基于单片机的交通灯设计论文

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状态
主干道预置数
次干道预置数
00
40
20
01
20
20(左转)
10
20
40
11
20(左转)
20
表1置数表
由该表,就可以通过程序循环的方法设计该模块,主要思想是通过数据判断指令、跳转指令实现,由主控制器计时和中断产生的四个状态去译码,从而得到不同的输出,即预置数,由上分析可用一个计数器和跳转指令去完成的预置数。
单片机经过1、2、3、3代的发展,目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展,它们的CPU功能在增强,内部资源在增多,引脚的多功能化,以及低电压、低功耗。
十字路口车辆穿梭,行人熙攘,车行车道,人行人道,有条不紊。那么靠什么来实现交通的井然秩序呢?靠的是交通信号灯的自动指挥系统,来实现交通的井然有序。交通信号灯控制方式很多。本系统采用美国ATMEL公司生产的单片机AT89S51,以及其它芯片来设计交通灯控制。实现了通过AT89S51芯片的P1口设置红、绿灯点亮的功能,通过AT89S51芯片的RXD、TXD输入、输出设置显示时间。交通灯的点亮采用发光二极管实现,时间的显示采用七段数码管实现。单片机系统采用的直流供电。为了系统稳定可靠,系统内集成了“看门狗”芯片,避免了系统因为死机而停止工作的情况发生。系统实用性强、操作简单、扩展性好。
(3)建立反馈和细节连接部分,本部分主要解决显示和灯控的同步问题本系统采用倒计时系统减为0,如当系统减为0时通过两个D触发器得到两个变量,即为开头分析中的状态,通过它的变化得到不同的逻辑关系,驱动74153控制哪组灯亮(对应关系如表所示),另外他还要同步反馈到显示系统的置数环节。
注意:本实验中若采用更复杂的四片74190控制主干道的两组灯,再用八片74153分别对74190置数可实现任意数值的交通灯系统。另外对7408片子的控制红灯的端口用一个与门将一端再接一个频率一定的方波,使一边为黄灯时,另一边的红灯在闪烁。
第二章
2.1
单片机是由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备共五个基本部分组成的。单片机是把包括运算器、控制器、少量的存储器、最基本的输入输出口电路、串行口电路、中断和定时电路等都集成在一个尺寸有限的芯片上。
通常,单片机由单个集成电路芯片构成,内部包含有计算机的基本功能部件:中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此,单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合,便可成为一个单片机控制系统。
第一章
1.1
东西(A)、南北(B)两干道交于一个十字路口,各干道有一组红、左转绿、绿三个指示灯,指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行,绿灯亮允许通行。红灯的设计时间为40秒,绿灯及左转绿灯各为20秒。设A道和B道的车流量相同。
1.2
把设计任务细化为四个状态,其对应状态:如图1
图1状态转换图
整个交通灯控制由四个状态组成,可以用程序设计实现,也可用时序逻辑实现.以下方案就是分别用了这两种方法。
方案2设计思想:
状态转换表如:表3
状态
主干道灯显示
次干道灯显示
00(15S)
红灯
绿灯
01(05S)
红灯
黄灯
10(15S)
绿灯
红灯
11(05S)
黄灯
红灯
表3状态转换表
本方案分三步:
(1)要建立三路信号灯的控制系统,本设计采用7408芯片通过组合逻辑控制三路灯的显示关系。
(2)建立显示控制系统,本设计采用74190芯片倒计时控制,每个方向用两片相连实现,另外用74153芯片,因为分析中设置的时间末位均为5,所以只要用一片74153对高位置位,将低位的初值预置锁定为5,而高位则根据需要由反馈部分提供预置值。
方案比较:
方案1(以下称1)用了模块设计,而方案2(以下称2)采用的是一般设计,相比之下1有较强的可读性和较强的可修改性,而2则在设计上显得较简单,设计纯朴,便于测试,它的优势则在于提供了一条较为便捷的解决方案。2首先将许多逻辑关系简化到极点,而后将其一起集成用较少的芯片去完成所需功能。
我们从中可以得出的是,我们最终的设计应该尽量使用模块化设计。对工程设计人员来说,将来的产品无论从修改还是升级考虑对有好处,但另外我们又需将设计简单化,因此我觉得在设计初期尽可能的简单化设计,而一旦设计的各项测试通过了,在有可能的条件下将设计模块化,所以本设计以第一方案为主进行。
而红绿灯的显示也是一样,由状态分析可以得出红绿灯的变化表如:表2
状态
主干道灯显示
次干道灯显示
00
红灯
绿灯
01
红灯
左转绿灯
10
绿灯
红灯
11
左转绿灯
红灯
表2红绿灯变化表
通过这张表就可以用组合电路实现该功能了,可以用数据选择器的思想,在本系统中,直接通过门电路的译码,接下来就是计数模块了,其主要的功能细分为,要从预置数开始递减计数,一个状态结束,通过判断,通知主控制模块,使之进入下一模块。还有一个必须考虑到的就是,预置数必须在下一个状态来之前准备好,而红绿灯的状态变化,必须和计数状态同步,于是引起预置数变化的程序要超前于系统本身的状态变化,所以,系统中的两个状态转换时,在上一状态结束时设置预置数,而控制红绿灯的是随着系统本身状态的变化而变化,体现在本子电路中就是有两组电路去判断符合的状态。
方案1设计思想:
采用分模块设计的思想,程序设计实现的基本思想是一个计数器,选择一个单片机,其内部为一个计数,是十六进制计数器,模块化后,通过设置或程序清除来实现状态的转换,由于每一个模块的计数多不是相同,这里的各模块是以预置数和计数器计数共同来实现的,所以要考虑增加一个置数模块,其主要功能细分为,对不同的状态输入要产生相应状态的下一个状态的预置数,如图中A道和B道,分别为次干道的置数选择和主干道的置数选择。以主干道为例,简述其设计思想。如前分析,已经确定该系统有四个状态,而置数子模块可定要将下一状态的预置数准备好,所以很容易得到主干道的置数表如:表1
本科毕业Baidu Nhomakorabea文
题目:基于单片机的交通灯设计
系别:******
姓名:******
指导教师:******
摘要:
近年来随着科技的飞速发展,一个以微电子技术、计算机技术和通信技术为先导的信息革命正在蓬勃发展。计算机技术作为三者之一,怎样与实际应用更有效的结合并发挥其作用。单片机作为计算机技术的一个分支,正在不断的应用到实际生活中,同时带动传统控制检测的更新。在实时检测和自动控制的应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件使用,针对具体应用对象的特点,配以其它器件来加以完善。
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