《单片机交通灯课程设计报告》.doc

PAGE \* MERGEFORMAT PAGE \* MERGEFORMAT 24 摘要：自从1858年英国人，发明了原始的机械扳手交通灯之后，随后的一百多年里，交通灯改变了交通路况，也在人们日常生活中占据了重要地位，随着人们社会活动日益增加，经济发展，汽车数量急剧增加，城市道路日渐拥挤，交通灯更加显示出了它的功能，使得交通得到有效管制，对于交通疏导，提高道路导通能力，减少交通事故有显著的效果。 近年来，随着科技的飞速发展，电子器件也随之广泛应用，其中单片机也不断深入人民的生活当中。本模拟交通灯系统利用单片机AT89S51作为核心元件，实现了通过信号灯对路面状况的智能控制。从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题。系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有广泛的应用前景。 本模拟系统有单片机硬/软件系统，8位8段数码管显示系统。和复位电路控制电路等组成，较好的模拟了交通路面的控制。 一：设计思路 （1）：分析目前交通路口的基本控制技术以及各种通行方案，并以此为基础提出自己的交通控制的初步方案。 （2）：确定系统交通控制的总体设计，包括，十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能，在这里，本设计除了有信号灯状态控制能实现基本的交通功能，还有倒计时显示提示、紧急情况下，全面禁行、黄绿红灯及左转周期随时可调这三项项特特殊功能。 （3）进行显示电路，按键电路的设计和对各器件的选择及连接，大体分配各个器件及模块的基本功能要求。 （4）进行软件系统的设计，对于本系统，本人采用单片机汇编语言编写，对单片机内部结构和工作情况做了充足的研究，了解中断以及延时原理，总体上完成了软件的编写。然后在开发板上进行硬件调试。 二：单片机交通控制系统方案 2.1电源的供电方案 为使模块稳定的工作，必须有可靠的电源。同时由于我们此次设计是基于开发板的，其内部已经将电源供电模块安装好，为了方便节省时间，我们采用开发板上的电源模块。 2.2显示界面设计 该系统要求完成倒计时功能，又由于所买开发板的限制，我们无法同时分别控制使用开发板上的LED灯和八段数码显示管，因此我们采取用最右边的两个数码管显示时间，其余六个数码管分别代表南北、东西方的红黄绿灯及左转信号。 2.3输入方式 受限于开发板，我们采用4x4矩阵键盘输入，其中10个作为0-9数字键，4个作为输入选择键，两个弃用。 三：单片机的交通控制系统的总体设计 3.1单片机交通控制系统的通行方案设计 设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体状态如下： （1）南北、东西方向黄灯都亮3秒，其他灯灭（为了方便演示，我们把初始时间设得较短，进入程序后，可根据需求用键盘把黄灯时间设定为0-9秒中的任意值） （2）南北方向黄灯灭，同时绿灯亮，东西方向红灯亮，同时黄灯灭，倒计时2秒（为了方便演示，我们把初始时间设得较短，进入程序后，可根据需求用键盘把黄灯时间设定为0-99秒中的任意值）。此状态下，东西向禁止通行，南北向允许通行。 （3）重复（1） （4）南北方向红灯亮，同时黄灯灭，东西方向绿灯亮，同时红灯灭，倒计时4秒（为了方便演示，我们把初始时间设得较短，进入程序后，可根据需求用键盘把黄灯时间设定为0-99秒中的任意值）。此状态下，东西向允许通行，南北向禁止通行。 （5）步骤（1）-（4）循环N次后（默认为1，运行后可设置为0-9任一值），选择相间执行（6）或（7） （6）南北方红灯，东西方黄灯+绿灯，时长为南北向红灯时间。此时，南北向禁行，东西向可前行和左转。南北向黄灯，东西方红灯，时长为黄灯时长。回到（1）重新循环。 （7）南北向黄灯，东西向黄灯，时长为黄灯时长。接着是南北向黄灯+绿灯，东西向红灯，时长为红灯时长。此时，南北向可前行和左转。回到（1）重新循环。 由于开发板中灯与数码管的端口是同一端口，所以我们决定用剩余的数码管来显示红绿灯的状态。某个管全亮，代表这个管所代表的灯亮，黄绿灯齐亮表示可左转。 3.2 单片机交通控制系统的功能要求 本设计能模拟基本的交通控制系统，用红绿黄灯表示禁行，通行和等待的 信号发生，还能进行倒计时显示，通行时间调整功能和紧急情况全面禁行。 （1）倒计时显示 倒计时显示可以提醒驾驶员在信号灯灯色发生改变的时间、在“停止”和“通过”两者间作出合适的选择。驾驶员和行人普遍都愿意选择有倒计时显示的信号控制方式，并且认为有倒计时显示的路口更安全。倒计时显示是用来减少驾驶员在信号灯色改变的关键时刻做出复杂判断的1种方法，它可以提醒驾驶员灯色发生改变的时间，帮助驾驶员在“停止”和“通