基于單片機(jī)交通燈的設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2024-08-03 21:19本頁面
【正文】 夠用，故選擇方案二。下面考慮了兩種電源方案。該方案的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡明扼要，節(jié)約成本；缺點(diǎn)是輸出功率不高，不能驅(qū)動數(shù)碼管。故選擇第二種方案。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方框總圖如圖2所示： 開關(guān)電源單片機(jī)AT89S52LED數(shù)碼管顯示模塊按鍵輸入東西南北十字路口LED數(shù)碼管工作狀態(tài)顯示LED數(shù)碼管顯示模塊LED數(shù)碼管顯示模塊LED數(shù)碼管顯示模塊紅、綠、黃LED狀態(tài)指示燈圖2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方框總圖3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，要考慮的方方面面很多，除了實(shí)現(xiàn)交通燈基本功能以外，主要還要考慮如下幾個(gè)因素：①系統(tǒng)穩(wěn)定度；；②器件的通用性或易選購性；③ 軟件編程的易實(shí)現(xiàn)性；④系統(tǒng)其它功能及性能指標(biāo)；因此硬件設(shè)計(jì)至關(guān)重要。圖3基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)原理本設(shè)計(jì)以單片機(jī)AT89S52為控制核心，采用模塊化設(shè)計(jì)，共分以下幾個(gè)功能模塊：單片機(jī)控制系統(tǒng)、鍵盤及狀態(tài)顯示、行車方向指示、行人通行指示和倒計(jì)時(shí)模塊等。它由單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等組成。u 行人通行指示采用兩支紅、綠LED發(fā)光管，用兩種顏色指示放行與禁止，形象直觀，簡潔明了。通過鍵盤可設(shè)置：緊急情況發(fā)生時(shí)的交通燈狀態(tài)控制、主干道通行時(shí)間等，人機(jī)界面非常友好。其交通口模擬仿真結(jié)果如圖4所示圖 4交通口模擬仿真圖友好的人機(jī)界面、靈活的控制方式、優(yōu)化的物理結(jié)構(gòu)以及豐富的功能是本設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)。主要指示燈有紅、綠、黃三種顏色。在直行狀態(tài)變?yōu)檗D(zhuǎn)彎狀態(tài)時(shí)結(jié)束前5秒鐘，黃燈閃爍直至結(jié)束。綠燈1亮表示直行，綠燈2亮表示允許轉(zhuǎn)彎行駛，紅色則表示禁止通行。行人通行時(shí)間為1分鐘，行人通行指示選用紅、綠LED發(fā)光管，用兩種顏色指示放行與禁止，形象直觀。 主干道單獨(dú)時(shí)間設(shè)置功能當(dāng)主干道方向的車輛過多發(fā)生堵塞，正常的信號燈時(shí)序?qū)菇煌顩r更加惡化。在十字交通路口常出現(xiàn)的緊急情況，若不及時(shí)處理將形成不良隱患。 本系統(tǒng)使用數(shù)碼管完成倒計(jì)時(shí)顯示功能。然后又從紅燈的設(shè)置時(shí)間最大值往下減，一直減到0。系統(tǒng)共有4 個(gè)兩位的LED 數(shù)碼管，分別放置在模擬交通燈控制板上的四個(gè)路口。也就是說各個(gè)方向的數(shù)碼管個(gè)位（把數(shù)碼管第二位定義為個(gè)位，第一位定義為十位）用一根信號線控制，十位用另一根信號線控制。單片微機(jī)(SingleChip Microputer)簡稱為單片機(jī)。MCS51系列單片機(jī)在我國得到了廣泛的應(yīng)用，是單片機(jī)的主流系列，軟硬件應(yīng)用設(shè)計(jì)資料豐富齊全。因此本設(shè)計(jì)采用AT89S52單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制器件，這是因?yàn)锳T89S52是目前應(yīng)用比較廣泛的MCS51系列兼容單片機(jī)作為主控制器。u 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器，1000次擦寫周期。u 三級加密程序存儲器。u 全雙工UART串行通道，低功耗空閑和掉電模式。u 雙數(shù)據(jù)指針和掉電標(biāo)識符。AT89S52單片機(jī)系統(tǒng)的基本工作電路包括電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路。供電電源可由開關(guān)電源提供，即能滿足。時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，作為單片機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)，典型的晶體振蕩頻率為12MHz。由于AT89S52單片機(jī)芯片內(nèi)有時(shí)鐘振蕩電路，因此本系統(tǒng)單片機(jī)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，只要在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體和微調(diào)電容，就構(gòu)成自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘信號脈沖信號，具體電路設(shè)計(jì)如圖7所示：圖7單片機(jī)系統(tǒng)硬件電路原理圖 圖中電容CC2的作用的是穩(wěn)定頻率和快速起振，其值為5~30pF,在此選擇30pF；~12MHz之間選擇，本設(shè)計(jì)中選擇12MHz。當(dāng)在MCS51系列單片的RST引腳處引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器周期，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作。本設(shè)計(jì)采用按鍵復(fù)位方式。 七段顯示組合與數(shù)字對照表（表中“L”表示低電位，“H”表示高電位）B、LED數(shù)碼管：半導(dǎo)體數(shù)碼管又稱LED數(shù)碼管，是一種廣泛使用的顯示器件。LED優(yōu)點(diǎn)：亮度高、字形清晰，工作電壓低（~3V）、體積小、可靠性高、壽命長，響應(yīng)速度極快。圖8液晶分段數(shù)碼顯示器圖9鍵盤及狀態(tài)顯示 電源用5V直流電壓直接供電。當(dāng)前比較流行的車流量檢測器件，是一種自感式的車輛傳感器。其基本思路為：當(dāng)車流量大時(shí)，有撥斷開關(guān)送出一個(gè)高電平。下面叫簡紹光電隔離，以TLP550為例。TLP550的工作原理如下：，且能時(shí)發(fā)光二極管正常發(fā)光時(shí)，控制的發(fā)光二極管發(fā)光，使得輸出端的光敏二極管導(dǎo)通。由于5引腳接地，這樣輸出端6叫就為低電平。輸出端三極管就不到同，就相當(dāng)于輸出端6引腳通過一個(gè)電阻接到了8腳上。來控制輸出6引腳的電平，達(dá)到電壓耦合的隔離的作用。圖11 車流量檢測電路基于光電隔離的作用，再加上撥斷開關(guān)和LED，為了避免干擾信號，可以加入光電耦合器。當(dāng)開關(guān)撥下時(shí)LED熄滅，同時(shí)高點(diǎn)平被單片機(jī)捕獲，這樣單片機(jī)通過捕獲的電平狀態(tài)做出相應(yīng)的控制，與LED的狀態(tài)即車流量的狀態(tài)互相配合協(xié)調(diào)。但是，用于受到條件的限制，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中只是使用了普通光敏二極管。違規(guī)檢測電路如下圖12所示。所以在設(shè)計(jì)中將光敏二極管直接連到了電源上。當(dāng)光敏二極管關(guān)閉時(shí)，三極管的基極為低電平，基極與發(fā)射基之間的電壓為零，三極管關(guān)斷，檢測口的電壓為高電平?；诖司涂梢詸z測是否有違規(guī)車輛了。整個(gè)軟件程序方面主要分兩大部分：按鍵處理程序和50ms掃描程序。圖13 系統(tǒng)總流程圖首先是按鍵處理程序，89C52通過對IO掃描，確定是否有鍵按下，再判斷具體是那個(gè)鍵按下，根據(jù)鍵值跳轉(zhuǎn)到按鍵處理程序。設(shè)置過后進(jìn)入50ms掃描程
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