基于ATS单片机交通灯控制系统的设计.docVIP

基于AT89S52单片机交通灯控制系统的设计 一、设计任务与要求 用AT89S52单片机控制一个交通信号灯系统，晶振采用12MHZ。 设A车道与B车道交叉组成十字路口，A是主道，B是支道。设计要求如下： 用发光二极管模拟交通信号灯，用按键开关模拟车辆检测信号。正常情况下，A、B两车道轮流放行，A车道放行50s，其中5s用于警告；B车道放行30s，其中5s用于警告。交通繁忙时，交通信号灯控制系统应有手控开关，可人为地改变信号灯的状态，以缓解交通拥挤状况。在B 车道放行期间，若A车道有车而B车道无车，按下开关K1 使 A车道放行15s；在 A车道放行期间，若B车道有车而A车道无车，按下开关K1 使B 车道放行15s。有紧急车辆通过时，按下K2开关使 A、B车道均为红灯，禁行20s。 二、方案设计与论证 方案一： 交通控制系统主要控制A、B两车道的交通，以AT89S52单片机为核心芯片，通过控制三色LED的亮灭来控制各车道的通行；另外通过2个按键来模拟各车道有无车辆的情况和有紧急车辆的情况。根据设计要求，制定总体设计思想如下： 1、正常情况下运行主程序，采用0.5S延时子程序的反复调用来实现各种定时时间。 2、一道有车而另一道无车时，采用外部中断1执行中断服务程序，并设置中断为低优先级中断。 3、有紧急车辆通过时，采用外部中断0执行中断服务程序，并设置中断为高优先级中断，实现二级中断嵌套。 该电路具有电路简单，设计方便，显示亮度高，耗电较少，也非常的可靠等点。 总体设计框图如图1所示： 图1 系统整体设计方框图 方案二： 采用标准AT89S52单片机作为控制器；通行倒计时显示采用3位数码管；主、次通道及行人指示灯采用双色高亮发光二极管；LED显示采用动态扫描，以节省端口。紧急车辆通行采用实时中断完成，识别方法采用手动按钮。按以上系统构架设计，单片机端口资源刚好满足要求。该系统具有电路简单，设计方便，显示亮度高耗电少，可靠性高，但是占用单片机资源太多了。整个电路组成框图如图2所示。 图2 方案三： 采用AT89C2051单片机作为控制器，通行倒计时、主、次车道及行人通行指示采用单块LCD液晶点阵显示器。这种方案设计占用单片机的端口最少，硬件也最少，耗电也最少；虽然显示图案也很精美，但由于亮度太暗，晚上还得必须开背光灯，所以较少采用。 通过以上综合分析可以看出，方案一具有综合设计优点，因此城市道口交通灯控制系统模型采用方案一设计。 三、硬件单元电路设计与参数计算 1、时钟电路模块 时钟电路由一个晶体振荡器12MHZ和两个30pF的瓷片电容组成。时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各信号之间的相互关系。单片机本身就如一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信 号控制下严格地工作。其电路如图3所示： 图3 时钟电路模块 2、复位电路模块 复位电路是使单片机的CPU或系统中的其他部件处于某一确定的初始状态，并从这状态开始工作，除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位电路以重新启动。本设计采用的是按键复位电路。其电路如图4所示： 图4 复位电路 3、主控制系统模块 主控制器采用AT89S52，是ATMEL公司生产的一款性能稳定的8位单片机。AT89S52具有1个8KB的FLASH程序存储器，1个512字节的RAM，4个8位的双向可位寻址I/O端口，3个16位定时/计数器及1个串行口和6个向量二级中断结构。 单片机的P0口分别用于控制南北及东西的通行灯，P2口和P3^4-P3^7口用于4组4位LED计时器的控制，紧急车辆通行时使用外中断0（P3^2）和外中断1(P3^3),进行手动按键，即可转换。其主控电路如图5所示： 图5 主控制系统模块 4、交通灯输出控制模块 道口交通灯指示采用高亮度红、黄、绿发光二极管进行提示。其图如图6所示 图6 LED显示模块 当R=220欧时，按公式A=(5-1.8)/R计算，电路中的电流大小应为A=14.545mA.由于每个路口的通行双向指示处理相同，因此每个端口应具有3A