基于單片機(jī)的交通燈控制電路設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、畢業(yè)論文畢業(yè)論文設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)論文題目：基于單片機(jī)的交通燈控制電路設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：董仁龍學(xué) 號(hào)：1114010205所在院系：電氣信息工程學(xué)院專業(yè)名稱：自動(dòng)化屆 次：2021 屆指導(dǎo)教師：井田目 錄摘 要： .11設(shè)計(jì)任務(wù)要求及目的 .2.2.2.22設(shè)計(jì)思路 .32.1 設(shè)計(jì)原理：.3.33交通燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) .4.4.5.8.84系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì) .115課程設(shè)計(jì)心得體會(huì) .126.參考文獻(xiàn) .137.附錄： .148.致謝 .19基于單片機(jī)的交通燈控制電路設(shè)計(jì) 學(xué)生：董仁龍指導(dǎo)老師：井田淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院摘要:實(shí)現(xiàn)這井然秩序靠的是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)的交通信號(hào)燈控制方式很多

2、。 本系統(tǒng)采用 MSC-51 系列單片機(jī) ATSC51 和可編程并行 I/O 接口芯片 80C51 為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，完成對(duì) A 、B 道上均有車輛要求通過時(shí)各自順時(shí)放行；在一道有車而另一道無車和有緊急車輛要求通過時(shí)，系統(tǒng)做出正確應(yīng)急控制。 本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來使用，本系統(tǒng)還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合加以完善。關(guān)鍵詞: MSC-51 系列單片機(jī) ATSC51；交通燈控制器；I/O 接口芯片1設(shè)計(jì)任務(wù)要求及目的1單片機(jī)最小系統(tǒng)的焊制并以其為核心，設(shè)計(jì)并制作一個(gè)交通燈控制系統(tǒng)。2按設(shè)計(jì)要求學(xué)習(xí)并使用

3、Proteus軟件繪制電路圖。3編寫相應(yīng)程序，按要求實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制。4已編寫的程序用Proteus仿真，對(duì)程序進(jìn)行反復(fù)測(cè)試。5按要求撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告。1A 通道和 B 通道上均有車輛要求通過時(shí)，A、B 通道輪流放行。A 通道放行 5 分鐘調(diào)試時(shí)改為 5 秒鐘 ，B 通道放行 4 分鐘調(diào)試時(shí)改為 4 秒鐘 。2一通道有車而另一通道無車實(shí)驗(yàn)時(shí)用開關(guān) K0 和 K1 控制 ，交通燈控制系統(tǒng)能立即讓有車道放行。3有緊急車輛要求通過時(shí)，系統(tǒng)要能禁止普通車輛通行，A、B 通道均為紅燈，緊急車由 K2 開關(guān)模擬，有緊急車時(shí) UINT0 為高電平。4綠燈轉(zhuǎn)換為紅燈時(shí)黃燈亮 1 秒鐘。1使學(xué)生根本了解電子元器，

4、并掌握各個(gè)器件對(duì)物理量的的識(shí)別和檢測(cè)方法。 2提高學(xué)生的動(dòng)手能力，并在實(shí)踐中穩(wěn)固升華理論知識(shí)。 3熟練掌握應(yīng)用相應(yīng)軟件如 Proteus 等對(duì)電路的設(shè)計(jì)和仿真。4在熟練掌握單片機(jī)的根本原理同時(shí)能將其應(yīng)用于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。提高學(xué)生的動(dòng)手能力和興趣，激發(fā)自主學(xué)習(xí)意識(shí)并在理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用中使創(chuàng)新意識(shí)得到培養(yǎng)。2設(shè)計(jì)思路2.1 設(shè)計(jì)原理：本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的道路交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要掌握 KEIL 及 Proteus等仿真軟件以及使用，在開始畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候我們要理解并熟練掌握單片機(jī)的根本原理和使用、開發(fā)技巧。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求選擇適宜的電子器件，根據(jù)所需要實(shí)現(xiàn)的功能編寫程序，之后進(jìn)行軟件仿真運(yùn)行聯(lián)

5、調(diào)，驗(yàn)證系統(tǒng)是否真正能完成相應(yīng)功能，完成預(yù)期效果。經(jīng)過方案比照篩選，可以選用 AT89C52 單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，12 個(gè)發(fā)光二極管分成 4 組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號(hào)燈指示模塊，8 個(gè) LED 東西南北各兩個(gè)構(gòu)成倒計(jì)時(shí)顯示模塊，車流量檢測(cè)傳感器采集流量數(shù)據(jù)，光敏傳感器捕獲違規(guī)信號(hào)，假設(shè)干按鍵組成時(shí)間設(shè)置和模式選擇按鈕和緊急按鈕等，以及用 1 個(gè)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。1溫度計(jì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)流程圖單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機(jī)直接控制信號(hào)燈的狀態(tài)變化，根本上可以指揮交通的具體通行，當(dāng)然，接入 LED 數(shù)碼管就可以顯示倒計(jì)時(shí)以提醒行使者，更具人性化。本系統(tǒng)在此根底上，參加了違規(guī)檢測(cè)電路和車流量

6、檢測(cè)電路為單片機(jī)采集數(shù)據(jù)，單片機(jī)對(duì)此進(jìn)行具體處理，及時(shí)調(diào)整控制指揮，為了超越視覺指揮的局限性，同時(shí)接上蜂鳴器，在聽覺上加強(qiáng)了指揮提醒作用。程序設(shè)計(jì)流程圖據(jù)圖 1 所示。單片機(jī)AT89S52紅黃綠信號(hào)燈8 級(jí) LED 數(shù)碼管顯示車流量傳感器最小系統(tǒng)外圍接口按鍵控制蜂鳴器圖示 1 設(shè)計(jì)流程圖3交通燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，組成一個(gè)集車流量采集、處理、自動(dòng)控制為一身的閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電路由車流量檢測(cè)電路、單片機(jī)、違規(guī)檢測(cè)電路，狀態(tài)燈，LED 顯示，按鍵，蜂鳴器組成。其中 P0，P1，用于送顯兩片 LED 數(shù)碼管，P2 用于控制紅綠黃發(fā)光二極管，XTAL1 和 XTAL2 接入晶

7、振時(shí)鐘電路，REST 引腳接上復(fù)位電路，P3.2 即INT1 接違規(guī)檢測(cè)電路和緊停東西時(shí)間設(shè)置鍵 J，P3.3 即 INT1 接車流量檢測(cè)電路，P3.6接南北時(shí)間設(shè)置鍵 S，P3.7 接自動(dòng)模式選擇返回鍵 F，P3.4 接蜂鳴器。AT89S52 是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k Bytes ISP 的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS -51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT8

8、9S52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89S52 具有如下特點(diǎn)：40 個(gè)引腳，8k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM ，32 個(gè)外部雙向輸入/輸出I/O口，5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2 層中斷嵌套中斷，2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2 個(gè) 全雙工串行通口,此外，AT89S52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下，CPU 暫停工作，而 RAM 定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷 系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDI

9、P、TQFP 和 PLCC 等三 種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。圖示 2 AT89S52 引腳圖系統(tǒng)上電或手動(dòng)復(fù)位之后，系統(tǒng)等待模式選擇設(shè)置鍵按下，模式分兩種：紅綠燈時(shí)間自動(dòng)和紅綠燈時(shí)間設(shè)置。假設(shè)此時(shí) F 鍵按下，那么設(shè)置為自動(dòng)模式，假設(shè)此時(shí)按下的是 S 鍵，那么設(shè)置為時(shí)間設(shè)置模式，依次按 S 假設(shè)干次，J 鍵假設(shè)干次可設(shè)置好兩個(gè)方向的紅綠燈時(shí)間，再按 F 鍵確認(rèn)。其實(shí)這個(gè)過程就是將存儲(chǔ)時(shí)間值的存放器進(jìn)行設(shè)置，以及標(biāo)志是否要進(jìn)行車流量檢測(cè)及調(diào)整。接下來，系統(tǒng)必須先顯示狀態(tài)燈及 LED 數(shù)碼管，將狀態(tài)碼值送顯 P2 口，將要顯示的時(shí)間值的個(gè)位和十位分別送顯 P0 和 P1 口，在此同時(shí)以 5

10、0ms 為周期，用軟件方法計(jì)時(shí) 1 秒，到達(dá) 1s 就要將時(shí)間值減 1，刷新 LED 數(shù)碼管。時(shí)間到達(dá)一個(gè)狀態(tài)所要全部時(shí)間，那么要進(jìn)行下一狀態(tài)判斷及銜接，并裝入次狀態(tài)的相應(yīng)狀態(tài)碼值以及時(shí)間值，當(dāng)然，還要開啟兩個(gè)外部中斷，其一為違規(guī)信號(hào)或禁停信號(hào)輸入，一旦信號(hào)有效，中斷開始，進(jìn)入中斷效勞子程序，開啟蜂鳴器禁止全部通行，當(dāng)按下 F 鍵，中斷結(jié)束返回。其二為車流量檢測(cè)信號(hào)輸入，假設(shè)檢測(cè)到車輛經(jīng)過，進(jìn)入相應(yīng)的中斷子程序，將存儲(chǔ)車流量的存放器加 1，然后中斷結(jié)束返回。每滿一個(gè)狀態(tài)循環(huán)周期，假設(shè)為自動(dòng)模式，那么須將檢測(cè)到的車流量數(shù)據(jù)處理一次，判斷兩個(gè)方向的交通輕重緩急狀況，再調(diào)整下次狀態(tài)循環(huán)的紅綠燈時(shí)間，

11、以到達(dá)自動(dòng)控制的目的。如圖 3 所示。圖 3 基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)電路圖圖 4 單片機(jī)小系統(tǒng)的根本組成及硬件圖為到達(dá)對(duì)紅綠燈的時(shí)間控制，需要對(duì)道路上的車流量進(jìn)行精確檢測(cè)。本次設(shè)計(jì)采用用一種手動(dòng)的操作方式，即車流量的檢測(cè)電路用撥斷開關(guān)來代替。其根本思路是：當(dāng)車流量大時(shí)，有撥斷開關(guān)送出一個(gè)高電平。另外，再單片機(jī)和坡度按開關(guān)之間加了光電隔離?；诠怆姼綦x的作用，再加上撥斷開關(guān)和 LED，為了防止干擾信號(hào)，可以參加光電耦合器。如圖，當(dāng)開關(guān)狀態(tài)如下圖時(shí)，LED 點(diǎn)亮，同時(shí)低電平被單片機(jī)捕獲。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)會(huì)做出相應(yīng)的控制，與 LED

12、 的狀態(tài)即車流量的狀態(tài)互相配合協(xié)調(diào)。電路上電后，進(jìn)入普通模式。按 K0 時(shí)，A 通道通車，按 K1 時(shí)，B 通道通車。按 K2時(shí)，所有道禁行，按恢復(fù)后，電路進(jìn)入普通模式。 圖 5 外圍電路工作原理及系統(tǒng)硬件圖圖 6 外圍電路工作原理軟件仿真圖4系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)全部控制程序?qū)嶋H上分為假設(shè)干個(gè)模塊：鍵盤設(shè)置處理程序，狀態(tài)燈控制程序，LED 顯示程序，消抖動(dòng)延時(shí)程序，次狀態(tài)判斷及處理程序，急?；蜻`規(guī)判斷程序，中斷效勞子程序，車流量計(jì)數(shù)程序，紅綠燈時(shí)間調(diào)整程序等。整個(gè)軟件程序方面主要分兩大局部：按鍵處理程序以及 50ms 掃描程序。流程圖如圖 6。圖 7 系統(tǒng)總的流程圖5課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)本次對(duì)交通燈

13、的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)單片機(jī)的設(shè)計(jì)有進(jìn)一步的了解，我發(fā)現(xiàn)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)就在于軟件算法的設(shè)計(jì)，需要有很巧妙的程序算法，這些只有我們?nèi)ピ囍隽?，才能真正的掌握，只學(xué)習(xí)理論有些東西是很難理解的并且意識(shí)到要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知識(shí)用到實(shí)際當(dāng)中，程序只有在經(jīng)常的寫與讀的過程中才能提高，這就是我在這次課程設(shè)計(jì)中的最大收獲。要設(shè)計(jì)一個(gè)電路總要先用仿真仿真成功之后才實(shí)際接線的。但是最后的成品卻不一定與仿真時(shí)完全一樣，因?yàn)?，再?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且，在仿真中無法成功的電路接法，在實(shí)際中因?yàn)樾酒旧淼奶匦远軌虺晒?。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。從本次實(shí)踐首

14、先，穩(wěn)固了單片機(jī)根底理論知識(shí)。這次課程設(shè)計(jì)主要是單片機(jī)設(shè)計(jì)的一些相關(guān)知識(shí)，在整個(gè)實(shí)習(xí)過程中，都離不開對(duì)單片機(jī)技術(shù)課程知識(shí)的再學(xué)習(xí)。我在最開始，就先將實(shí)習(xí)用到的知識(shí)通過翻閱數(shù)電書回憶了一遍，這樣的回憶讓我對(duì)知識(shí)的理解更加透徹，對(duì)后來的快速設(shè)計(jì)起了很好的鋪墊作用。而且還參考了數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書， 關(guān)于芯片的管腳，里面有清晰的描述。其次，學(xué)會(huì)用 LED、單片機(jī)、導(dǎo)線等組裝各種功能的電路。雖然這不是第一次用電路板，因?yàn)橹暗恼n內(nèi)實(shí)驗(yàn)也用過，但當(dāng)時(shí)的運(yùn)用也只是插些集成模塊和電阻電容之類的，用了電路板的很小局部。最后是理論聯(lián)系實(shí)際。據(jù)老師介紹，這是大學(xué)里一次比擬大型的動(dòng)手實(shí)踐時(shí)機(jī)。課程設(shè)計(jì)，通過選擇的題目

15、，根據(jù)要求，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)將其付諸實(shí)踐來完成。這并不是在課堂上的單純聽懂，或者課后看書過程中的深入理解，這需要的是一種理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。理論知識(shí)往往都是在一些理想狀態(tài)下的假設(shè)論，而實(shí)際的動(dòng)手操作那么完全不同，需要考慮實(shí)際中的很多問題。有些知識(shí)在理論上可能完全沒錯(cuò)但到了實(shí)際中那么不然?？偠灾诒敬握n程設(shè)計(jì)中收獲最大的就是-學(xué)會(huì)從不同角度思考同一個(gè)問題，提出不同的解決方案，從而提高解決實(shí)際問題的能力。6參考文獻(xiàn):1楊十元.模擬系統(tǒng)故障診斷與可靠性設(shè)計(jì)，清華人學(xué)出版社，2004 2童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)根底，高教出版社，2006 3周航慈.單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)技術(shù)，北京航空航大大學(xué)出版社，2005

16、4李剛.ADuC812 系列單片機(jī)原理和應(yīng)用技術(shù)，北京航空航天山版社，2005 5胡誕康.在線測(cè)試技術(shù)的開展與展望，計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，20016星河科技開發(fā)公司，印刷電路板在線測(cè)試系統(tǒng)的開展與應(yīng)用，電子標(biāo)準(zhǔn)化與測(cè)量，20037季華.PCB 測(cè)試技術(shù)的綜合利用，電子產(chǎn)品世界，2007-12 8鮮壇.組裝測(cè)試技術(shù)應(yīng)用前景分析，世界電子元器件，2021-1 9張金敏.基于單片機(jī)控制的智能電阻電容在線測(cè)試儀，甘肅科技，2006 10莊紹雄王濟(jì)浩張迎春.智能阻容在線測(cè)試技術(shù)，山東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，11陳國(guó)順陳春沙王格芳等.通用電路板在線測(cè)試儀設(shè)計(jì)與開發(fā)，儀器儀表學(xué)報(bào)，2001 12Nancy Hplland.

17、Automated Instruments Smooth Rapid Test System Development.Test & Measurement World,AUGUST 2001 13盧育強(qiáng).如何設(shè)定 ICT 的上下限，電子生產(chǎn)設(shè)備，2003 142-143 14趙悅 沈青松 終玉軍.路板的測(cè)試技術(shù)，遼寧工學(xué)院學(xué)報(bào)，2021-1 15程亞黎 曾周末.電路故障自動(dòng)測(cè)試與診斷系統(tǒng)，中國(guó)儀器儀表，200716張毅坤. 單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用，西安電子科技大學(xué)出版社 199817187附錄：#includesbit ared=P27;sbit ayellow=P26;sbit a

18、green=P25;sbit bred=P24;sbit byellow=P23;sbit bgreen=P22;sbit key0=P35;sbit key1=P36;sbit key2=P37;sbit jinji=P34;sbit fuwei=P17;unsigned char shijian=0,shanshuo=0,xuanzeshu=1; void main() TMOD=0X01; IE=0X82; TR0=1; P2=0X00; while(1) if(key0=0) TR0=0;ared=0;bred=1;ayellow=0;byellow=0;agreen=1;bgreen

19、=0; jinji=1; if(key1=0) TR0=0;ared=1;bred=0;ayellow=0;byellow=0;agreen=0;bgreen=1; jinji=1; if(key2=0) TR0=0;ared=1;bred=1;ayellow=0;byellow=0;agreen=0;bgreen=0; jinji=0; if(fuwei=0) TR0=1; jinji=1; xuanzeshu=1; void t0int() interrupt 1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256;switch(xuanzeshu)

20、case 1: ared=0;ayellow=0;agreen=1; bred=1;byellow=0;bgreen=0; if(+shijian!=100) return; shijian=0;xuanzeshu=2; break; case 2: if(+shijian!=8) return; shijian=0;ayellow=1;agreen=0; if(+shanshuo!=4) return; shanshuo=0; xuanzeshu=3; break; case 3: ared=1;ayellow=0;agreen=0;bred=0;byellow=0;bgreen=1; if(+shijian!=80) return; shijian=0; xuanze