具體的情況是：在正常的情況下，干道通行時間為 40 秒，其中左右彎道占時 5 秒，直道通行時間為 25 秒，其中左右彎道占時 5 秒，直道占時 20 秒。 總之，該軟件是一款集單片機和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。④具有強大河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計） 第 10 頁 共 58 頁 的 原理圖繪制功能。③提供軟件調試功能。②支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。它運行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 (SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是：①實現(xiàn)了單片機仿真和 SPICE 電路仿真相結合。通過一個集成開發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部份組合在一起。目標文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經 L51 連接定位生成絕對目標文件 (.ABS)。 Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發(fā)方案，可以完成編輯、編譯、連接、調試、仿真等整個開發(fā)流程。 河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計） 第 9 頁 共 58 頁 三、調試及仿真 調試軟件 —— Keil 簡介 Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢 。使用 3 個獨立按鍵，分別設置鍵、增加鍵和減少鍵，設置鍵選擇方向和指示燈，增加鍵增加指示燈亮的時間，減少河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計） 第 8 頁 共 58 頁 鍵減少指示燈亮的時間。 數碼管顯示模塊選擇方案 數碼管顯示直接使用單片機 I/O 口輸出，該方案的優(yōu)點是硬件方便實現(xiàn)，電路簡單；缺點是顯示數碼管需要較多的引腳數碼管段選需要 8 個引腳，位選需要4 個引腳，所以顯示數碼管共需要 12 個 引腳。 南北向和東西向各采用 2 個數碼管計時，對該方向的指示燈的點亮時間進行倒計時，最長計時范圍為 99 秒。 電源模塊選擇方案 采用變壓器控制模塊提供電源，將 220V 的電壓轉換為 12V 的低電壓，經過電容濾波后再經過 LM7805 穩(wěn)壓得到 5V的直流電供系統(tǒng)工作，該方案的優(yōu)點是系統(tǒng)簡明扼要，節(jié)約成本。本設計將程序結構模塊化處理，使程序的可讀性、可維護性和可移植性都得到進一步的提高。本設計的適用范圍是沒有考慮人行道的紅綠燈設計，也沒有考慮機動車輛拐向的紅綠燈設計，只考慮了機動車輛行駛的紅綠燈設計，而且通行時間和暫緩通行時間的范圍都是兩位數。各種交通控制方案，最終都要由紅綠燈控制器來實現(xiàn)。城市交通路口實現(xiàn)交通信號控制是城市交通管理現(xiàn)代化的基本標志之一，是提高交通管理效能的重要技術手段。并能用按鍵設置兩個方向的通行時河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計） 第 6 頁 共 58 頁 間（綠燈點亮的時間）和暫緩通行時間（黃燈點亮的時間），系統(tǒng)的工作符合一般交通燈控制要求。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。左右轉彎車輛都必須讓合法地正在路口內行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。 1968 年，聯(lián)合國《道路交通和道路標志信號協(xié)定》對各種信號燈的含義作了規(guī)定。紅外光束能把信號燈的紅燈延長一段時間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴音器來啟動紅綠燈，司機遇紅燈時按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。 1869 年 1 月 2 日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。 1868 年，英國機械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。 1858 年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍兩色的機械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。 關鍵字： 單片機 十字路口 交通燈 8031 河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計） 第 3 頁 共 58 頁 目 錄 一、引言 ................................................................................................. 5 設計背景及意義 .............................................................................................. 5 二 、設計論證方案 ................................................................................. 7 主控芯片選擇 .................................................................................................. 7 電源模塊選擇方案 ......................................................................................... 7 顯示模塊選擇方案 .................................................