红绿灯控制系统

目录

第一章绪论 (2)

第二章总体设计思路、基本原理和框图 (3)

第一节设计思路 (3)

第二节基本原理 (3)

第三节总体设计框图 (3)

第三章交通灯自动控制电路硬件设计 (5)

第一节单片机的结构 (5)

第二节主要元器件选择 (5)

第三节设计显示部分 (5)

第四节交通路口模型 (6)

第五节总电路图 (6)

第六节显示原理 (7)

第四章交通灯自动控制电路软件设计 (9)

第一节单片机中断系统基本结构 (9)

第二节设计指标 (12)

第三节系统结构框图 (12)

第四节系统各功能模块 (13)

第五节交通信号灯顺序工作流程图 (15)

第六节状态译码器 (17)

第七节状态译码电路组成如图 (18)

第五章系统仿真 (19)

结论 ........................................................................................................ 错误!未定义书签。致谢 ........................................................................................................ 错误!未定义书签。参考文献 ................................................................................................ 错误!未定义书签。

第一章绪论

随着我国经济的飞速发展，城市人口越来越多，居民出行次数和机动车拥有量不断增加，城市道路拥挤、车流量不均衡等问题日趋严重。人们经常会为道路拥挤、交通秩序混乱、出行时间过长等城市交通问题倍感苦恼，例如：绿灯方向几乎没有什么车辆,而红灯方向却排着长队等候通过。因此提高城市路网的通行能力、实现道路交通的科学化管理迫在眉睫，如何才能保持城市交通的安全便捷、高效畅通和绿色环保，已成为政府政策规划的一个重点问题。作为一种交通规则的指示,交通灯它起着及其重要的作用。从最初的单车道到现在的四车道八车道等,交通指示的自动控制也越来越完善。它不再仅仅拥有交通指示的作用,还有其它特殊情况的处理,比如对闯红灯的肇事者进行的监督,紧急救护车的通过时保持道路畅通,等等都需要非常的处理,这也是对交通灯功能的新要求。而且,也从最初的只有红,黄,绿三种灯的指示到现在的倒计时电子显示,让人们从单一的信号判别到时间的准确明了有了进一步认知。这都表明交通灯的研究还具有它实际的意义。

通过对十字路口交通灯控制系统的设计与制作，使我们进一步巩固和加深了对所学的基础理论、基本技能和专业知识的认识掌握。同时也培养自身综合运用所学过的基础理论、基础知识和基本技能进行分析和解决实际问题的能力，更使我们受到了 PLC 系统开发的综合训练，从而能够使我们进行 PLC 系统设计和实施，并且掌握典型自动控制系统的工作原理和设计思路。更重要的是：通过对十字路口交通灯系统的每个环节的实际制作，锻炼了自身的刻苦钻研、勇于探索、实事求是、善于与他人合作的工作作风，这为我们将来的上岗实习做好了充分的准备。

第二章总体设计思路、基本原理和框图

第一节设计思路

交通灯的自动控制系统的主要功能包括:普通交通灯的显示,LED倒计时显示,突发事件的外部处理和交通路口的模拟。本设计的控制系统由以下电路模块组成: 振荡器和时钟电路:这部分电路主要由 80C51 单片机和一些电容,晶振组成。

设计控制部分:主要由 80C51 单片机的外部中断电路组成。

设计显示部分:LED 数码显示部分。LED 数码显示部分由七段数码显示管组成。

第二节基本原理

主体电路:交通灯自动控制模块。这部分电路主要由 80C51 单片机的 I/O 端口，定时计数器，外部中断扩展等组成。

本设计先是从普通三色灯的指示开始进行设计，用P1口作为输出。程序的初始化是东西南北方向的红灯全亮。然后南北方向红灯亮,东西方向绿灯亮60 秒后东西方向黄灯闪亮5秒后南北方向绿灯亮,东西方向红灯亮。重复执行，倒计时用到定时器T0, 用P2口作为LED的显示。二位一体的LED重复执行60秒的倒计时。作为突发事件的处理,本设计主要用到外部中断 EX0。用一模拟开关作为中断信号。实际中可以接其它可以产生中断信号的信号源。

第三节总体设计框图

图 2-1 交通灯总体设计框图图 2-2 交通灯自动控制流程图

第三章交通灯自动控制电路硬件设计

第一节单片机的结构

单片微机(Single-Chip Microcomputer)简称为单片机。它在一块芯片上集中成了中央处理单元 CPU,随机存储器 RAM,只读存储器 ROM,定时/计数和多功能输入/输出 I/O 口,如并行口 I/O,串行口 I/O 和转换 A/D 等就其组成而言,一块单片机就是一台计算机。其典型结构如图所示。由于它具有体积小,功能强和价格便宜等优点,因而被广泛地应用于产品智能化和工业控制自动化上。

第二节主要元器件选择

一、开关管的选择:BUTTON 按钮

二、LED 发光二极管 LED-RED LED-YELLOW LDE-GREEN

发光二极管的主要技术参数有额定电压和额定工作电流。LED显示电路如图3-1所示,图中限流电阻 Ri是限制线路电流的,阻值的大小由 I=U/R 计算得到。例如发光二极管的额定电压2V, 额定工作电流为20mA ,计算Ri = (5-2)/0.02=150Ω。

三、二位一体数码管 7SEG-MPX2-CAT-RED（共阳数码管(红色)

四、PN4249:驱动三极管

五、AT89S51 系列单片机

第三节设计显示部分

LED 数码显示部分.LED 数码显示部分由七段数码显示管组成。

一．发光二极管显示原理：

发光二极管是采用砷化镓,镓铝砷和磷化镓等材料制成,其内部结构为一个PN结,具有单向导电性。发光二极管在制作时,使用的材料不同,那么就可以发出不同颜色的光。