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毕业论文之交通灯设计

〖来源:www.246ent.com〗
〖时间:2016年10月26日〗〖

篇一:毕业论文之交通灯设计

毕业论文之交通灯设计

目录

摘要………………………………………………………………………2

引言………………………………………………………………………3

1 概述……………………………………………………………………3

1.1 交通灯的背景与意义………………………………………………3

1.2 单片机发展概况……………………………………………………4

2 单片机简介……………………………………………………………5

2.1单片机简介…………………………………………………………5

2.2 单片机应用…………………………………………………………5

3 交通灯硬件设计………………………………………………………6

3.1 交通灯工作方案……………………………………………………6

3.2 交通灯硬件设计及原理图…………………………………………7

3.2.1 工作原理…………………………………………………………8

4 控制器的软件设计……………………………………………………9

4.1 程序设计流程图……………………………………………………9

4.2 主程序设计…………………………………………………………10

5 结束语…………………………………………………………………12

致谢词……………………………………………………………………13

参考文献…………………………………………………………………14

交通灯设计

何超

摘要:随着时代的发展交通事故也急剧增加,为了改善交通秩序减少交通事故,交通灯起着越来越重要的作用。交通灯安装在各个路口上,然而控制交通灯一般采用单片机,单片机是微型计算机一个重要分支,具有体积小、价格低、指令系统简单、可靠性高工作范围广等特点。故特别适用于这里交通灯控制,采用汇编语言对80C51型单片机进行设计控制交通灯的工作,本系统实用性强能使交通灯更稳定的工作。

关键字:交通灯  单片机  汇编语言

Abstract:With the development of The Times traffic accident also sharp increase, to improve traffic lights reduce accidents, playing a more and more important role. Traffic lights installed in each intersection, however control traffic lights generally USES microcontroller, microcontroller is an important branch of micro computer, has small volume, price low, instruction system is simple, high reliability working range, etc. It is especially suitable for here, the assembly language lights control design for 80C51 SCM control type of traffic lights work, this system is strong practicability can make more stable job. Lights

Key Words: Traffic lights,MCU,assembly language

引言

随着经济的增长和人口的增加,人们生活方式不断变化,人们对交通的需求不断增加。城市中交通拥挤、堵塞现象日趋严重,由此造成巨大的经济与时间损失。 资料显示,对日本东京268个主要交叉路口的调查估计表明:每年在交叉路口的时间延误,折成经济报失为20亿美元;而在我国北京市,当早晚交通高峰时,交叉路 口处的排队长度竟达1000多米,有的阻车车队从一个交叉路口延伸到另一个交叉路 口,这时一辆车为通过一交叉路口,往往需要半个小时以上,时间损失相当可观。我国是一个历史悠久、人口众多的国家,城市数量随着社会的发展不断增多。 随着城市化进程的大大加快,诱发的交通需求急剧增长,供需矛盾不断激化,严重 的交通问题也随之而来。人、车、路三者关系的协调,已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制 与交通疏导的计算机综合管理系统,它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。十字路口车辆穿梭,行人熙攘,车行车道,人行人道,有条不紊,这一切要归功于城市交通控制系统中的交通灯控制系统。交通灯控制系统对于疏导交通流量、 提高道路通行能力,减少交通事故有明显效果,使城市交通得以有效管理。交通灯可以采用 PLC、单片机等控制方法。利用单片机实现对交通信号灯的实时控制,只要采用一块单片机,加上简单的接口与驱动放大电路,即可实现,具有成本低,可靠性高的特点

1 概述

1.1 交通灯的背景与意义

   从19世纪到现在不仅科技的不断发展,交通灯的发展是交通日渐繁华的必然产物,交通灯控制系统对于疏导交通流量、提高道路通行能力,减少交通事故有明显效果,使城市交通得以有效管理。现如今交通灯已经成为人们生活中不可或缺的一部分,是维护交通秩序的重要工具,信号灯的出现,使交通得以有效管制,对于疏导交通流量、提高道路通行能力,减少交通事故有明显效果。1968年,联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号,面对绿灯的车辆可以直行,左转弯和右转弯,除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号,面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号,面对黄灯的车辆不能越过停车线,但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。

1.2 单片机的发展概况

为了能在变频控制中方便使用单片机,形成最具经济效益的嵌入式控制系统。有的单片机内部设置了专门用于变频控制的脉宽调制控制电路,这些单片机有Fujitsu公司的MB89850系列、MB89860系列;Motorola 公司的MC68HC08MR16、MR24等。在这些单片机中,脉宽调制电路有6个通道输出,可产生三相脉宽调制交流电压,并内部含死区控制等功能。 特别引人注目的是:现在有的单片机已采用所谓的三核(TrCore)结构。这是一种建立在系统级芯片(System on a chip)概念上的结构。这种单片机由三个核组成:一个是微控制器和DSP核,一个是数据和程序存储器核,最后一个是外围专用集成电路(ASIC)。这种单片机的最大特点在于把DSP和微控制器同时做在一个片上。虽然从结构定义上讲,DSP是单片机的一种类型,但其作用主要反映在高速计算和特殊处理如快速傅立叶变换等上面。把它和传统单片机结合集成大大提高了单片机的功能。这是目前单片机最大的进步之一。这种单片机最典型的有Infineon公司的TC10GP;Hitachi公司的SH7410,SH7612等。这些单片机都是高档单片机,MCU都是32位的,而DSP采用16或32位结构,工作频率一般在60MHz单片机的另外一个名称就是嵌入式微控制器,原因在于它可以嵌入到任何微型或小型仪器或设备中。目前,把单片机嵌入式系统和Internet连接已是一种趋势。但是,Internet一向是一种采用肥服务器,瘦用户机的技术。这种技术在互联上存储及访问大量数据是合适的,但对于控制嵌入式器件就成了"杀鸡用牛刀"了。要实现嵌入式设备和连接,就需要把传统的Internet理论和嵌入式设备的实践都颠倒过来。为了使复杂的或简单的嵌入式设备,例如单片机控制的机床、单片机控制的门锁,能切实可行地和Internet连接,就要求专门为嵌入式微控制器设备设计网络服务器,使嵌入式设备可以和Internet相连,并通过标准网络浏览器进行过程控制。

目前,为了把单片机为核心的嵌入式系统和Internet相连,已有多家公司在进行这方面的较多研究。这方面较为典型的有EmWare公司和TASKING公司。

2 单片机简介

2.1单片机简介单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支,也是颇具生命力的机种,单片微型计算机简称单片机,特别适用于控制领域,故又称微控制器。单片机是靠程序运行的,并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能,尤其是特殊的独特的一些功能,这是别的器件需要费很大力气才能做到的,有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列,或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话,电路一定是一块大PCB板!但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机,结果就会有天壤之别!只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能,高效率,以及高可靠性!可以说,二十世纪跨越了三个“电”的时代,即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过,这种电脑,通常是指个人计算机,简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机,大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机(亦称微控制器)。顾名思义,这种计算机的最小系统只用了一片集成电路,即可进行简单运算和控制。因为它体积小,通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中,起着有如人类头脑的作用,它出了毛病,整个装置就瘫痪了。现在,这种单片机的使用领域已十分广泛,如实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机,就能起到使产品升级换代的功效,常在产品名称前冠以形容词——“智能型”,如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品,不是电路太复杂,就是功能太简单且极易被仿制。究其原因,可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。2.2 单片机应用一、单片机在智能仪器仪表领域的应用 在各类仪器仪表中引入单片机,使仪器仪表智能化,提高测试的自动化程度和精度,简化仪器仪表的硬件结构,提高其性能价格比。 二、单片机在机电一体化领域的应用 机电一体化是机械工业发展的方向。机电一体化产品是指集成机械技术、微电子技术、计算机技术于一体,具有智能化特征的机电产品,例如微机控制的车床、钻床等。单片机作为产品中的控制器,能充分发挥它的体积小、可靠性高、功能强等优点,可大大提高机器的自动化、智能化程度。 三、单片机在日常生活及家用电器领域的应用 自从单片机诞生以后,它就步入了人类生活,如洗衣机、电冰箱、空调器、电子玩具、电饭煲、视听音响设备等家用电器配上单片机后,提高了智能化程度,增加了功能,倍受人们喜爱。单片机将使人类生活更加方便、舒适、丰富多彩。 四、在实时过程控制领域的应用 用单片机实时进行数据处理和控制,使系统保持最佳工作状态,提高系统的工作效率和产品的质量。 五、办公自动化设备 现代办公室使用的大量通信和办公设备多数嵌入了单片机。如打印机、复印机、传真机、绘图机、考勤机、电话以及通用计算机中的键盘译码、磁盘驱动等。  综合所述,单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面。另一方面,单片机应用的重要意义还在于,它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术,是传统控制技术的一次革命。3 交通灯硬件设计3.1 交通灯工作方案

东西、南北两干道交于一个十字路口,各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯,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。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换,且黄灯燃亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间。指示灯燃亮的方案如表:

 

 

过程1

过程2

东西道

闪烁次数

红灯

绿灯

黄灯

15

12

3

南北道

闪烁次数

绿灯

黄灯

红灯

12

3

15

上表说明:

过程1;东西方向为红灯开始闪烁时南北方向绿灯开始闪烁,当闪烁第十二次时东西方向红灯持续闪烁三次但是南北方向转为绿灯闪烁三次。(一个过程共十五秒)。

过程2;南北方向为红灯开始闪烁时东西方向绿灯开始闪烁,当闪烁第十二次时南北方向红灯持续闪烁三次但是东西方向转为绿灯闪烁三次。(一个过程共十五秒)。

就以上述两种状态进行循环,行人和车辆就可以安全畅通的通行。

3.2 交通灯硬件设计及原理图

选用单片机80C51一片,导线若干,发光二极管12支(红、黄、绿各四对)电阻等元器件,电路原理图如下:


3.2.1 工作原理

如上图所示,此电路是由晶体振荡电路、复位电路以及交通灯模拟电路。


a,复位电路

复位电路:复位是使单片机或系统中的其他部件处于某种确定的初始状态。单片机的工作就是从复位开始的。80C51的复位引脚(RST)是第9脚,当此引脚连接高电平超过2个机器周期(一个机器周期为6个时钟脉冲),即可产生复位的动作。当在80C51单片机引脚引入高电平并保持2个机器周期时,单片机内部就执行复位操作(如果RST引脚继续保持高电平,单片机就处于循环复位状态)。复位操作有两种基本形式:一种是上电复位,另一种是如a图所示的上电与按键均有效的复位。

 


b,晶体振荡电路

晶体振荡电路:80C51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器,引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器,此电路是用来给单片机控制系统提供时钟信号,振荡电路如b图所示。

c,交通灯模拟控制电路
 
 

 

如c图所示此电路的发光二极管采用灌电流接法,发光二极管正极接到电源正极,P0.0控制东西道一组的红绿灯,P2.0控制南北道一组的红绿灯。

LED1~LED6分别接到 红绿黄,红绿黄

LED7~LED12分别接到 红绿黄 红绿黄

4 控制器的软件设计

4.1 程序设计流程图

 


 

 

 

 

 

 

 
 
东西红灯南北黄灯闪

 
 
结束
 
是否闪12次?
 
东西绿南北红灯闪

 
 
东西红灯南北黄灯闪
 
开始
 
初始化

 
 
设定初值

 
 
东西红灯南北绿灯闪

 
 
是否闪12次?
 
是否闪3次?
 

 

4.2主程序设计

ORG 0000H            

SJMP MAIN            

MAIN:MOV R0,#12;程序从主程序开始,分别给R0、P0、P2赋值,给R0赋值是为

;了语句的循环,P0、P2各个接口赋予高频信号“1”(全灭的信号)

MOV P0,#0FFH

MOV P2,#0FFH”

LOOP1:MOV P0,#0C6H;使交通灯LED1和LED3发光,LED亮后灭的信号

MOV P2,#4BH

CALL D_05S;调用延时子程序延时(0.5S)

MOV P0,#0FFH

MOV P2,#0FFH

CALL D_05S

DJNZ R0,LOOP1

MOV R0,#3

LOOP2:MOV P0,#0C6H;紧接这上面的状态后,LED闪三次 东西红灯闪,南北黄灯

MOV P2,#8DH

CALL D_05S

MOV P0,#0FFH

MOV P2,#0FFH

CALL D_05S

DJNZ R0,LOOP2

MOV R0,#12

LOOP3:MOV P0,#4BH

MOV P2,#0C6H

CALL D_05S

MOV P0,#0FFH

MOV P2,#0FFH

CALL D_05S

DJNZ R0,LOOP3 ;LED闪十二次,东西绿灯闪,南北红灯闪

MOV R0,#3

LOOP4:MOV P0,#8DH

MOV P2,#0C6H

CALL D_05S

MOV P0,#0FFH

MOV P2,#0FFH

CALL D_05S

DJNZ R0,LOOP4; LED闪三次,东西黄灯闪,南北红灯闪

AJMP MAIN    ;循环,跳转到main主程序

D_05S:MOV R4,#50;延时子程序

S1:MOV R5,#40

S2:MOV R6,#123

DJNZ R6,$

DJNZ R5,S2

DJNZ R4,S1

RET         

END

上述程序是控制交通灯的第一个状态,紧接后面的几个状态和上述程序规律相同只是输出的信号不同,就这样以此规律进行编写就可使交通灯工作。

5 结束语

通过这次毕业设计,虽然在毕业合计前期我遇到了很多困难,甚至不知道如何下手,但是通过自己的亲手实践,不断的请教同学与老师,还有就是在课余实间上网收集资料等等不断的积累,使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程,以及在常用编程设计思路技巧(特别是汇编语言)的掌握方面都能向前迈了一大步,为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。使我完成了这次很有意义的毕业设计。

致谢词

在学校的生活即将话上句号时,在我们即将告别这个白衣飘飘的年代的时刻,我内心是如此的激动不已,如此的依依不舍,在这里我感谢几年来培养我的母校,感谢代课老师对我的指导,感谢所有的爱我的人和我爱的人。还要感谢110宿舍亲爱的兄弟们,我在你们身上学到了很多。在毕业设计即将完成之际,感谢学校2年来提供良好的学习环境,感谢电气系对本人提供施展才能的舞台,在这里请接受我诚挚的谢意! 最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母,谢谢你们,祝你们永远幸福快乐!

 
参考文献

[1]单片机原理及其应用技术 李全利 高等教育出版社 2009.6

[2]单片机原理与应用 孙仅 北京大学出版社 2006.2

[3]单片机原理接口与应用 机械工业出版社 2005.4

[4]跟我薛永单片机 肖德才 西北大学出版社 2008.1

[5]单片机实验与实践教程 刘守义 国防工业出版社 2005.1

[6]雷丽文 等.微机原理与接口技术

­.北京:电子工业出版社 2004.2

[7]单片机程序设计实例,先锋工作室,清华大学出版社 2004.6

 

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