汽车转变信号灯仿真毕业论文(编辑修改稿)

汽车转变信号灯仿真毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

Proteus 可提供 30 多种元件库，超过 8000 种模拟、数字元器件。 可以金陵科技学院学士学位论文 第 一 章 绪论 7 作者：陈燕 按照设计的要求选择不同生产厂家的元器件。 此外，对于元器件库中没有的元件，设计者也可以通过软件自己创建。 本文也为实现交通道路的管理，力求交通管理先进性、科学化作出了贡献。 分析应用了汽车转换信号灯，以及该 系统软、硬件设计方法，实验证明该系统实现简单、经济，能够有效地疏导交通，提高交通的有理性。 对汽车转变信号灯进行了简单介绍，并应用于各种汽车，对简单的汽车转变信号灯进行了仿真，为以后的研究提供了可供参考的依据。 能够完成汽车信号灯的转换。 在设计的同时对单片机的理论基础和外围扩展知识进行了比较全面准备。 在硬件与软件设计时，没有良好的基础知识和实践经验会受到很大限制，每项功能实现时需要那种硬件，程序该如何编写，算法如何实现等，没有一定的基础就不可能很好的实现。 汽车转换信号灯仿真是目前研究的方向，也已经取得不少成果 ，但汽车转换信号灯仿真仍然在一些地方广泛应用，那是车流量不大，而且交通道路相对好的地方，汽车转换信号灯仿真还是起到了一定的作用。 但随着社会的高速发展，城市化日益完善，车的数量必然增多，给交通的压力也增大，这时候，有序的汽车队伍将会起到疏导交通，改善城市交通环境，推动城市化日益完善。 实验测试结果证明用本系统 PIC 单片机能完成汽车转换信号灯仿真过程 ,有效地疏导交通 ,提高了交通路口的通行能力。 但功能还不够完善，比如软件编写实现功能还不能很好控制硬件，本系统将增加更多功能，比如手控时间的调节，摄像机交通监控的控制 ，盲人通过时交通灯的控制等，使系统更加完善。 金陵科技学院学士学位论文 第 二 章 汽车转变信号灯硬 件设计 8 作者：陈燕 第二章 汽车转变信号灯硬件设计 嵌入式芯片的选择 硬件的功能已由总体设计所规定。 硬件设计的任务就是根据总体设计的要求，在我们在所选的机型上，确定了要选择的元器件，设计出系统的电路原理图，印制电路板设计加工、样机的组装调试等。 针对本系统的设计主要是从两方面实现：硬件设计和软件设计。 硬件是系统的基础。 硬件系统的核心是单片机，它在整个系统的功能和性能中起决定性作用。 同时，单片机的不同封装形式也会影响到系统的物理尺寸。 因此，在单 片机的选型上应主要考虑全面。 我们这一章节先讨论硬件方面 [13]。 系统外围设备的硬件部分包括： AT89C5 ULN2020A、 LCD 等。 外围设备的硬件部分是保证系统实现指定任务的最底层的部件。 对汽车转换信号灯的设计，首先应对此设计的核心控制芯片的基本结构和特征以及主要引脚有比较详细的了解。 主机选用 ATMEL 公司的 51 系列单片机 AT89C51 来实现，利用单片机软件编程灵活、自由度大的特点，力求用软件完善各种控制算法和逻辑控制。 本系统选用的 AT89C51 芯片时钟可达 12MHz，运算速度快，控制功能完善。 其内 部具有 128 字节 RAM，而且内部含有 4KB 的 flash ROM 不需要外扩展存储器，可使系统整体结构更为简单、实用。 现在比较通用的 51 系列单片机发展已经有比较长的时间，应用比较广泛，各种技术都比较成熟，但此系列单片机是 8 位机，处理速度不是很快，资源不够充足，而且其最小系统的外围电路都要自己设计和制作，使用起来不是很方便。 因此可考虑使用 32 位的嵌入式系统芯片。 AT89C51 也是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，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，与工业标准的 MCS51 指令集和输出管脚相兼容。 由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一种高效的微控制器。 是一种功耗低，高性能的 8 位单片机，片内带有一个 4KB 的 FLASH 可编程、可擦除只读存储器，它采用了 CMOS 工艺和 ATMEL 公司的高密度非易失性存储器技术，而且其输出引脚和指令系统都与 MCS51兼容。 另外， AT89C51 是用静态逻辑来设计的，其工作频率可下降到零，并提供两种可用软件来选择的省电方式：空闲方式和掉电方式。 MCS51 单片机的复位是靠外部电 路实现的。 MCS51 单片机内部的振荡电路是一个到增益反相放大器，引线 XTAL1 和 XTAL2分别为 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入和来自反向振荡器的输出，该反向放大器可以配置为片内振荡器。 单片机内部虽然有震荡电路，但要形成时钟，外部还需要附加电路。 石晶振荡和陶瓷振荡均可采用 .有余输入至内部时钟信号要通过一个二分金陵科技学院学士学位论文 第 二 章 汽车转变信号灯硬 件设计 9 作者：陈燕 频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度 [2]。 51 单片机的时钟产生方式有两种，分别为：内部时钟方式和外部始终方式。 利用其内部的震荡电路 XTAL1 和 XTAL2 引线上外接定时元件，内部震荡电路便产生自激震荡，用示波器可以观察到 XTAL2 输出的时钟信号。 XTAL1 19 ， XTAL2 18 ： XTAL1 是片内振荡器的反相放大器输入端， XTAL2 则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到 XTAL1，而 XTAL2 悬空。 内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为 12MHz，时钟频率就为 6MHz。 晶振的频率可以在 1MHz24MHz 内选择。 电容取 30PF 左右。 复位 RST9：在振荡器运行时，有两个机器周期（ 24 个振荡周期）以上的高电平出 现在此引腿时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平， 51 芯片便循环复位。 复位后 P0－ P3 口均置 1 引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器 SFR 全部清零。 当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为 ROM 的 00H 处开始运行程序。 复位操其它的控制或复用引脚： ALE/PROG 30 访问外部存储器时， ALE（地址锁存允许）的输出用于锁存地址的低位字节。 PSEN 29 该引是外部程序存储器的选通信号输出端。 当 AT89C51 由外部程序存储器取指令或常数时，每个机器周期输出 2 个脉冲即两次有效。 但访问外部数据存储器时，将不 会有脉冲输出。 EA/Vpp 31 外部访问允许端。 要使AT89C51 只访问外部程序存储器（地址为 0000HFFFFH） ,这时该引脚必须保持低电平。 输入输出引脚： P1 口驱动器， P1 端口 [－ ] P1 是一个带有内部上拉电阻的 8位双向 I/0 端口。 输出时可驱动 4 个 TTL。 端口置 1 时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。 上拉电阻简单来说就是把电平拉高。 P3 端口 [－ ] P3 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/0 端口。 输出时可驱动4 个 TTL。 端口置 1 时，内部上拉电阻将端口拉到高电平 ，作输入用。 P1－ 3 端口在做输入使用时，因内部有上接电阻，被外部拉低的引脚会输出一定的电流。 表 为 P3 引脚图。 P3 引脚 兼用功能 串行通讯输入（ RXD） 串行通讯输出（ TXD） 外部中断 0（ INT0） 外部中断 1（ INT1） 定时器 0 输入 (T0) 表 P3 引脚图 本设计只用到了 , 作为 RXD 端口的接收端， 口引脚通过 5 个开关接地，通 过判断引脚电平的高低，用来读取开关状态。 作为传送端 , 作为外部中断 0 的输入引脚， 作为外部中断 1 的输出入引脚， 作为定时器 0 的输入引脚。 这个五个 P3 口分别接五个开关，用来读取 P3 口数据。 对于 P1 口，我们此次设计只用到金陵科技学院学士学位论文 第 二 章 汽车转变信号灯硬 件设计 10 作者：陈燕 了 ，用做于输出。 p1p3 口内部自带上拉电阻可以直接接负载。 系统的原理图 图 整个系统设计对于我们来说，我们首先让 5 位指拨开关刹车 ,紧急 ,停靠 ,左转 ,右转与,, 相连 作为单片机的输入信息。 图 为系统原理图。 ,, 口分别接的 7B,6B,5B,4B,3B,2B,1B。 UNL2020A 的7C,6C,5C,4C,3C,2C,1C 口分别接了 7 个发光二极管。 由 7 个发光二极管来实现信号灯亮的状态。 在单片机应用系统的操作面板上，常常需要一些指示灯。 有些指示灯（如电源开关状态指示灯等）不需要通过单片机控制，有些指示灯（如系统状态正常或错误指示灯等）则必须由单片机进行控制。 我们本次使用的是发光二极管简称为 LED，在电路及仪器中作为指示灯，当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。 常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。 我们此次用的发黄光的二极管。 金陵科技学院学士学位论文 第 二 章 汽车转变信号灯硬 件设计 11 作者：陈燕 图 为 ULN2020A 原图，它是 功率驱动芯片。 可以驱动电流型的器件，比如驱动继电器、驱动步进电机、直流电机等。 单片机要驱动大功率的器件，必须通过 ULN2020A器件进行放大驱动。 电阻串联的二极管的作用是为了分压，防止因上下二极管分压不同导致逻辑错误。 根据开关状态，跳转到相应的程序段，也就是按下不同的开关，观察发光二极管的反映。 图 ULN20203A 原图 用 AT89C51 单片机应用设计，显示采用发光二极管， P1 口做输出口， ， ， ， ， 接 5 个开关以实现灯亮与灭的转换。 单片机对开关状态的检测相对于单片机来说，是从单片机的 端口输入信号，而输入的信号只有高电平和低电平两种，当拨开开关拨上去，即输入高电平，相当开关断开，当拨动开关拨下去，即输入低电平，相当开关闭合。 开关闭合，对应的灯亮，开关断开，对应的灯灭对于开关状态检测，相 对单片机来说，是输入关系，我们可轮流检测每个开关状态，根据每个开关的状态让相应的发光二极管指示。 金陵科技学院学士学位论文 第 三 章 汽车转变信号灯软件设计 12 作者：陈燕 第三章 汽车转变信号灯软件设计 Proteus 概述 Proteus 软件是来自英国 Labcenter electronics 公司的 EDA 工具软件 [5]， Proteus 软件有十多年的历史，在全球广泛使用，除了其具有和其它 EDA 工具一样的原理布图、 PCB 自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的电路仿真是互动的 [17]，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型 上编程，并实现软件源码级的实时调试，如有显示及输出，还能看到运行后输入输出的效果，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等，您不需要别的， Proteus 为您建立了完备的电子设计开发环境。 尤其重要的是 Proteus Lite 可以完全免费，也可以花微不足道的费用注册达到更好的效果。 功能最强的 Proteus 专业版也非常便宜，人人用得起，对高校还有更多优惠。 Proteus 组合了高级原理布图、混合模式 SPICE 仿真 ,PCB 设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统 [12]。 此系统受益于 15 年来的持续开发 ,被。