基于單片機的交通燈設計報告

基于單片機的交通燈設計報告..基于單片機的交通燈設計基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第1頁?；趩纹瑱C的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第1頁。摘要：隨著社會經濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關注。人、車、路三者關系的協(xié)調，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數據監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統(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。交通信號燈控制方式很多，本系統(tǒng)采用ATS51和8位移位寄存器74LS164為中心器件來設計交通燈控制器，不僅實現(xiàn)了紅黃綠燈分別燃亮，通過雙位共陽數碼管顯示倒計時間的交通燈的基本功能而且擴展出當有救護車等緊急任務車輛通過時兩個路口紅燈同時燃亮的功能。本系統(tǒng)實用性強，操作簡單，價格便宜。關鍵字：51單片機交通燈救護車通過1、引言當今，紅綠燈安裝在各個道口上，已經成為疏導交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術在19世紀就已出現(xiàn)了。基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第2頁。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。這是世界上最早的交通信號燈。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。它由紅綠兩以旋轉式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消?；趩纹瑱C的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第2頁。電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，1914年始安裝于紐約市5號大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。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。紅外線紅綠燈當行人踏上對壓力敏感的路面時，它就能察覺到有人要過馬路。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。信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。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。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉彎和右轉彎，除非另一種標志禁止某一種轉向。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。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。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。2、概述單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種。單片機微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領域，故又稱為微控制器。單片機經過1、2、3、4代的發(fā)展，目前單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功能在增強，內部資源在增多，引角的多功能化，以及低電壓底功耗節(jié)能化?；趩纹瑱C的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第3頁。3、方案的選擇基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第3頁。方案選擇主要是基于數碼管驅動的選擇方案1：利用8255通過74LS373鎖存器對8051的I/O口進行擴展，用8051的P0口控制交通燈部分，用擴展出來的端口通過74LS245總線驅動控制控制數碼管的輸出。該方案硬件接線麻煩，花費較大，且軟件編程困難，但是由于8255的擴展端口，所以系統(tǒng)有很大的功能擴展空間。方案2：利用兩片74LS164對并行的I/O口進行擴展，用于驅動兩個7段數碼管，用8051的P1口直接控制交通燈部分，此方案硬件實現(xiàn)簡單，軟件實現(xiàn)也相對容易，它極大能力的節(jié)省了8051I/O口的使用，為系統(tǒng)功能擴展提供了必要的條件。因此選擇方案2.４、系統(tǒng)的原理框圖六路交通燈控制部分六路交通燈控制部分８０５１最小系統(tǒng)緊急車輛通過模塊７４ＬＳ１６４７４ＬＳ１６４７段數碼管顯示控制模塊圖一.系統(tǒng)原理框圖基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第4頁。５、芯片簡介基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第4頁。５.1MSC-51芯片介紹8051單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數據存儲器(RAM)、定時/計數器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數據總線、地址總線和控制總線等三大總線。５.２７4LS164芯片介紹在多數的應用場合中，我們并不希望使用多I/O端口的單片機，原則上是使用盡量少引腳的器件。在沒有富余端口的情況下，可以用74LS164來擴展并行IO口，節(jié)約單片機資源。74LS164是一個串行輸入并行輸出的移位寄存器。并帶有清除端。其中;Q0—Q7并行輸出端。A,B串行輸入端。MR清除端，為0時，輸出清零。CP時鐘輸入端。74LS164為普通的TTL電路，價格低，顯示驅動均可使用該芯片完成74ls164如何驅動數碼管原理：傳入并出移位寄存器，在每個時鐘的上升沿采樣數據，使用的時候用一個IO口做數據線串行輸入，再用一個口做時鐘來拉高拉低控制采樣數據即可。例如：基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第5頁。基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第5頁。圖二．74LS164數碼管驅動電路32根據硬件可知，P3.0接在74LS164的數據輸入端，P3.1接在74LS164的時鐘端。而74LS164的功能為：第一個時鐘來了將數據輸入端的狀態(tài)移位到Q7端，Q7的狀態(tài)到Q6端……依次類推最后Q1的狀態(tài)到Q0端，Q0狀態(tài)丟失。第二個時鐘脈沖來到再作一次全體移動。所以當來了8個時鐘脈沖后。原來第一次Q7的狀態(tài)就到了Q0。也就是當數據端隨著時鐘脈沖同步輸出00111111時，8個時鐘脈沖過后74LS164的Q7……Q0輸出也為00111111，這時會使共陰數碼管顯示一個“3”。6、模塊介紹基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第6頁。6.18051控制模塊基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第6頁。圖三.8051控制模塊6.1.18051的P3.3口外接外部中斷，此中斷通過按鍵S1實現(xiàn)，實現(xiàn)功能為緊急車輛的優(yōu)先通過。6.1.28051的XTAL1與XTAL2接外部時鐘電路，用于控制單片機的工作周期。6.1.3RXD,TXD接外部編程線路，用于對8051進行編程，方便其控制應用電路。6.1.4p1口p1.0-p1.5連接發(fā)光二極管，具體作用通過編程實現(xiàn)。6.1.5P3.0,P3.1分別連接74LS164的A,B串行輸入口以及CLK接口，用于數碼管的動態(tài)顯示控制。基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第7頁。6.2發(fā)光二極管控制模塊基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第7頁。圖四.發(fā)光二極管控制模板P1.0-p1.5用于連接發(fā)光二極管，另外由于8051管腳輸出電流太大，所以必須加0.3K排阻用于限流，發(fā)光二極管共陽極連接+5V基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第8頁。6.3數碼管控制模塊基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第8頁。圖五.數碼管控制模塊由于數碼管顯示交通燈的倒計時，東西方向，南北方向數碼管顯示相同，因為是課程設計作業(yè)，為方便電路，僅接兩個數碼管顯示，具體由程序實現(xiàn)通過同名管腳上所加電平的高低來控制發(fā)光二極管是否點亮而顯示不同的字形。由于選共陽極數碼管，所以A端接高電平。7、系統(tǒng)功能本設計可以實現(xiàn)交通燈的基本功能，包括了數碼管的動態(tài)顯示倒計時以及發(fā)光二極管的紅綠黃燈通行指示，另外還添加了一個按鍵實現(xiàn)緊急車輛通過時雙向紅燈全亮的功能。8、使用說明基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第9頁。將單片機最小系統(tǒng)與設計電路用排線連接，確定無誤之后，打開最小系統(tǒng)電源，交通燈開始正常運行，當有緊急車輛通過時，按中斷按鍵?；趩纹瑱C的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第9頁。9、程序流程圖開始開始初始化設定初值紅燈倒計時倒計時完畢？Y黃燈亮2秒N綠燈倒計時倒計時完畢？Y黃燈亮2秒N結束基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第10頁。圖六.程序流程圖Ａ基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第10頁。主程序主程序是否有中斷ＮＹ執(zhí)行中斷程序，南北東西紅燈全亮程序流程圖Ｂ程序包括兩個部分，主程序以及調用程序。主程序包括了定時器初值設定和開外部中斷的部分。Ｘ１是中斷程序的主要部分，它實現(xiàn)的是當有緊急車輛通過時的兩個方向紅燈同時亮的功能。它設定了中斷過程所要執(zhí)行的具體指令。調用部分包括了Ｆ１－Ｆ４及ＤＥＬＹ，ＴＡＮＫ，ＤＩＳＰ兩部分的程序，其中Ｆ１－Ｆ４實現(xiàn)的是交通燈紅綠黃燈的轉換，ＤＥＬＹ實現(xiàn)的是倒計時設定，ＴＡＮＫ是倒計時顯示中的二轉十，ＤＩＳＰ是數碼管顯示部分。10、參考文獻：【1】大學生電子設計聯(lián)盟.../基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第11頁?！?】柴鈺單片機原理及應用【M】.XX市太白南路2號，XX電子科技大學.2009年2月.基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第11頁?！?】柴鈺，X曉榮，楊良煜．QTH-2008XS單片機實驗指導書【M】.XX科技大學．2007年3月.附錄附錄1總的硬件原理圖：基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第12頁?；趩纹瑱C的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第12頁。附錄2程序設計ORG0000H；程序入口地址AJMPSTART ORG0100HORG0020HAJMPX1ORG0013H；中斷1入口地址AJMPIINT1X1:MOVIE,#10000101B；開中斷1，緊急車通過兩個方向紅燈亮CLRIT1SETBEASETBEX1IINT1:PUSHPSW；中斷過程現(xiàn)場保護PUSHACCMOVA,#0F6HMOVP1,APOPACC；現(xiàn)場恢復POPPSWRETISTART:MOVSP,#53H基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第13頁。MOVTMOD,#01H；定時器初始化基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第13頁。BEGIN0:MOVR0,#14H；倒計時初值MOVP1,#0FFHLCALLX1F1:MOVA,#0DEH；東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮MOVP1,AMOV23H,#14H；賦計數器初值MOVA,R0LCALLTRAN；調用二轉十子程序LCALLDISP；調用顯示子程序LCALLDELAY；調用延時程序DECA；倒計時自減1DJNZR0,F1MOVR0,#02H；設定黃燈倒計時初值MOVP1,#0FFHF2:MOVA,#0EEH；東西方向黃燈亮，南北方向紅燈亮MOVP1,AMOV23H,#14HMOVA,R0LCALLTRANLCALLDISPDECA基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第14頁。LCALLDELAY基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第14頁。DJNZR0,F2MOVR0,#14HF3:MOVA,#0F3H；東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮MOVP1,AMOV23H,#14HMOVA,R0LCALLTRANLCALLDISPLCALLDELAYDECADJNZR0,F3MOVR0,#02HMOVP1,#0FFHF4:MOVA,#0F5H；東西方向紅燈亮，南北方向黃燈亮MOVP1,AMOV23H,#14HMOVA,R0LCALLTRANLCALLDISPLCALLDELAYDECA基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第15頁。DJNZR0,F4基于單片機的交通燈設計報告全文共18頁，當前為第15頁。LJMPBEGIN0DELAY:SETBTR0；延時子程序AGAIN:MOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HLOOP2:CTF0,LOOP3JMPLOOP2LOOP3:DJNZ23H,AGAINCLRTR0RETTRAN:PUSHACC；二轉十子程序MOVR2,AMOVR6,#00HMOVR7,#08HLOOP:CLRCMOVA,R2RLCAMOVR2,AMOVA,R6ADDCA,R6DAA基于單片機的交通燈設計