交通燈實驗報告

摘要交通在人們的日常生活中占有重要的地位，隨著人們社會活動的日益頻繁，這點更是體現(xiàn)的淋漓盡致。交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應(yīng)用正在不斷深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)日益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機往往作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。本系統(tǒng)采用單片機89C52為中心器件來設(shè)計交通燈控制器，系統(tǒng)實用性強、操作簡單、擴展性強。本設(shè)計就是采用單片機模擬十字路口交通燈的各種狀態(tài)顯示以及倒計時時間。本設(shè)計系統(tǒng)由單片機I/O口擴展系統(tǒng)、繼電器驅(qū)動系統(tǒng)、二極管顯示系統(tǒng)、復(fù)位電路等幾大部分組成。能夠較好的模擬實現(xiàn)十字路口可能出現(xiàn)的狀況。軟件上采用C51編程，主要編寫了主程序，繼電器控制程序，延時程序等。經(jīng)過整機調(diào)試，實現(xiàn)了對十字路口交通燈的模擬。關(guān)鍵字：電子線路89C52二極管交通燈對交通燈的認(rèn)識當(dāng)今，紅綠燈安裝在各個道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)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(zhuǎn)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。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(dāng)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(dǎo)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(biāo)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(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)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。總體設(shè)計方案2.1設(shè)計目的（1）加強對單片機和匯編語言的認(rèn)識，充分掌握和理解設(shè)計各部分的工作原理、設(shè)計過程、選擇芯片器件、模塊化編程等多項知識。（2）用單片機模擬實現(xiàn)具體應(yīng)用，使個人設(shè)計能夠真正使用。（3）把理論知識與實踐相結(jié)合，充分發(fā)揮個人能力，并在實踐中鍛煉。（4）提高利用已學(xué)知識分析和解決問題的能力2.2設(shè)計任務(wù)和內(nèi)容（a）設(shè)計任務(wù)單片機采用用89C52芯片，使用發(fā)光二極管（紅，黃，綠）代表各個路口的交通燈，（紅燈9秒，綠燈9秒，黃燈時間3秒）（b）設(shè)計內(nèi)容（1）設(shè)計并繪制硬件電路圖（2）制作PCB并焊接好元器件（3）編寫程序并將調(diào)試好的程序下載到單片機中2.3系統(tǒng)方案論證（a）顯示界面方案由于該系統(tǒng)要求完成交通燈的基本功能，我們考慮了三種方案：方案一：完全采用數(shù)碼管顯示。這種方案只顯示有限的符號和數(shù)碼字符，無法勝任題目要求。方案二：完全采用二極管顯示。這種方案實現(xiàn)較容易，且能夠?qū)崿F(xiàn)交通燈的基本功能。方案三：采用數(shù)碼管與發(fā)光二極管相結(jié)合的方法。這種方法可以實現(xiàn)倒計時數(shù)字輸出方便觀看，但這種方法方案實現(xiàn)復(fù)雜，且須完成大量的軟件工作。第二種方案既滿足系統(tǒng)功能要求，又減少了系統(tǒng)實現(xiàn)的復(fù)雜度。權(quán)衡利弊，我們決定采用方案二以實現(xiàn)系統(tǒng)的顯示功能。設(shè)計方框圖整個設(shè)計以89C52單片機為核心，由二極管顯示，繼電器驅(qū)動電路,復(fù)位電路組成。硬件模塊如圖1。89C89C52單片機二極管顯示繼電器驅(qū)動電路晶振電路復(fù)位電路(b)交通管理的方案論證東西、南北兩干道交于一個十字路口，各干道有一組二極管指示燈，指揮車輛和行人安全通行。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。指示燈燃亮的方案如表2。9S9S3S…………東西道紅燈亮綠燈亮黃燈亮…………南北道綠人亮紅人亮………………2.4芯片簡介主要性能8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器、256字節(jié)內(nèi)部RAM、片內(nèi)振蕩及時鐘電路、三級加密程序存儲器、32個可編程I/O口線、三個16位定時器/計數(shù)器八個中斷源、全雙工串行通道、掉電方式保存RAM中的內(nèi)容、但振蕩器停止工作并禁止其所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。2.5設(shè)計方框圖晶振源綠人可動部分各路口紅綠燈繼電器驅(qū)動AT89C52復(fù)位晶振源綠人可動部分各路口紅綠燈繼電器驅(qū)動AT89C52復(fù)位設(shè)計原理3.1紅綠燈顯示?？毂敬螌嶒灩灿腥N狀態(tài)：狀態(tài)1：紅燈亮、綠人亮，此時P1.2、P1.3和P1.7持續(xù)亮9秒P1.0、P1.1、P1.4、P1.5連續(xù)閃爍9秒。狀態(tài)2：綠燈亮、紅人亮，此時P1.6持續(xù)亮9秒。狀態(tài)3:黃燈亮其余燈滅，此時P2.0處于高電頻持續(xù)亮3秒。程序初始化程序初始化狀態(tài)1狀態(tài)2狀態(tài)33.2復(fù)位電路復(fù)位方式有多種，本設(shè)計采用按鍵復(fù)位。接線圖如圖程序復(fù)位電路，框圖在設(shè)定的定時時間內(nèi)，89C52必須在RST引腳產(chǎn)生一個由高到低的電平變化，以清內(nèi)部定時器3.3晶振電路晶振電路原理圖選取原則：傳統(tǒng)做法，但能夠?qū)崿F(xiàn)所需，即最簡單也最是實用。電容選取30pF，晶振為30MHz。3.4繼電器驅(qū)動電路.繼電器驅(qū)動電路原理圖：加此電路是為了拉高電流讓單片機能直接控制繼電器。實驗結(jié)果的調(diào)試與檢測1.調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法(a)在實驗過程中我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的繼電器并沒有按照單片機的程序指令打開，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)單片機輸出電頻過低無法驅(qū)動5V的繼電器，于是我們在線路中加入一個繼電器驅(qū)動電路用一個9014的三極管將電頻拉高后成功的驅(qū)動繼電器。（b）在實驗過程中我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中綠人下面的二極管亮度很微弱檢查發(fā)現(xiàn)二極管串聯(lián)的電阻拉低了電流，我們把與二極管串聯(lián)的電阻卸掉后二極管的亮度恢復(fù)正常。2.調(diào)試中所用的儀器直流穩(wěn)壓電源、指針萬用表、51開發(fā)板實驗總結(jié)這次作品的設(shè)計從有想法到產(chǎn)品最終完成共耗時三個星期，在產(chǎn)品設(shè)計制作過程中雖然遇到一些難題不過在116實驗室的師兄的幫助下都順利解決。在這次產(chǎn)品的設(shè)計制作前我們做了比較充分的準(zhǔn)備，我們在網(wǎng)上下載了一些課程學(xué)習(xí)了相關(guān)的軟件方面的知識如DXP和C51等同時也購買了一些制作過程中所需的硬件。在產(chǎn)品設(shè)計制作過程中我們參考了相關(guān)的設(shè)計課題也請教了實驗室的中的師兄解決了不少問題。在開始的時候由于沒有理清設(shè)計思路讓我們走了不少彎路，不過在理清自己的思路明確自己的目標(biāo)后這個過程變得有趣起來也讓我們干得更投入。經(jīng)過這次實驗感覺到了理論與實踐的差別，在這個過程中不僅要求有過硬的理論知識還必須有過硬的動手能力以及檢查和解決問題的能力，在連接電路時要有耐心要細(xì)心頭腦中要有一副電路圖要清楚每個元器件管腳的位置。通過這次產(chǎn)品的設(shè)計制作讓我們體會到設(shè)計制作電路時自己的思路要清晰目標(biāo)要明確也要認(rèn)真考慮別人的意見，同時這次實驗也讓我們對電子產(chǎn)品有更多的了解也培養(yǎng)了我們把實踐與理論結(jié)合的能力。附錄一：實驗所用元器件單片機1片電阻若干繼電器3個導(dǎo)線若干三極管9個電容3個紅色二極管50個電路板兩快藍(lán)色二極管56個焊錫焊膏定量黃色二極管25個摘要 11. 第一章對交通燈的認(rèn)識 22. 總體設(shè)計方案 22.1設(shè)計目的 22.2設(shè)計任務(wù)和內(nèi)容 32.3設(shè)計方案論證 42.4芯片簡介 52.5設(shè)計方框圖 63. 設(shè)計原理 63.1. 紅綠燈顯示模