基于51單片機(jī)的交通控制系統(tǒng)模擬設(shè)計.doc

基于基于 51 單片機(jī)的交通控制系統(tǒng)模擬設(shè)計單片機(jī)的交通控制系統(tǒng)模擬設(shè)計 學(xué)院 電氣與控制工程學(xué)院 專業(yè) 自動化 姓名 目錄目錄 1 1 設(shè)計思路設(shè)計思路 2 2 2 顯示界面方案 2 2 3 輸入方案 2 3 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)總體設(shè)計單片機(jī)交通控制系統(tǒng)總體設(shè)計 2 3 1 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的通行方案設(shè)計 2 3 2 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的功能要求 4 3 3 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理 4 4 4 智能交通燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計智能交通燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 4 4 1 系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成及原理 4 4 2系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成 5 4 3系統(tǒng)工作原理 5 5 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計 7 5 1 程序主體設(shè)計流程 7 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 17 設(shè)計心得體會設(shè)計心得體會 18 附錄附錄 19 基于單片機(jī)的交通控制系統(tǒng)模擬設(shè)計 1 1 設(shè)計思路設(shè)計思路 1 分析目前交通路口的基本控制技術(shù)以及各種通行方案 并以此為基礎(chǔ)提出自己 的交通控制的初步方案 2 確定系統(tǒng)交通控制的總體設(shè)計 包括 十字路口具體的通行禁行方案設(shè)計以及 系統(tǒng)應(yīng)擁有的各項(xiàng)功能 在這里 本設(shè)計除了有信號燈狀態(tài)控制能實(shí)現(xiàn)基本的交通功能 還增加了倒計時顯示提示 基于實(shí)際情況 又增加了緊急狀況處理和通行時間可調(diào)這兩 項(xiàng)特特殊功能 3 進(jìn)行顯示電路 燈狀態(tài)電路 按鍵電路的設(shè)計和對各器件的選擇及連接 大體 分配各個器件及模塊的基本功能要求 4 進(jìn)行軟件系統(tǒng)的設(shè)計 對于本系統(tǒng) 采用單片機(jī) C 語言編寫 對單片機(jī)內(nèi)部結(jié) 構(gòu)和工作情況做了充足的研究 了解定時器 中斷以及延時原理 總體上完成了軟件的 編寫 2 2 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)單片機(jī)交通控制系統(tǒng)方案的比較 設(shè)計與論證方案的比較 設(shè)計與論證 2 1 電源提供方案 采用單片機(jī)控制模塊提供電源 改方案的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡明扼要 節(jié)約成本 缺點(diǎn)是輸出功率不高 2 2 顯示界面方案 采用數(shù)碼管顯示 這種方案只顯示有限的符號和數(shù)碼字符 簡單 方便 2 3 輸入方案 由于該系統(tǒng)對于交通燈及數(shù)碼管的控制 只用單片機(jī)本身的 I O 口就可實(shí)現(xiàn) 且本 身的計數(shù)器及 RAM 已經(jīng)夠用 故選擇方案二 3 3 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)總體設(shè)計單片機(jī)交通控制系統(tǒng)總體設(shè)計 3 1 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的通行方案設(shè)計 設(shè)在十字路口 分為東西向和南北向 在任一時刻只有一個方向通行 另一方向禁 行 持續(xù)一定時間 經(jīng)過短暫的過渡時間 將通行禁行方向?qū)Q 其具體狀態(tài)如下所示 交通狀態(tài)從狀態(tài) 1 開始變換 直至狀態(tài) 6 然后循環(huán)至狀態(tài) 1 周而復(fù)始 通過具體的路口交通燈狀態(tài)的演示分析我們可以把這四個狀態(tài)歸納如下 南北方向紅燈滅 同時綠燈亮 東西方向黃燈滅 同時紅燈亮 倒計時 30 秒 此狀態(tài) 下 東西向禁止通行 南北向允許通行 南北方向綠燈滅 東西方向紅燈滅 同時黃燈亮 倒計時 3 秒 此狀態(tài)下 除了已經(jīng) 正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換 黃燈滅 同時南北方向紅燈亮 東西方向綠燈亮 倒計時 30 秒 此狀態(tài)下 東西向允 許通行 南北向禁止通行 東西方向綠燈滅 南北方向紅燈滅 同時黃燈亮 倒計時 3 秒 此狀態(tài)下 除了已經(jīng) 正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換 下面我們可以用圖表表示燈狀態(tài)和行止?fàn)顟B(tài)的關(guān)系如下 表 1 交通狀態(tài)及紅綠燈狀態(tài) 狀態(tài) 1狀態(tài) 2狀態(tài) 3狀態(tài) 4 東西向禁行等待變換通行等待變換 南北向通行等待變換禁行等待變換 東西紅燈 1000 東西黃燈 0101 東西綠燈 0010 南北紅燈 0010 南北綠燈 1001 南北黃燈 0100 東西南北四個路口均有紅綠黃 3 燈 在任一個路口 遇紅燈禁止通行 轉(zhuǎn)綠燈允許 通行 之后黃燈亮警告行止?fàn)顟B(tài)將變換 狀態(tài)及紅綠燈狀態(tài)如表 1 所示 說明 0 表示滅 1 表示亮 3 2 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的功能要求 本設(shè)計能模擬基本的交通控制系統(tǒng) 用紅綠黃燈表示禁行 通行和等待的 信號發(fā)生 還能進(jìn)行倒計時顯示 1 倒計時顯示 倒計時顯示可以提醒駕駛員在信號燈燈色發(fā)生改變的時間 在 停止 和 通過 兩者間作出合適的選擇 駕駛員和行人普遍都愿意選擇有倒計時顯示的信號控制方式 并且認(rèn)為有倒計時顯示的路口更安全 倒計時顯示是用來減少駕駛員在信號燈色改變的 關(guān)鍵時刻做出復(fù)雜判斷的 1 種方法 它可以提醒駕駛員燈色發(fā)生改變的時間 幫助駕駛 員在 停止 和 通過 兩者間作出合適的選擇 3 3 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理 單片機(jī)設(shè)計交通燈控制系統(tǒng) 可用單片機(jī)直接控制信號燈的狀態(tài)變化 基本上可以 指揮交通的具體通行 當(dāng)然 接入 LED 數(shù)碼管就可以顯示倒計時以提醒行使者 更具人 性化 本系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上 加入了緊急情況處理與時間調(diào)整功能 單片機(jī)最小系統(tǒng) 外圍接口電路 LED 數(shù)碼管顯示 紅黃綠信號燈 按鍵 控制電路 圖 2 系統(tǒng)的總體框圖 據(jù)此 本設(shè)計系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心 連接成最小系統(tǒng) 由按鍵設(shè)置模塊產(chǎn)生輸 入 信號燈狀態(tài)模塊 LED 倒計時模塊模塊接受輸出 系統(tǒng)的總體框圖如上所示 單片機(jī)上電后 系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài) 執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制 同時將時間數(shù) 據(jù)倒計時輸入到 LED 數(shù)碼管上實(shí)時顯示 在此過程中隨時調(diào)用急停按鍵 4 4 智能交通燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計智能交通燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 4 1 系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成及原理 實(shí)現(xiàn)本設(shè)計要求的具體功能 可以選用 AT89C51 單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系 統(tǒng) 12 個發(fā)光二極管分成 4 組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號燈指示模塊 1 個 LED 構(gòu)成倒計時 顯示模塊 若干按鍵組成緊急按鈕 4 2 系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成 本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心 系統(tǒng)硬件電路由狀態(tài)燈 LED 顯示 按鍵 組成 其具體 的硬件電路總圖如圖 3 1 所示 其中 P0 用于送顯兩片 LED 數(shù)碼管 P1 用于控制紅綠黃發(fā)光二極管 XTAL1 和 XTAL2 接入晶振時鐘電路 REST 引腳接上復(fù)位電路 P2 6 與 P2 7 對數(shù)碼管進(jìn)行片選 P3 2 即 INT0 緊急情況處理按鍵 P3 3 即 INT1 接時間調(diào)整中斷按鍵 4 3 系統(tǒng)工作原理 系統(tǒng)上電或手動復(fù)位之后 系統(tǒng)先顯示狀態(tài)燈及 LED 數(shù)碼管 將狀態(tài)碼值送顯 P1 口 將要顯示的時間值的個位和十位分別送顯 P0 口 在此同時用軟件方法計時 1 秒 到 達(dá) 1s 就要將時間值減 1 刷新 LED 數(shù)碼管 時間到達(dá)一個狀態(tài)所要全部時間 則要進(jìn)行下一狀態(tài)判斷及銜接 并裝入次狀態(tài)的 相應(yīng)狀態(tài)碼值以及時間值 20pF C1 20pF C2 1K R13 4 7K R1422uF C3 12 12MHZ S SW PB VCC VCC GND GND GND VD12VD11VD10VD9VD8VD7VD6VD5VD4VD3VD2VD1 4 7K R12 4 7K R11 4 7K R10 4 7K R9 4 7K R8 4 7K R7 4 7K R6 4 7K R5 4 7K R3 4 7K R4 4 7K R1 4 7K R2 東 東 東東 東 東東 東 東東 東 東東 東 東東 東 東 P1 5 P1 4 P1 3 P1 2 P1 1 P1 0 東東東東東 P1 0 T2 1 P1 1 T2EX 2 P1 2 ECI 3 P1 3 CEX0 4 P1 4 CEX1 5 P1 5 CEX2 6 P1 6 CEX3 7 P1 7 CEX4 8 RST 9 P3 0 RxD 10 P3 1 TxD 11 P3 2 INT0 12 P3 3 INT1 13 P3 4 T0 14 P3 5 T1 15 P3 6 WR 16 P3 7 RD 17 XTAL2 18 XTAL1 19 VSS 20 P2 0 A8 21 P2 1 A9 22 P2 2 A10 23 P2 3 A11 24 P2 4 A12 25 P2 5 A13 26 P2 6 A14 27 P2 7 A15 28 PSEN 29 ALE PROG 30 EA VPP 31 P0 7 AD7 32 P0 6 AD6 33 P0 5 AD5 34 P0 4 AD4 35 P0 3 AD3 36 P0 2 AD2 37 P0 1 AD1 38 P0 0 AD0 39 VCC 40 IC1 P80C51RA 5N K1 K2 K3 東東東東 東東東東東東 A 1 f 2 g 3 e 4 d 5 A 6 c 8 DP 7 b 9 a 10 DS1 A 1 f 2 g 3 e 4 d 5 A 6 c 8 DP 7 b 9 a 10 DS3 0 2KR15 0 2KR16 0 2KR17 0 2KR18 0 2KR19 0 2KR20 0 2KR21 0 2KR22 東東東東東東東 Q 2N3904 Q 2N3904 VCC 基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)電路圖 LED 連接圖 信號燈的連接 5 5 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計 5 1 程序主體設(shè)計流程 全部控制程序?qū)嶋H上分為若干模塊 鍵盤設(shè)置處理程序 狀態(tài)燈控制程序 LED 顯示 程序緊停程序 中斷服務(wù)子程序等 整個軟件程序方面主要分兩大部分 主程序部分和中斷處理程序 流程圖如圖 9 所 示 系統(tǒng)總流程圖 設(shè)計說明 該智能交通燈控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用的是順序執(zhí)行并反復(fù)循環(huán)的方法 智能交通燈控制系統(tǒng)在正常工作的情況下 每 30s 循環(huán)變化一次 每個循環(huán)周期在還剩 3s 時 正在通行路口的黃燈同時點(diǎn)亮并開始閃爍 以提醒路人上的行人及車輛 交通燈 即將發(fā)生變化 在此期間若中斷按鍵按下則轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)子程序進(jìn)行相關(guān)操作 設(shè)計心得體會 吳震 在焊接過程中 我們學(xué)會應(yīng)先合理的布局 并認(rèn)真檢查每個元器件 確保無誤后再 焊接 還有 不能急于求成 要焊接一個模塊 檢查一個模塊 免得整個版子焊完后再 在一大堆線中檢查 這樣不僅效率低且耗時 自然 我們也學(xué)會如何去發(fā)現(xiàn)問題與解決 問題的一些方法 至于軟件設(shè)計與調(diào)試 我覺得它主要考驗(yàn)?zāi)愕乃季S邏輯能力及你對指令的熟悉程度 可以說再整個軟件設(shè)計過程中 我不僅學(xué)會了延時的兩種方法 即軟件延時和硬件延時 還掌握數(shù)碼管的兩種顯示方式 即動態(tài)顯示與靜態(tài)顯示 及其如何選擇 當(dāng)然 通過幾 次反復(fù)調(diào)試過程 使得我對匯編指令有了更深刻的理解 在整個課程設(shè)計過程我還掌握了一下幾點(diǎn) 1 掌握了電子系統(tǒng)設(shè)計的流程 熟悉了各種硬件電路以及軟件編程方法 2 理解了最單片機(jī)的各部分組成及特性 3 熟練使用了各種計算機(jī)輔助設(shè)計工具完成設(shè)計 充分掌握了這些工具的使用 通過本次的課程設(shè)計 充分意識到自己所學(xué)的東西還是非常有限的 不過通過設(shè)計 還是學(xué)到了一些書本上沒有學(xué)到的東西 為自己以后的學(xué)習(xí)起了很大的幫助 就我個人 而言 很深刻地體會到一點(diǎn) 那就是我們在設(shè)計過程中一定要有一個整體的清晰的思路 知道自己的設(shè)計的對象的基本功能和核心器件的適用及其作用 只要把握住這些主要方 面 一些小問題都將圍繞著這些主要問題而逐步得到解決 同時我也懂得 在整個設(shè)計 過程中 生活中也一樣 一定要意志堅定 克服自己的畏難情緒 這樣才能將事情做好 才能干出一番成就 設(shè)計心得體會 趙玉峰 我覺得類似這種課程設(shè)計的實(shí)踐真的不錯 通過這些項(xiàng)目練習(xí) 我自學(xué)能力 解決 實(shí)際問題的能力得到提高 可以說是對綜合素質(zhì)全面提升 我想這也是我們上大學(xué)應(yīng)真 正學(xué)到的 在這次課程設(shè)計中 我最大的感受之一就是 知識欠缺 通過這次課程設(shè)計 我知 道了自己的缺陷 因?yàn)樵谄饺绽锏膶W(xué)習(xí)中 只講究完成作業(yè)和考試 對知識的實(shí)用性不 是太重視 通過本次課程設(shè)計我明白了學(xué)以致用的的重要性 我的另一個感受就是 團(tuán)隊意識 從開始的確定方向題目 到最后的完成制作 我 們小組成員始終堅守在一起 各盡所能 各施所長 互相鼓勵 互相學(xué)習(xí) 一起克服了 重重困難 我想 不管我們的艱辛能否換來我們期待的結(jié)果 我們都將無怨無悔 設(shè)計心得體會 文毅 作為一名自動化專業(yè)的大三學(xué)生 我覺得做單片機(jī)課程設(shè)計是十分有意義的 而 且是十分必要的 在已度過的大學(xué)時間里 我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)課 我們在課堂上 掌握的僅僅是專業(yè)課的理論知識 如何去鍛煉我們的實(shí)踐能力 如何把我們所學(xué)的專業(yè) 基礎(chǔ)課理論知識運(yùn)用到實(shí)踐中去呢 我想做類似的課程設(shè)計就為我們提供了良好的實(shí)踐 平臺 通過這次設(shè)計 我懂得了學(xué)習(xí)的重要性 了解到理論知識與實(shí)踐相結(jié)合的重要意 義 學(xué)會了堅持 耐心和努力 這將為自己今后的學(xué)習(xí)和工作做出了最好的榜樣 我覺 得作為一名自動化專業(yè)的學(xué)生 單片機(jī)的課程設(shè)計是很有意義的 更重要的是如何把自 己平時所學(xué)的東西應(yīng)用到實(shí)際中 附錄 附錄一 系統(tǒng)總體原理圖 20pF C1 20pF C2 1K R13 4 7K R1422uF C3 12 12MHZ S SW PB VCC VCC VCC GND GND GND VD12VD11VD10VD9VD8VD7VD6VD5VD4VD3VD2VD1 4 7K R12 4 7K R11 4 7K R10 4 7K R9 4 7K R8 4 7K R7 4 7K R6 4 7K R5 4 7K R3 4 7K R4 4 7K R1 4 7K R2 東 東 東東 東 東東 東 東東 東 東東 東 東東 東 東 P1 5 P1 4 P1 3 P1 2 P1 1 P1 0 東東東東東 P1 0 T2 1 P1 1 T2EX 2 P1 2 ECI 3 P1 3 CEX0 4 P1 4 CEX1 5 P1 5 CEX2 6 P1 6 CEX3 7 P1 7 CEX4 8 RST 9 P3 0 RxD 10 P3 1 TxD 11 P3 2 INT0 12 P3 3 INT1 13 P3 4 T0 14 P3 5 T1 15 P3 6 WR 16 P3 7 RD 17 XTAL2 18 XTAL1 19 VSS 20 P2 0 A8 21 P2 1 A9 22 P2 2 A10 23 P2 3 A11 24 P2 4 A12 25 P2 5 A13 26 P2 6 A14 27 P2 7 A15 28 PSEN 29 ALE PROG 30 EA VPP 31 P0 7 AD7 32 P0 6 AD6 33 P0 5 AD5 34 P0 4 AD4 35 P0 3 AD3 36 P0 2 AD2 37 P0 1 AD1 38 P0 0 AD0 39 VCC 40 IC1 P80C51RA 5N K1 K2 K3 東東東東 東東東東東東 A 1 f 2 g 3 e 4 d 5 A 6 c 8 DP 7 b 9 a 10 DS1 A 1 f 2 g 3 e 4 d 5 A 6 c 8 DP 7 b 9 a 10 DS3 0 2KR15 0 2KR16 0 2KR17 0 2KR18 0 2KR19 0 2KR20 0 2KR21 0 2KR22 東東東東東東東 Q 2N3904 Q 2N3904 VCC 附錄二 系統(tǒng)程序清單 include define uint unsigned int define uchar unsigned char uchar num uint a uchar code table 0 x90 0 x80 0 xf8 0 x82 0 x92 0 x99 0 xb0 0 xa4 0 xf9 0 xc0 void delay uint z aa bb 最新范本 供參考 void Outside Init void EX0 1 開外部中斷 0 EX1 1 開外部中斷 1 IT0 1 負(fù)邊沿觸發(fā) IT1 1 負(fù)邊沿觸發(fā) void main Outside Init EA 1 while 1 P1 0 xf3 aa for num 6 num 9 num P1 0 xed for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xc0 delay 10 P2 0 xfb P0 table num delay 10 P1 0 xde aa for num 6 num 9 num P1 0 xed for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xc0 delay 10 P2 0 xfb P0 table num delay 10 最新范本 供參考 void Outside Int1 void interrupt 1using 1 if p3 2 0 P1 0 xb3 bb void Outside Int2 void interrupt 2using 1 if p3 3 0 P1 0 x9e bb aa for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xb0 delay 10 P2 0 xfb P0 0 xc0 delay 10 30 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xa4 delay 10 P2 0 xfb P0 0 x90 delay 10 29 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xa4 delay 10 P2 0 xfb P0 0 x80 delay 10 28 for a 0 a 50 a 最新范本 供參考 P2 0 xfd P0 0 xa4 delay 10 P2 0 xfb P0 0 xf8 delay 10 27 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xa4 delay 10 P2 0 xfb P0 0 x82 delay 10 26 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xa4 delay 10 P2 0 xfb P0 0 x92 delay 10 25 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xa4 delay 10 P2 0 xfb P0 0 x99 delay 10 24 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xa4 delay 10 P2 0 xfb P0 0 xb0 delay 10 23 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xa4 delay 10 P2 0 xfb P0 0 xa4 最新范本 供參考 delay 10 22 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xa4 delay 10 P2 0 xfb P0 0 xf9 delay 10 21 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xa4 delay 10 P2 0 xfb P0 0 xc0 delay 10 20 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xf9 delay 10 P2 0 xfb P0 0 x90 delay 10 19 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xf9 delay 10 P2 0 xfb P0 0 x80 delay 10 18 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xf9 delay 10 P2 0 xfb P0 0 xf8 delay 10 17 for a 0 a 50 a 最新范本 供參考 P2 0 xfd P0 0 xf9 delay 10 P2 0 xfb P0 0 x82 delay 10 16 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xf9 delay 10 P2 0 xfb P0 0 x92 delay 10 15 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xf9 delay 10 P2 0 xfb P0 0 x99 delay 10 14 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xf9 delay 10 P2 0 xfb P0 0 xb0 delay 10 13 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xf9 delay 10 P2 0 xfb P0 0 xa4 delay 10 12 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xf9 delay 10 P2 0 xfb P0 0 xf9 最新范本 供參考 delay 10 11 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xf9 delay 10 P2 0 xfb P0 0 xc0 delay 10 10 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xc0 delay 10 P2 0 xfb P0 0 x90 delay 10 09 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xc0 delay 10 P2 0 xfb P0 0 x80 delay 10 08 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xc0 delay 10 P2 0 xfb P0 0 xf8 delay 10 07 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xc0 delay 10 P2 0 xfb P0 0 x82 delay 10 06 for a 0 a 50 a 最新范本 供參考 P2 0 xfd P0 0 xc0 delay 10 P2 0 xfb P0 0 x92 delay 10 05 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xc0 delay 10 P2 0 xfb P0 0 x99 delay 10 04 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xc0 delay 10 P2 0 xfb P0 0 xb0 delay 10 03 for a 0 a 50 a P2 0 xfd P0 0 xc0 delay 10 P2 0 xfb P0 0 xa4 delay 10 02 for a 0