【正文】 年來(lái)席卷全球市場(chǎng)的機(jī)械音樂(lè)盒的最大魅力也許就在于它能將抽象的音樂(lè)凝固成具象的藝術(shù)品成為人們表達(dá)美好情感追思逝去歲月的最佳選擇吧 Abstract This paper is the use of SCM and WAVE6000 programming software programming and PROTEUS SCM simulation software such as electrical and electronic knowledge with WAVE6000 programming software programming with PROTEUS SCM simulation software simulation Finally production in kind will be downloaded to a genuine process of SCM the use of I O for a certain frequency of the square drive buzzer a different tone so as to play music at least three pieces each of not less than the first 30 seconds WAVE6000 to software programming and simulation software to PROTEUS analysis debugging as the design provides a convenient fast way for us to save the design time Keywords MCU Traffic lights Control System AT89C51 摘 要 2 Abstract 3 第 1 章 概述 5 11 交通燈介紹 5 12 交通燈的發(fā)展和現(xiàn)狀 6 121 交通燈的歷史 6 122 交通燈的發(fā)展現(xiàn)狀和前景 7 123 發(fā)展前景 8 13 交通燈設(shè)計(jì)的思路 9 14 交通燈設(shè)計(jì)的難點(diǎn) 9 15 交通燈設(shè)計(jì)的目的 10 16 單片機(jī)交通燈設(shè)計(jì)的意義 10 17 本章小結(jié) 10 第 2 章 總體設(shè)計(jì) 11 21 設(shè)計(jì)方案 11 22 具體要求 12 23 本章小結(jié) 14 第 3 章 芯片的選擇和介紹 14 31 MCS51 系列單片機(jī)簡(jiǎn)介 14 32 單片機(jī)的選擇 15 33 AT89S51 介紹 16 331 AT89S51 的由來(lái) 16 332 AT89S51 芯片介紹 16 333 AT89S51 與 AT89C51 區(qū)別 20 第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 21 41 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 411 系統(tǒng)方框圖 21 412 電路工作原理 22 42 電源電路 22 43 單片機(jī)最小系統(tǒng) 23 44 數(shù)碼管顯示部分 24 45 信號(hào)燈部分 26 46 鍵盤(pán)部分 27 461 按鍵開(kāi)關(guān) KFT 28 462 輕觸開(kāi)關(guān) FS6601H 28 47 本章小結(jié) 28 第 5 章 系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā) 29 51 軟件系統(tǒng)介紹 29 52 編程語(yǔ)言的選擇 29 53 系統(tǒng)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境 29 54 系統(tǒng)程序解析 31 541 主程序 31 542 鍵盤(pán)掃描程序 35 543 中斷程序 42 5431 定時(shí)器 1s 中斷 42 5432 看門(mén)狗中斷 45 5433 重設(shè)時(shí)間中斷 45 544 倒計(jì)時(shí)顯示程序 47 545 交通燈顯示程 序 52 546 看門(mén)狗程序 53 55 本章小結(jié) 53 第 6 章 系統(tǒng)仿真及硬件制作 54 61 仿真的必要性 54 62 系統(tǒng)仿真工具 54 63 系統(tǒng)仿真過(guò)程 55 631 原理圖的繪制 55 632 程序的調(diào)入 57 633 仿真結(jié)果與分析 57 64 硬件模型的制作和調(diào)試 62 641 硬件制作的意義 62 642 硬件制作所需器件 62 643 硬件制作 63 644 硬件調(diào)試出現(xiàn)問(wèn)題及解決方法 63 645 本章小結(jié) 64 第 7 章 結(jié)論與展望 65 參考文獻(xiàn) 66 致謝 67 附錄 68 附錄一 程序源代碼 68 附錄二 PROTEUS 電路圖 80 附錄三 外文原文 81 附錄四 外文原文翻譯 95 第 1 章 概述 11 交通燈介紹 交通指揮燈是非裔美國(guó)人加萊特摩根在 1923 年發(fā)明的此前鐵路交通已經(jīng)使用自動(dòng)轉(zhuǎn)換的燈光信號(hào)有一段時(shí)間了但是由于火車(chē)是按固定的時(shí)刻表以單列方式運(yùn)行的而且火車(chē)要停下來(lái)不是很容易因此鐵路上使用的信號(hào)只有一種命令通行公路交通的紅綠燈則不一樣它的職責(zé)在很大程度上是要告訴汽車(chē)司機(jī)把車(chē)輛停下來(lái)那時(shí)的交通燈只有紅綠兩色經(jīng)改良后再增加一盞黃色的燈紅燈表示停止黃燈表示準(zhǔn)備綠燈則表示通行其實(shí)用這三色作交通訊號(hào)和人的視覺(jué) 機(jī)能結(jié)構(gòu)和心理反應(yīng)有關(guān) 我們的視網(wǎng)膜含有桿狀和三種錐狀感光細(xì)胞桿狀細(xì)胞對(duì)黃色的光特別敏感三種錐狀細(xì)胞則分別對(duì)紅光綠光及藍(lán)光最敏感由于這種視覺(jué)結(jié)構(gòu)人最容易分辨紅色與綠色雖然黃色與藍(lán)色也容易分辨但因?yàn)檠矍驅(qū)λ{(lán)光敏感的感光細(xì)胞較少所以分辨顏色還是以紅綠色為佳 顏色也有活動(dòng) activity 的含意要表達(dá)熱或劇烈的話最強(qiáng)是紅色其次是黃色綠色則有較冷及平靜的含意因此人們常以紅色代表危險(xiǎn)黃色代表警覺(jué)綠色代表安全 而且由于紅光的穿透力最強(qiáng)其他顏色的光很容易被散射在霧天里就不容易看見(jiàn)而紅光最不容易被散射即使空氣能 見(jiàn)度比較低也容易被看見(jiàn)不會(huì)發(fā)生事故所以我們用紅色表示禁止道路交通信號(hào)燈是交通安全產(chǎn)品中的一個(gè)類(lèi)別是為了加強(qiáng)道路交通管理減少交通事故的發(fā)生提高道路使用效率的一種重要工具適用于十字丁字等交叉路口由道路交通信號(hào)控制機(jī)控制指導(dǎo)車(chē)輛和行人安全有序地通行 交通信號(hào)燈的種類(lèi)有機(jī)動(dòng)車(chē)道信號(hào)燈人行橫道信號(hào)燈非機(jī)動(dòng)車(chē)道信號(hào)燈方向指示信號(hào)燈移動(dòng)式交通信號(hào)燈太陽(yáng)能閃光警告信號(hào)燈收費(fèi)站天棚信號(hào)燈 從最早的手牽皮帶到 20世紀(jì) 50年代的電氣控制從采用計(jì)算機(jī)控制到現(xiàn)代化的電子定時(shí)監(jiān)控交通信號(hào)燈在科學(xué)化自動(dòng)化上不斷地更新發(fā)展和完善 目前設(shè)計(jì)交通燈的方案有很多有應(yīng)用 CPLD 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈控制器方法有應(yīng)用PLC 實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有應(yīng)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)的方法目前國(guó)內(nèi)的交通燈一般設(shè)在十字路門(mén)在醒目位置用紅綠黃三種顏色的指示燈加上一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示計(jì)時(shí)器來(lái)控制行車(chē)對(duì)于一般情況下的安全行車(chē)車(chē)輛分流尚能發(fā)揮作用但根據(jù)實(shí)際行車(chē)過(guò)程中出現(xiàn)的情況還存在以下缺點(diǎn) 1．兩車(chē)道的車(chē)輛輪流放行時(shí)間相同在十字路口經(jīng)常一個(gè)車(chē)道為主干道車(chē)輛較多放行時(shí)間應(yīng)該長(zhǎng)些另一車(chē)道為副干道車(chē)輛較少放行時(shí)間應(yīng)該短些 2．兩條干道的紅綠時(shí)間不能隨時(shí)間的改變而修改未考慮急 車(chē)強(qiáng)通譬如消防車(chē)執(zhí)行緊急任務(wù)時(shí)兩車(chē)道都應(yīng)等待消防車(chē)通過(guò) 1．．太陽(yáng)能交通燈白天吸收太陽(yáng)能晚上發(fā)光屬當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)前景廣闊工作時(shí)間長(zhǎng) 陽(yáng)光下充電 4 小時(shí)可工作 60H 長(zhǎng)時(shí)間陰雨天均可正常工作 可具體測(cè)試 ．新式的紅綠燈能將闖紅燈的人拍照下來(lái)犯事的司機(jī)不久就會(huì)收到罰款單有的紅綠燈還具備監(jiān)測(cè)車(chē)輛行駛速度的功能． LED 發(fā)光二極管是近年來(lái)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的一種新型光源具有耗電小電流只有 1020mA 亮度高光強(qiáng)可達(dá)上萬(wàn) mcd 體積小直徑最小可達(dá) 3mm 重量輕一顆發(fā)光二極管僅重零點(diǎn)幾克壽命長(zhǎng)平均壽命 10萬(wàn)小時(shí)等優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)已逐步代替白熾燈低壓 鹵鎢燈制作道路交通信號(hào)燈實(shí)用性強(qiáng)操作簡(jiǎn)單 15 交通燈設(shè)計(jì)的目的 本課題的研究目標(biāo)就是運(yùn)用單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)一套控制系統(tǒng)來(lái)完成十字路口車(chē)輛通行的控制并設(shè)計(jì)一套硬件來(lái)進(jìn)行交通路口的實(shí)際模擬從而達(dá)到路口車(chē)輛有秩序的通行行人安全通過(guò)的目的 16 單片機(jī)交通燈設(shè)計(jì)的意義 今年隨著機(jī)動(dòng)車(chē)輛的發(fā)展給城市交通帶來(lái)巨大壓力而十字路口成為了交通網(wǎng)中通行能力的隘口和交通事故的多發(fā)源為保證交通安全防止交通阻塞交通燈在大多城市得到了廣泛應(yīng)用 傳統(tǒng)的交通信號(hào)燈一般采用電子線路和繼電器控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜可靠性低體積大故障率高并且我國(guó)傳統(tǒng)的定周期控制和 各路口的獨(dú)立控制方法在解決這些問(wèn)題時(shí)效果并不是很好越來(lái)越多的證據(jù)表明簡(jiǎn)單地?cái)U(kuò)大道路基礎(chǔ)設(shè)施并不能解決交通阻塞問(wèn)題這要求在現(xiàn)有道路條件下提高交通控制和管理水平合理使用現(xiàn)有交通設(shè)施充分發(fā)揮其能力更加靈活有效的提高道路的利用率 基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)不僅電路簡(jiǎn)單成本低體積小最重要的是它的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期短并且可以在完成基本控制功能的基礎(chǔ)上添加很多附加功能完善對(duì)路口的控制更加智能化如果需要升級(jí)只需重新刷一遍程序即可如果需要進(jìn)行實(shí)時(shí)控制傳感器部分也容易實(shí)現(xiàn)具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益 17 本章小結(jié) 本章首先對(duì)交通燈做了簡(jiǎn)單的介紹然 后介紹了交通燈的發(fā)展歷史現(xiàn)狀和趨勢(shì)本章下半部分對(duì)基于單片機(jī)交通燈設(shè)計(jì)的思路進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析確定了課題研究的目的和意義 第 2 章 總體設(shè)計(jì) 21 設(shè)計(jì)方案 南北東西兩干道交于一個(gè)十字路口如圖 21 所示各干道有一組紅黃綠三色的指示燈指揮車(chē)輛和行人安全通行紅燈亮禁止通行綠燈亮允許通行黃燈亮提示人們注意紅綠燈的狀態(tài)即將切換且黃燈燃亮?xí)r間為南北東西兩干道的公共停車(chē)時(shí)間 對(duì)于一個(gè)交通燈路口來(lái)說(shuō)能在最短時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大的車(chē)流量就算達(dá)到最佳性能按照一般的規(guī)律一個(gè)十字路口可以分為主干道和支干道各干道的放行時(shí)間根據(jù)實(shí)際車(chē)流量來(lái)設(shè)定主干 道的放行時(shí)間大于支干道的時(shí)間我們?cè)O(shè)定值時(shí)也應(yīng)以此為參考 設(shè)南北道比東西道的車(chē)流量大十字路口的東西向南北向各有一組紅綠燈和一個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng) 時(shí)鐘系統(tǒng)由兩個(gè) LED 數(shù)碼管組成 用于顯示紅綠燈的時(shí)間 圖 21 十字路口模擬圖 22 具體要求 1 初始時(shí)東西方向亮紅燈南北方向亮綠燈 2 然后南北向路口綠燈亮 38s 后轉(zhuǎn)黃燈亮 2s 再轉(zhuǎn)紅燈亮 20s 3 相應(yīng)地東西向紅綠燈工作順序?yàn)榧t燈亮 40s 后轉(zhuǎn)綠燈亮 18s 再轉(zhuǎn)黃燈亮2s 以此進(jìn)行循環(huán) 4 如果發(fā)生緊急事件 則按下按鈕 此時(shí)東西南北向都亮紅燈還可以各個(gè)方向單獨(dú)通行 5 時(shí)鐘采用倒計(jì)時(shí) 方式顯示 即各燈亮?xí)r 時(shí)鐘為點(diǎn)亮的最大時(shí)間 以后每 1s 顯示數(shù)據(jù)減 1 直到減為 0 以后指示燈再進(jìn)行變換 6 高峰時(shí)各方向通行時(shí)間縮短南北方向 30s 東西方向 10s 7 所有的時(shí)間設(shè)置都可以根據(jù)車(chē)流量實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整 總之本設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的功能除了典型的交通燈功能之外只要功能還有 全部禁行全部通行南北方向通行東西方向通行高峰控制各方向各時(shí)段通行時(shí)間自定義手動(dòng)復(fù)位等 正常時(shí)段倒計(jì)時(shí)顯示轉(zhuǎn)化見(jiàn)表 21 南北方向 東西方向 序號(hào) 狀態(tài) 序號(hào) 狀態(tài) 1 綠燈亮38 秒紅黃燈滅 1 紅燈亮 40 秒綠黃燈滅 2 黃燈亮 2 秒紅綠燈滅 3 紅燈亮 20 秒綠黃燈滅 2 綠燈亮 18 秒紅黃燈滅 3 黃燈亮 2 秒紅綠燈滅 回到狀態(tài) 1 回到狀態(tài) 1 表 21 正常時(shí)段轉(zhuǎn)換表 高峰時(shí)段倒計(jì)時(shí)顯示轉(zhuǎn)換表見(jiàn)表 22 南北方向 東西方向 序號(hào) 狀態(tài) 序號(hào) 狀態(tài) 1 綠燈亮28 秒紅黃燈滅 1 紅燈亮 30 秒綠黃燈滅 2 黃燈亮 2 秒紅綠燈滅 3 紅燈亮 10 秒綠黃燈滅 2 綠燈亮 8 秒紅黃燈滅 3 黃燈亮 2 秒紅綠燈滅 回到狀態(tài) 1 回到狀態(tài) 1 表 22 高峰時(shí)段轉(zhuǎn)換表 注具體操作方法 自定義各方向通行時(shí)間時(shí)按設(shè)定時(shí)間鍵開(kāi)始設(shè)定通過(guò)高峰控制鍵控制 當(dāng)前設(shè)定的時(shí)間是正常時(shí)段的還是高峰時(shí)段的高電平為正常時(shí)段低電平為高峰時(shí)段通過(guò)選擇方向鍵選擇當(dāng)前設(shè)定的時(shí)間是南北方向的還是東西方向的高電平為南北方向低電平為東西方向通過(guò)時(shí)間加一鍵使當(dāng)前時(shí)間加 1 當(dāng)確定當(dāng)前設(shè)定的時(shí)間為所想要設(shè)置的時(shí)間時(shí)按確定設(shè)時(shí)鍵可以確定要結(jié)束設(shè)置時(shí)按設(shè)定結(jié)束可以結(jié)束設(shè)置 23 本章小結(jié) 本章首先介紹了設(shè)計(jì)的方案即在四個(gè)路口均有交通燈信號(hào)顯示部分和倒計(jì)時(shí)顯示并根據(jù)有主次干道在設(shè)計(jì)時(shí)需使主干道通行時(shí)間長(zhǎng)次干道通行時(shí)間短軟件設(shè)計(jì)要根據(jù)此思路來(lái)設(shè)定數(shù)碼管顯示時(shí)間 另外為了使設(shè)計(jì)更加智能化后半部分中的具體 要求又添加了很多附加功能如東西南北單獨(dú)通行全通全禁自由設(shè)定通行時(shí)間手動(dòng)復(fù)位的功能 第 3 章 芯片的選擇和介紹 31 MCS51 系列單片機(jī)簡(jiǎn)介 單片機(jī)系統(tǒng)是本監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分?jǐn)?shù)據(jù)的處理以及對(duì)試驗(yàn)設(shè)備的控制都由其來(lái)完成單片微型計(jì)算機(jī) SingleChip Microputer簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)它是在一塊芯片內(nèi)集成了計(jì)算機(jī)的組成單元包括中央處理 CPUCentral Processing Unit 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAMRandom Access Memory 只讀存儲(chǔ)器 ROMRead Only Memory 定時(shí)器計(jì)數(shù)器以及 IOInputOutput 等主要的計(jì)算機(jī)部件雖然單片機(jī)只是一個(gè)芯片但它具有微機(jī)系統(tǒng)的組成和功能特征可謂麻雀雖小五臟俱全單片機(jī)經(jīng)歷了 4位單片機(jī) 8位低檔單片機(jī) 8 位高檔單片機(jī) 16 位單片機(jī)等各個(gè)階段現(xiàn)在正向高性能高速度高集成度大容量多功能低功耗加強(qiáng) I0 能力及結(jié)構(gòu)兼容的 32 位和雙 CPU 方向發(fā)展 從 MCS48 單片機(jī)發(fā)展到如今的新一代單片機(jī)大致經(jīng)歷了三代如以 Intel 位單片機(jī)為例這三代的劃分大致如下一代以 MCS