模拟交通灯控制毕业设计.doc
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1、毕业设计(论文) 模 拟 交 通 灯 控 制Simulation of traffic light control 班 级 : 电 子1012 学 生 姓 名 : 学 号 : 课 题 名 称 : 模拟交通灯控制 指 导 教 师 : 导 师 单 位 : 论文提交日期 : 2013 年 4 月30 日 一选题意义及背景 现代城市生活中,交通显得日渐重要。车辆的逐渐增多、城市道路的拥挤不 堪都需要良好的城市道路交通管理,信号灯控制非常重要,本课题针对十字路口 的交通情况设计相应的控制时间和控制流程, 利用单片机良好的控制功能来进行 设计,实用性强。本课题主要利用红、绿、黄三种颜色的发光二极管做信号指
2、示 灯,通过编写程序控制信号灯的颜色显示和保持时间,让学生增强动手能力,并 进一步了解单片机的工作原理。 二毕业设计(论文)主要内容 交通灯控制系统主要包括硬件部分设计制作和软件程序设计两大部分。 要求 设计的系统能对东西方向和南北方向的车流进行控制, 按照设定的时间准确进行 显示部分的剩余时间的显示和切换。应完成的主要工作包括单片机的选型、硬件 电路设计、电路图绘制、软件程序的设计、实物电路制作等。熟练使用 Proteus 软件和伟福仿真软件编写程序,模拟电路运行,并完成毕业论文。 利用单片机丰富的 IO 端口,及其控制的灵活性,实现基本的信号切换和时间显 示。 三计划进度: 第8周 确定分
3、组以及在小组中的分工,通过各种途径查阅资料,确定总体 系统设计,购买原材料 第 9 周第 10 周 系统设计,电路板制作,开始撰写论文 第 11 周 硬件系统基本完成,调试修缮。论文初稿完成 第 12 周 论文修改完善,准备答辩 第 13 周 答辩 四毕业设计(论文)结束应提交的材料: 1、毕业设计实物 2、毕业设计论文 3、任务书 4、教师评阅书 指导教师: 林蒙丹 2011 年 10 月 17 日 教研室主任 年 月 日 论文真实性承诺及指导教师声明 学生论文真实性承诺 本人郑重声明:所提交的作品是本人在指导教师的指导下,独立进行研究工 作所取得的成果,内容真实可靠,不存在抄袭、造假等学术
4、不端行为。除文中已 经注明引用的内容外, 本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。如被发 现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为,本人愿承担本声明的法律责任和一切 后果。 毕业生签名: 日 期: 指导教师关于学生论文真实性审核的声明 本人郑重声明:已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核,确定其内容均由学 生在本人指导下取得,对他人论文及成果的引用已经明确注明,不存在抄袭等学 术不端行为。 指导教师签名 日 期:目录 摘要 .01 ABSTRACT .02 前 言 . 02第一章 单片机的概述 . 04 1.1 单片机的
5、简介 .04 1.2 单片机的发展史 . .05 1.3 单片机的硬件特性 .061.4 单片机的应用 .06第二章 单片机芯片和两位数码管的简介 .082.1 MSC-51 芯片的简 .082.2 两位数码管的简介 . 10 第三章 交通灯的总体设计方案 . 12 3.1 设计思想 . .12 3.2 实现方法 . .12 3.3 交通灯的管理方案论证 . 12 第四章 交通灯系统的设计流程 . .13 4.1 系统的硬件设计 . 13 4.1.1 总体框图 . 13 4.1.2 设计实现功能流程图 . 14 4.1.3 单片机的最小系统 . 15 4.1.4 信号灯的显示 . 16 4.2
6、 系统的软件设计 .17 4.2.1 计数器的初值计算 . 17 4.2.2 计算公式 . 17 4.2.3 1 秒的方法 . 17 4.2.4 软件延时 . 18 4.2.5 主功能实现程序流程图 . 19 4.2.6 显示功能流程图 . 20 第五章 设计感想 .21 参考文献 . 22 附 录 .23 致 谢 . 26 摘 要近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断深入,同时带动传统控制检 测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往作为 核心器件来使用。十字路口车辆穿梭,行人熙攘,车行车道,人行人道,有条不 紊。交通信号灯控制方式很多,本系统采用 MSC-5
7、1 系列单片机 AT9S51 和可编程 并行 I/O 接口芯片 89S51 位中心器件来设计交通灯控制器, 实现了能根据实际车 流量通过 89S51 的 P1 口设置红绿灯点亮时间的功能,红绿灯循环点亮,倒计时 剩 5 秒时黄灯闪烁警告,本系统实用性强,操作简单,扩展功能强。交通的亮灭 规则为:初始状态南北方向红灯亮,东西方向绿灯亮,延迟 50s 后,东西方向黄 灯亮。延迟 10s 后,南北方向绿灯亮,同时东西方向红灯亮,延迟 40s 后,南北 黄灯亮,延迟 10s 后,南北方向红灯亮,东西方向黄灯亮,重复上述过程。关键词:交通灯 AT89S51 单片机 01ABSTRACTWith the
8、rapid development of science and technology in recent years, microcontroller applications are deepening, and detection technology is increasingly driven by traditional control updates. In real-time detection and automatic control of microcomputer application system, single-chip devices are often use
9、d as a core. Crossroads shuttle vehicles, pedestrians bustling, car dealers lanes, people walkways, orderly. A lot of traffic signal control, this system uses MSC-51 Series MCU AT9S51 and programmable parallel I / O interface chip center 89S51-bit devices to design traffic light controller, realized
10、 according to the actual traffic flow through the traffic light 89S51 point P1 port settings function of time, light, traffic light cycle light, yellow light flashes when countdown warning seconds left, the system is practical, simple, powerful extensions. Traffic light off rules: the initial state
11、of north-south direction the red light, green light east-west direction, delay 50s, the east-west direction yellow light. Delay 10s, the north-south direction the green light, red light while east-west direction, delay 40s, the north and south yellow light, delay 10s, the north-south direction of th
12、e red light, yellow light east-west direction, repeat the process. Keywords: traffic light AT89S51 SCM 02 前 言当今,红绿灯安装在个个道口上,已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这个技术在 19 世纪就已经出现了。 1858 年,在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红、蓝两色的机械 般手势信号灯,用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868 年,英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的会议大厦前的广场上, 安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转方式玻璃提灯组成
13、, 红色表示“停止” ,绿色表示“注意” 。1869 年 1 月 2 日,煤气灯爆炸,是 警察受伤,遂被取消! 电气启动的红绿灯出现在美国,这种红绿灯由红黄绿三色圆形的投光器组 成,1914 年始装于纽约市 5 号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止” ,绿 灯亮表示“通行” 。 信号灯的出现,使得交通得以有效的管理,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。绿灯时通行信号灯, 面对绿灯的车辆可以直行,左转弯和右转弯,除非两一种标志禁止某一种 转向。左右转弯车辆必需让合法的正在路口内行驶的车辆和过人行
14、横线的 行人优先通行。红灯是禁行信号灯,面对红灯的车辆必需在交叉路口的停 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 已经十分接近停车线而不能安全停车的可以进入交叉路口! 03 第一章单片机的简介 1.1 单片机的简介 单片机的概述 单片微型计算机简称单片机,是典型的嵌入式微控制器 (Microcontroller Unit),常用英文字母的缩写 MCU 表示单片机,它最 早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有 CPU 的专用处理器发展而 来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和 CPU 集成在一个芯片中,使 计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设
15、备当中。 INTEL 的 Z80 是最早按照这种思想设计出的处理器,从此以后,单片机和专 用处理器的发展便分道扬镳。 早期的单片机都是 8 位或 4 位的。其中最成功的是 INTEL 的 8031,因 为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在 8031 上发展出了 MCS51 系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随 着工业控制领域要求的提高,开始出现了 16 位单片机,但因为性价比不理 想并未得到很广泛的应用。90 年代后随着消费电子产品大发展,单片机技 术得到了巨大提高。随着 INTEL i960 系列特别是后来的 ARM 系列的广泛应 用,32 位单片机迅速取
16、代 16 位单片机的高端地位,并且进入主流市场。而 传统的 8 位单片机的性能也得到了飞速提高,处理能力比起 80 年代提高了 数百倍。目前,高端的 32 位单片机主频已经超过 300MHz,性能直追 90 年 代中期的专用处理器,而普通的型号出厂价格跌落04至 1 美元,最高端的型 号也只有 10 美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用, 大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌 上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的 Windows 和 Linux 操作系统。 单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统,因此它得到了最多的 应用。事实上单
17、片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的 几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家 用电器、 电子玩具、 掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有 1-2 部单片机。 而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备 40 多部单 片机,复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作!单片 机的数量不仅远超过 PC 机和其他计算的总和,甚至比人类的数量还要多。 单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个 计算机系统集成到一个芯片上。 相当于一个微型的计算机, 和计算机相比, 单片机只缺少了 I/O 设备。概括的讲:一块芯片就成了
18、一台计算机。它的 体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时, 学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。 单片机内部也用和电脑功能类似的模块,比如 CPU,内存,并行总线, 还有和硬盘作用相同的存储器件,不同的是它的这些部 05 件性能都相对我们 的家用电脑弱很多,不过价钱也是低的,一般不超过 10 元即可,用它来做 一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗 衣机、排烟罩、VCD 等等的家电里面都可以看到它的身影!它主要是作为控 制部分的核心部件。 它是一种在线式实时控制计算机,在线式就是现场控制,需要的是有 4 较强的抗干扰能力, 较低的
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