交通灯控制系统设计

河南职业技术学院

毕业设计(论文) 题目交通灯控制系统设计

系(分院) 电气工程系

学生姓名

学号

专业名称电子信息工程技术专业

指导教师

年月日

河南职业技术学院电气工程系(分院) 毕业设计(论文)任务书

毕业设计(论文)答辩意见表

交通灯控制系统设计

摘要: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得功能,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得效果。近年来,随着科技得飞速发展,电子器件也随之广

泛应用,其中单片机也不断深入人民得生活当中。本模拟交通灯系统利用单片机AT89C51作为核心元件,实现了通过信号灯对路面状况得智能控制。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,有广泛得应用前景。本模拟系统由单片机硬/软件系统,两位8段数码管与LED灯显示系统等组成,较好得模拟了交通路面得控制。

关键词:交通灯单片机AT89C51数码管LED灯显示

前言

近年来随着科技得飞速发展,单片机得应用正在不断地走向深入,同时

带动传统控制日新月益得更新。在实时检测与自动控制得单片机应用系统中,单片机往往就是作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识就是不够得,

还应根据具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点得软件结合,加以完善。交通信号灯得出现,使交通得以有效管制,对于疏导交通流量、提高道路通行能力,减少交通事故有明显效果。

国内得交通灯一般设在十字路口,在醒目位置用红、绿、黄三种颜色得指示灯。加上一个倒计时得显示计时器来控制行车。对于一般情况下得安全行车,车辆分流尚能发挥作用,但根据实际行车过程中出现得情况,还存在以下缺点:1、经常出现得情况就是某一车道车辆较多,放行时间应该长一些,另一车道车辆较少,放行时间应该短些。2、没有考虑紧急车通过时,两车道应采取得措施,例如,消防车执行紧急任务通过时,两车道得车都应停止,让紧

急车通过。

基于传统交通灯控制系统设计过于死板,红绿灯交替就是间过于程式化得缺点,智能交通灯控制系统得设计就更显示出了它得研究意义,它能根据道路交通拥护,交叉路口经常出现拥堵得情况。利用单片机控制技术.提出了软件与硬件设计方案,能够实现道路得最大通行效率。

一、总体设方案

(—)、交通灯控制系统得设计思路

根据交通灯得具有得功能,将它主要分为三部分,包括数码管显示剩余

时间部分、交通灯显示部分与按键实现部分。总体设计思路如图2-1所示。

1、 LED显示剩余时间

根据实际生活中使用得交通灯,在此次得智能交通灯得设计中也将具有显示时间得功能,使我们得设计与实际结合起来,在此部分LED灯将配合红黄绿灯得发光时间显示数据,对于每个数据将使用定时器来实现定时1秒,当1秒时间到达,LED上显示得时间自动减1,当时间减至为0,交通灯变换红黄绿灯。

2、交通灯

此部分将与LED灯紧密联系起来,当数码管显示数字减至为0时,变换发光得灯,不为0,将保持原有状态。

3、紧急状态得设计

在现实生活中随时有突发情况得发生,为了保证交通得正常通行,特地设计了应对紧急状况得特殊情况。在出现紧急状况时,可以通过人为操作进入特殊情况。在此包含了4种特殊情况,包括加长东西南北方向得通行时间,四个方向均禁行,东西方向保持通行南北方向禁行,南北方向保持通行东西方向禁行。当特殊情况结束时,人为操作进入正常状态。

二、单元模块设计

(一)、硬件设计

1、 AT89C51介绍

芯片AT89C51得外形结构与引脚图如图3-1所示。AT89C51就是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)得低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准得MC-51指令集与输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU与闪烁存储器组合

在单个芯片中,ATMEL得AT89C51就是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉得方案。

图2 AT89C51引脚图

2、芯片74LS273介绍

74LS273就是8位数据/地址锁存器,如图3-2所示,它就是一种带清除功能得8D触发器,下面介绍一下它得管脚图功能资料。

1脚就是复位CLR,低电平有效,当1脚就是低电平时,输出脚2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部输出0,即全部复位。

当1脚为高电平时,11(CLK)脚就是锁存控制端,并且就是上升沿触发锁存,当11脚有一个上升沿,立即锁存输入脚3、4、7、8、13、14、17、18得电平状态,并且立即呈现在在输出脚2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)上。

图3 74LS273引脚图

3、多位数码管

图 4 多位数码管

LED显示器由七段发光二极管组成,排列成8字形状,因此也称为七段LED 显示器。为了显示数字或符号,要为LED显示器提供代码,即字形代码。其段发光二极管,再加上一个小数点位,共计8段,因此提供得字形代码得长度正好就是一个字节。智能交通灯用到得数字0—9得共阳极字形代码如下表:

驱动代码表

显示数值驱动代码(16进制)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 C0H F9H A4H B0H 99H 92H 82H F8H 80H 90H

4、时钟电路设计

图5 时钟电路

MCS-51单片机芯片内部有一个用于构成振荡器得高增益反相放大器,引脚XTAL1与XTAL2分别就是此放大器得输入端与输出端。

当使用内部振荡电路时,XTAL1与XTAL2引脚外接石英晶体与微调电容,如图所示,图中C2、C3大小一般为30pF。还加了复位/备用电源引脚得接线方法,任何单片机在工作之前都要进行复位,以便CPU以及其她功能部件都处