基于单片机的交通灯管理系统设计(编辑修改稿)

基于单片机的交通灯管理系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

1 利用单片机为核心设计一个具有特定功能的十字路口交通灯。 2 要求单片机直接控制信号灯的状态变化，符合一般交通通行的具体要求，能用发光 二极管的闪烁状态给出提示信息，更具人性化。 3 叙述本设计的工作原理和设计要点。 4 讲述本设计方案设计，控制电路基本构成，给出硬件原理图。 5 论述控制电路软件设计思路及相关源代码，要求 能够利用汇编语言编写程序。 6 系统 软件流程的设计的环节：完成任务的分析和落实算法、经过算法画出程序流程图、通过程序流程图编写汇编语言源程序、在计算机里调试、程序的下载 【 5]。 饶品振：基于单片机的交通灯管理系统设 计 4 第二章 交通灯管理方案 通行方案确定 东西方向、南北方向俩通道相交于十字路口，在每一时刻有且仅有一个方向通过，另一个方向是不能通过，通过一些时间后，通过方向和不通过方向切换。 详细的形态见下所示：黑代表灯亮，白代表不亮。 状态 1 一直切换到状态 6，这样就是一个周期，然后一直循环。 具体见图 ： 图 21 通过 情况 华东交通大学理工学院毕业设计 5 ※当东西信号灯红灭、信号灯绿亮，南北信号灯黄灭、信号灯红灯亮，倒数 20 秒。 此时，正常通过的道路是东西向，不能通过的道路是南北向。 ※当东西信号灯绿灭、信号灯黄亮，南北信号灯红亮，倒数 2 秒。 此时，所有车都要等待切换除非正在通行。 ※当南北信号灯红灭、信号灯绿亮，东西信号灯黄灭、信号灯红亮，倒数 20 秒。 此时，正常通过道路的是南北向，不能通过的道路是东西向。 ※当南北信号灯绿灭、信号灯黄亮，东西信号灯红亮，倒数 2 秒。 此时，所有车都要等待切换除非正在通行。 用图来表达我们它的联系如下： 表 21 交通 状况和交通状态 四个方向都有红灯、绿 //黄灯和 LED 灯 2 个，每一个路口，看到红灯不能通过，绿灯的通过，然后黄灯亮警示将切换。 状态及状况如表 所示。 特别提醒：灯不亮是 0，灯亮是 1。 系统的优点 实际的交通情况和这种设计很相似，而且还有倒 计时显示，流量检测和调整，交通违法处理和应急处理等功能。 倒计时显示 驾驶员和行人可以通过倒计时显示，结合信号灯不断的变化做出是“等待”还是“通行”合理的判断。 有倒计时的显示让人在等待的时候可以看到希望，不会让人产生不好的情绪，也可以合理的选择车速。 通过倒计时的显示人们可以做出正确的判断，使通过路口饶品振：基于单片机的交通灯管理系统设 计 6 的效率更高。 应急电路 马路是总是会发生交通事故，假设警车，游行队伍和其他紧急车俩通过等，我们都应该保障其尽快的通过，毕竟我们是文明、和谐的社会爱护每一个人的生命安全及公共财产安全。 即 在控制系统中增加这一个按键，就可以实现这个目标。 单片机交通控制系统的基本构成及原理 单片机是中心能对 LED 灯有效的控制，在所有的时间段监控、调整一切的线路。 由于能通过车流量电路与违规检测电路的收集路面的具体情况，再通过 CPU 分析处理得到的数据，然后可以对此有对应的控制调整。 因为其中连有蜂鸣器，可以通过它来输出信号，人们就可以得到信号后做出相应的动作。 复位电路、时钟电路、 I/O 口等组成 8051 单片机的最小系统。 除外，还连有违规电路、车流量检测电路、 LED 灯的显示等。 构成图如图 所示。 图 构成图 华东交通大学理工学院毕业设计 7 这个系统是非常灵活的，可以手动调整来达到对交通灯的及时的管理。 如果在工作过程中收集违规的车俩和应急的有效信号时，可以马上中断工作，避免造成交通事故。 在一些不太繁忙的路口上，可以选择自动工作模式。 此时也会对车流量完成统计并分析，当需要调整时，也可以通过按键来调整，使其具有良好的通行效率。 饶品振：基于单片机的交通灯管理系统设 计 8 第三章 硬件电路的设计 硬件总电路构成及原理 用 8051 单片机外接时钟电路和复位电路构成最小系 统，这个最小系统就能够完成这个设计的全部管理效力。 另外 12 个单向导通的二极管形成 4 组红绿黄 3 种颜色的信号灯。 车流量检测电路主要的作用是搜集数据的，光耦传感器是检测违章的车俩。 一些按键可以完成设定时间、选择工作方式、应急状况的处理是由一些按键调理的，报警装置是蜂鸣器。 电路结构 这个系统的中心是 8051 单片机，主要结构包括各种输入、输出信号的电路图。 其中电路图包括手动操作就可以恢复到原始状态的电路、违规电路、计算有多少车通过的电路、内部时钟电路、 LED 等组成的。 8051 单片机有 40 个引脚，可分为：电源、时钟、控制与 I/O口。 内部时钟电路是连在 XTAL1(18 脚）与引脚 XTAL2（ 19 脚）上的，手动复位电路是连在引脚RST（ 9 脚）上的。 红黄绿的颜色的控制线是连接在 P2 口的，车流量检测电路是连在 INT1/（ 13 脚）上的，违规电路是连在 INT0/（ 12 脚）上的。 原理图 所示。 华东交通大学理工学院毕业设计 9 图 电路原理图 工作方式 第一，在刚开始就可以通过按键选择工作方式，分为红绿黄系统自动的时间和通过调整红绿黄的时间。 要想系统处于自动工作方式只需要按下 S3 键；要想系 统处于自己设置的工作方式按下 S4 键，然后再通过按下 S2 键 S3 键来调整好红绿灯的具体是多少时间。 时间寄存器就可以通过这个方式进行调整的，和是否有必要来确定车流量的检测和调整。 第二，本方案要先表达是红绿黄灯亮的情况和倒计时的情况，然后刷新 P2 口的状态码值， P0 口是控制倒计时各位的数值， P1 口是控制倒计时十位的数值，这个的周期是 50ms，用程序的方法计时 1s，有一个周期就将显示的数值减 1s，同时更新 LED 灯的数值。 满足某一个情况的时间的全部要求，就要跳到下个状态，还要填好次情况的时间值和状态码值。 从 一开始就有外部的 2 个中断是启动的，分别是车流量检测信号的接收和违规信号的接收。 如果有车俩违规就开始计算，当车俩超过设定的数值中断开始，并且禁止车俩通过和开启蜂鸣器。 只有按 S2 键时中断完成返回。 在经过一个周期，假设是系统工作方式，就会整理分析车流量的具体数量，比较各个方向的通过状况，通过调整来达到良好的工作方式。 单片机的确定 饶品振：基于单片机的交通灯管理系统设 计 10 机型的特点 单片机现在已经应用很广泛了，在很场合都有用到并还很小所以也叫为“微控制器”。 单片机具有集成度高、功能强、结构简单、易于掌握、应用灵活、可 靠性高、价格低廉等特点，广泛应于工业控制、智能仪器仪表、机电一体化产品、家用电器等各个领域 【 5】。 我把单片机的发展瓜分成四个不同的时段：第一个时段，单片机刚刚出来是非常的简单的，是双片形式功能很少。 第二个时段，单片机在这个时候性能还是很低的，虽然是一个完整的计算机，不过其内部的东西很少。 第三个时段，单片机的功能已经很完整了，有 8 位的CPU、定时器计数器是 16 位的、 I/O 口等功能已经很不错了。 第四个时段，处理器不断升级，功能是越来越强大。 正在向高性能、大容量、微型不断的发展。 单片机特点： 1)总线的结构可以减少 引线，使成本很低 2)单片机的芯片内是有很多外围功能的电路，体积很较小。 3) 控制能力是很准确的。 4)工作电流很小充分发挥低功耗的优点。 8051 单片机的基本特征 8051 单片机的基本特征如下： 字节的只读存储器 ROM； RAM： 128 字节的低 RAM 与 21 个特殊功能寄存器 SFR 高 128 字节； 2 个优先级， 5个中断源； 个 I/O 线 P0 低地址还有数据总线、 P1 没有第二功能、 P2 高地址与 P3 第二功能； RAM07H 单元； PSW 既可以按字节操作又可以按位操作； ，即位寻址； 64k 的数据存储器与 64k 的程序存储器； 是 16位的计数器，它不属于特别功能寄存器，寻址范围是 64KB； 时序最小的是时钟周期； 字节的指令有 49个， 2字节指令有 46 个， 3 字节指令有 16个；。 8051 外部引脚 典型的芯片 8051 单片机是 40 个引脚的，双列值插式 DIP 方式封装， 40个引脚有不同的类型：电源、时钟、控制与 I/O 引脚。 电源一般来说是提供 +5V 的，还有要接地。 时钟华东交通大学理工学院毕业设计 11 XTAL1 余 XTAL2 一边接一个。 RST/Vpd 是复位端，单片机的时钟周期工作时，这个引脚出现 2 个机器周期就可以复位啦。 I/O 线有 P0、 P P P3 口，其中 P0 口和 P3 口既可以按字节操作，也可以按位操作，他们都有第二功能。 图 8051 单片机引脚及功能 8051 单片机基本的工作结构 手动复位电路、内部时钟电路、 I/O 口等构成 8051 单片机的最小系统。 （ 1） 时钟电路 单片机的时钟电路能够提供时钟信号，而这个时钟信号是单片机工作必须要有的，因为时序是每个动作在时间上都有关系的。 单片机是在时钟电路产生的时序的唯一的指导下完成工作。 8051 单片机芯片内部有一个高增益反相放大器， XTAL1 为输入端， XTAL2 为输出端，在 XTAL1 和 XTAL2 之间连好时钟电路，即是个稳定的自激的时钟器。 单片机的时钟信号是时钟电路发出时钟脉冲经二分频后形成的。 能够起到稳定频率，微调作用的是电容，它们值的范围在 530pf，我在这里取 30pf。 8051 单片机往往选择晶振的频率为 ，我在这里选择 12MHz。 见 所示 饶品振：基于单片机的交通灯管理系统设 计 12 图 内部时钟电路方式 （ 2） 手动复位电路 单片机刚开始的操作是复位，还有就是在单片机出现异常时，也可以复位，比如程序运行出错、系统死机或者是在死循环的情况想。 见 所示 图 手动复位电路 上电复位、手动复位是俩种复位的形式。 按键手动复位是经过人完成的，这个过程也就是在上电的时候使 8051 单片机一直处于复位的状况，直到完成。 华东交通大学理工学院毕业设计 13 （ 3） EA 引脚怎么样设定 到底是进入内部 ROM 还是外边 ROM 是通过 EA 引脚的高低电频确定的。 假如 EA引脚为 1 时， 8051 单片机进入片里面的 ROM；如果 EA 引脚为 0 时，则直接进入片外 ROM。 这个方案需要的单片机片内的够用，直接从内部选用，只需要给 EA引脚接1（高电频）就行。 其他重要的电路 车流量的检测 因为我们需要对路口的交通情况有详细的了解，于是就有了我们的车流量的检测电路。 打个比方，在一路口上，东西方向每小时有 500 俩车通过，而南北方向每小时只有 100俩车通过。 如果两个方向的通行时间一样的话，那是这种分 配是不科学的。 有了车流量检测就可以使单片机做出处理，调整各个方向的通行时间。 车流量检测电路如图。 图 车流量检测电路 这个。