基于单片机的智能交通灯控制系统的设计毕业设计(论文)说明书(编辑修改稿)

基于单片机的智能交通灯控制系统的设计毕业设计(论文)说明书(编辑修改稿)内容摘要：

交通灯。 外部存贮器寻址范围 ROM、 RAM64K，便于系统扩展。 其 T0， T1口可以对外部脉冲进行实时计数操作， 故可以方便实现车流量检测信号的输入。 选用 AT89S51单片机 跟其他单片机相比， 经济实惠，满足设计要求，故选用 AT89S51单片机 作为主控制器。 车流量检测传感器的选型 车流量检测传感器有三种方案如下： 方案一： 采用遥感微波检测器 (RTMS)。 微波交通检测器是利用雷达线性调频技术原理，通过发射中心频率为 (FMCW)；在检测路面上，投映一个宽度为 34米 ， 长度 为 64米的微波带。 每当车辆通过这个微波投映区时，都会向 RTMS反射一个微波信号， RTMS接收反射的微波信号，并计算接收频率和时间的变化参数以得出车辆的速度及长度，提供车流量、道路占有率、速度和车型等实时信息。 为了检测出车道上车的数量， RTMS在微波束的发射方向上以 2M为一个层面分展探测物体，微波束在 15度范围内投影形成一个分为 32个十层面的椭圆形波束， (椭圆的宽度 取决于 仪器选择的工作方式 )，通过这种方式可检测出车量数 RTMS具有两种基本的使用模式，分别是路边侧向模式和前方正向模式。 路边侧向模式可以使用一台 RTMS同时检测多至 8条车道，并提供每条车道的交通信息。 前方正向模式，用一台 RTMS实 时检测一条单一车道的交通情况。 RTMS的 检测 精度高， 且 是一个全天候的车辆检测器。 方案二： 第 3 章 系统硬件电 路的设计 9 采用磁感应车辆检测器 .这种环形线圈检测器是传统的交通检测器，是目前世界上用量最大的一种检测设备。 这些埋设在道路表面下的线圈可以检测到车辆通过时的电磁变化进而精确地算出交通流量。 交通流量是交通统计和交通规划的基本数据，通过这些检测结果可以用来计算占用率 (表征交通密度 )， 在使用双线圈模式时还可以提供速度、车辆行驶方向、车型分类等数据，这些数据对于交通管理和统计是极为重要的。 原理方框图如下： 图 磁检测器方框图 该方案测量精度较好，且性能稳定。 方案三： 利用红外线车辆检测器。 红外线车辆检测器是利用被检测物对光束的遮挡或反射，通过同步回路检测物体有无。 物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。 光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。 如当汽车通过光扫描区域时，部分或全部光束被遮挡，从而实现对车辆数据的综合检测。 常利用光电开关技术，具有 高速响应，抗干扰性强，不受恶劣气象条件或物体颜色的影响 的优点，而且安装简便。 方案一造价高，且易 受环境影响，方案二需将检测器埋入地底下，对已建成道路使用不方便。 方案三性价比高，且设计简单，权衡利弊，故选用方案三。 在本系统中，采用对射式红外线光电开关 HJS18M14DNK检测 车流量。 该红外线光电开关 工作电压为直流 1030V，检测距离为 10m，响应时间小于 3ms,能在25℃ ～ 55℃ 的温度条件下正常工作。 当有车辆通过光电开关之间时，输出端将输出一个开关信号，送入单片机，单片机执行相应程序自动对输入信号进行计数，从而完成对车流量的统计。 环形检测器 1 环形检测器 n 自定义总线 控制单元 调制解调器 监控中心 电气工程学院 10 电源电路的选型 由于单片机工作时需要 +5V 电压 ,所 以在设计电源电路时 ,需要一个 三端稳压器 能提供 +5V 电压。 三端稳压器，主要有两种 ： 一种输出电压是固定的，称为固定输出三端稳压器 ； 另一种输出电压是可调的，称为可调输出三端稳太器。 其基本原理相同，均采用串联型稳压电路。 在线性集成稳压器中，由于三端稳压器只有三个引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉等优点，因而得到广泛应用。 三端稳压器的通用产品有 78 系列（ 正 电源）和 79 系列（负电源），输出电压由具体型号中的后面两个数字代表， 有 5V， 6V， 8V， 9V， 12V， 15V， 18V，24V 等档次。 由于 7805能够提供 5V电压的三端稳压电源 ,在实际的电路控制中应用其作为电源电路较为广泛 ,在普通的电子元器件商场都有销售易于购买 ,并且技术相对成熟 .7805一脚为电源输入端 ,二脚为公共接地端 ,三脚即为我们所需要的 +5V电压输出端 .本文采用最典型的 7805提供电压的电路 ,即在 7805的 1脚和公共接地端 (即 2脚 )之间接入 ,在公共接地端和三脚 +5V电压输出端之间接入。 系统硬件总电路构成及原理 系统硬件电路构成 本系统实现的是对城市十字路口交通的控制，它由三大部分组成 ： (1)信息的采集部分； (2)单片机自动控制部分； (3)显示部分。 系统以单片机为核心， 组成一个集车流量采集、处理、自动控制为一身的开环控制系统。 系统硬件电路由车流量检测电路、单片机、状态灯、 LED显示、蜂鸣器组成。 其具体的硬件电路总图如图所示。 P0接上拉电阻与 P2控制 LED数码管， P1用于控制红绿黄发光二极管， INT1口接蜂鸣器， XTAL1和 XTAL2接入晶振时钟电路， RESET引脚接上复位电路，T1口接车流量传感器。 第 3 章 系统硬件电 路的设计 11 E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U?8 0 5 1 A HY11 1 .0 5 9 2 MC1C2V C CR1P N PU1B U Z Z E RV C CR0 3 KV C CY0 3 KV C CG0 3 KV C CGYR RYG0 3 K0 3 K0 3 K 0 3 K0 3 K0 3 KV C CV C CV C C V C CV C CV C CR Y G0 3 K 0 3 K 0 3 KV C C V C C V C C红外线车流量传感器abfcgdeD P Y[ L E D g n ]1234567abcdefgD S ?D P Y _ 7 S E GabfcgdeD P Y[ L E D g n ]1234567abcdefgD S ?D P Y _ 7 S E GabfcgdeD P Y[ L E D g n ]1234567abcdefgD S ?D P Y _ 7 S E GabfcgdeD P Y[ L E D g n ]1234567abcdefgD S ?D P Y _ 7 S E GabfcgdeD P Y[ L E D g n ]1234567abcdefgD S ?D P Y _ 7 S E GabfcgdeD P Y[ L E D g n ]1234567abcdefgD S ?D P Y _ 7 S E GabfcgdeD P Y[ L E D g n ]1234567abcdefgD S ?D P Y _ 7 S E GT?T R A N S 11234D?B R I D G E 1C4E L E C T R O 1 C5C A PV i n1GND2+ 5 V3U?L M 7 8 0 5 C TV C CP 1 0P 1 1P 1 2P 1 3P 1 4P 1 5P 1 0P 1 1P 1 2P 1 0P 1 1P 1 2P 1 3 P 1 4 P 1 5P 1 3 P 1 4 P 1 5P 2 0 P 2 1P 2 0 P 2 1P 2 0 P 2 1P 2 0 P 2 1P 2 0P 2 1红外线车流量传感器1K 1K 1K 1K 1K 1K 1KV C CV C CV C CP 3 2P 3 2R2S1S W S P S TR3V C CC3E L E C T R O 1C6C A P 图 总体设计电路图 系统工作原理 通过车流量传感器 对东西和南北两条通道的车流量的测量，将车流量信息以脉冲电平的方式传给单片机。 单片机能通过程序运算得到两条通道车流量的大小来控制路口各方向的红绿灯时长，并由 LED显示。 以一个周期向传感器取一次数据。 信息采集主要是对路口各方向的车流量进行采集。 因为关系到哪个方向通行时间长，哪个方向通行时间短。 目前大多采用光学或压力传感器，以确定每个路口在一定时间段车辆通过的次数。 本设计采用比例的方法利用红外线传感器只计算出需比较两个相对路口车流量的比值即可。 设计车流量传感器，一个对准东西方向取样，另一个对南北方向取样，分别取得两个代表东西和南北方向车流量 a和 b。 用单片机巡回检测，并将他们进行比较。 若二者相等则按一定时间间隔交替导通。 若 ab，进入 a方向绿灯 延时 程序。 反之，进入 b方向绿灯 延 时程序。 该控制程序又根据具体的比例做时长的变换。 这些工作全部由单片机完成。 单片机通过接口得到 a和 b相对应的电压信号量，然后对其进行处理、分析和判断，改变信号灯输出时长，直接控制信号灯驱动电路，实现单片机对信号灯的智能控制。 本系统先显示状态灯及 LED数码管，将状态码值送显 P1口，将要显示的时间电气工程学院 12 值送显 P0口和用 P2口来选通 LED数码管的显示导通 ，在此同时以 50ms为周期，用软件方法计时 1秒，到达 1s就要将时间值减 1，刷新 LED数码管。 该智能交通灯控制系统以四个状态为一周期循环。 每满一个状态循环周期，则须将检测到的车流量数据处理一次，判断两个方向的交通轻重缓急状况，再调整下次状态循环的红绿灯时间，以达到自动控制的目的。 AT89S51单片机简介 单片机的概述 单片微型计算机简称单片机，又称微控制器，嵌入式微控制器等，属于第四代电子计算机。 它把中央处理器、存储器、输入 /输出接口电路以及定时器 /计数器集成在一块芯片上，从而具有体积 小、功耗低、价格低廉、抗干扰能力强且可靠性高等特点，因此，适合应用于工业过程控制、智能仪器仪表和测控系统的前端装置。 正是由于这一原因，国际上逐渐采用微控制器 (MCU)代替单片微型计算机 (SCM)这一名称。 “微控制器”更能反映单片机的本质，但是由于单片机这个名称已经为国内大多数人所接受，所以仍沿用“单片机”这一名称。 单片机的主要特点有： （ 1） 具有优异的性能价格比。 （ 2） 集成度高、体积小、可靠性高。 （ 3） 控制功能强。 （ 4） 低电压，低功耗。 AT89S51是美国 ATMEL公司生产的低功耗，高性能 CMOS8位单片机，片内含 4k bytes的可系统编程的 Flash只读程序存储器 ,器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 8051指令系统及引脚。 它集 Flash程序存储器 既可在线编程（ ISP）也可用传统方法进行编程及通用 8位微处理器于单片芯中 ,ATMEL公司的功能强大，低价位 AT89S51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。 AT89S51主要引脚功能 AT89S51引脚图如图 ： 第 3 章 系统硬件电 路的设计 13 图 引脚图 VCC：电源电压 GND：地 P0口： P0口是一组 8位漏极开路型双向 I／ 0口，也即地址／数据总线复用口。 作为输出口用时，每位能驱动 8个 TTL逻辑门电路，对端口写“ l” 可作为高阻抗输入端用。 在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位。