电子创新设计论文

交通信号灯1创新设计论文题目：交通信号灯班级：姓名：学号：指导教师：2016年1月交通信号灯2摘要随着我国科技的发展，科技的发展带动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，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用MSC-51系列单片机ATSC51和可编程并行I/O接口芯片8255A为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8051芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示（交通灯信号通过PA口输出，显示时间直接通过8255的PC口输出至双位数码管）；车辆闯红灯报警；绿灯时间可检测车流量并可通过双位数码管显示。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。交通信号灯3AbstractAlongwiththedevelopmentofscienceandtechnology,thedevelopmentofscienceandtechnologydrivecontroltesttechnologyisupdated.Inrealtimedetectionandautomaticcontrolofthemicrocomputerapplicationsystem,thesinglechipmicrocomputeroftenasacorecomponenttouse,onlysinglechipmicrocomputeraspectsknowledgeisnotenough,shouldaccordingtothespecifichardwarestructurewithhardwareandsoftware,tobeperfect.Crossroadstransports,bustlingpedestrian,autolane,ahumanitarian,inanorderlyway.Sowhattodothisbyanorder?Thetrafficlightsonistheautomaticcommandsystem.Therearemanywaystocontrolthetrafficlights.ThesystemUSEStheMSC-51seriesmicrocontrollerATSC51andprogrammableparallelI/Ointerfacechip8255Aasthecenterdevicetodesigningtrafficlightcontroller,canrealizetheaccordingtoactualtrafficflowthroughthe8051chipsetred,greenP1mouthbrightenthefunctionofthetime;Trafficlightcycletolight,countdownwith5secondsyellowlightflashingwarning(trafficlightsignalsthroughthePAmouth,displaythetimeoutputdirectlythrough8255PCmouthoutputtodoubleadigitaltube);Aredlightvehiclesalarm;Greentimecanbedetectedbyatrafficanddoubledigitalpipedisplay.Thissystemispractical,simpleoperationandstrongfunctionexpansion.目录一、引言………………………………………………………………………..5二、设计要求……………………………………………………………………6三、交通灯设计方案论证.............................................8四交通灯软件设计.................................................9五总结体会.....................................................17交通信号灯4附件1：印制电路板截图..........................................17附件2：原理图.................................................18附件3：元器件清单..............................................19附件4:实物照片...................................................20引言此次交通灯设计以单片机AT89S52作为城市交通灯的控制核心，电路分为交通灯正常指示模块，倒计时显示模块，紧急情况处理模块，特种车检测模块，语音提示模块，路段遇忙调整模块以及电子交警模块。交通灯正常指示模块用以指示交道口行驶车辆按照四种通行方式行驶；倒计时显示模块用以指示车辆及行人需等待的时间；紧急情况处理模块用以交警手动控制交通灯来处理紧急情况；特种车检测模块用以检测警车，救护车等特种车，以便采取适当措施让行；语音提示模块用以提醒过路行人的安全；路段遇忙调整模块用以在交通遇忙情况下，通过调整南北和东西向的交通灯的点亮时间，交通信号灯5使交通更加流畅；电子交警模块用以检测为规者，并以发光二极管作为显示设备（实际情况可采用摄相头进行拍摄追踪）。各模块的信号由单片机综合分析处理，并根据反馈信息驱动交通灯和倒计时正确指挥交通。系统在硬件上实现了交通灯的正常指示和倒计时模块，软件采用多种中断处理和P0口的分时复用功能，并且在此过程中使用了多种传感器来实现交通灯的多种功能。可以准确的利用交通灯和LED数码管指挥交通，完成了特种车和闯红灯违规车辆的检测。附加的语音功能又进一步完善了本系统。二设计要求设计一个交通信号灯模拟装置，电脑时钟采用单片机内部的定时器，采用2段数码管做显示，信号灯采用彩色LED模拟。本制作利用51单片机中的简易型产品AT89S52作为主控制器件，利用单片机内部定时器和计数器等功能，用两位数码管显示两个方向的信号灯变化的倒计时，用按键来实现时间的设置和一些特殊情况下得控制。1）、当单片机开始工作，东西方向为绿灯，南北方向红灯。当绿灯变化为红灯时，该方向的黄灯同时闪烁5次北方向变化时间为30s，当时间少于6s时，变为黄灯闪烁，每秒闪烁一次；交通信号灯63）、另外设置一紧急按键，SB4为紧急按键，当紧急按键按下时，为特殊情况，此时为所用信号闪烁，报警器长鸣，40S后自动退出，若再次按下紧急按键，回复正常；4）、采用两位数码管显示倒计时时间，出现黄灯或者紧急情况时，数码管闪烁；5）、SB1键为设置键，按一次SB1键，蜂鸣器“嘟”的一声后，数码管开始闪烁，进入东西方向时间设置，此时按SB2（增加）键、SB3（减少）键可上下调节时钟；10秒之内若再按下SB1键，蜂鸣器“嘟”的两声后，数码管开始闪烁，进入南北方向时间设置，10秒之内若再按下SB1键，蜂鸣器“嘟”的三声后退出设置，每次设置后，10秒之内不按SB1键，系统判定为设置结束，回复正常显示；6）、同时按下SB2和SB3按键时，LED循环闪烁，形成彩色跑马灯，按下SB1可改变循环方向，而且跑马灯闪烁的间隔时间逐渐增加，从0.2S增加到1S。1、要求完成的任务（1）完整的电子产品样机；（2）电子工程图（原理图*.SCH、印制板图*.PCB、程序流程图）；（3）电子产品的设计说明书。三方案论证东西（EW）、南北（SN）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三个指示灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允交通信号灯7许通行，黄灯闪烁表示离红灯亮还有5S时间（警告状态）。本设计给两干道分配了20S和30S的时间选择，可以根据干道上行人车辆流量来分配长短不同的时间。方案介绍把设计任务细化为四个状态，其对应状态如图：整个交通灯控制由四个状态组成，可以用程序设计实现，也可用时序逻辑实现.以下方案就是分别用了这两种方法。设计思想：状态主干道灯显示次干道灯显示00(30S)绿灯红灯01(05S)黄灯闪烁红灯10(20S)红灯绿灯11(05S)红灯黄灯闪烁说明：1、按键1和2按下是定时20秒，弹起定时30秒；button1控制右边两位数码管显示，button2控制左边两位数码管显示；2、按键3是当交叉路口发生交通事故时，紧急暂停通行；交通信号灯83、按键旁边的红点点一下按键就一直处于按下状态；我设计的按键控制是开光转换按键，所以需要更改状态需要按键一直按下去，不过要等一个方向的工作结束才能生效；比如：开始右边两位显示30秒，接下去左边如果按键没按下，左边显示也是30秒，如果需要接下去左边显示20秒，就在右边30秒工作的时候将控制左边的按键按下；想重新回到30秒就弹起按键就行了四程序设计与调试1测试程序录入好之后，将芯片安插到线路板中，通电后，所有的发光管闪烁，按下复位按键，程序重新运行，表示你的硬件无误；否则，表示你的交通信号灯9硬件焊接有误，对照原理图，自己检查，直至无误为止。2程序的编写和调试交通信号灯，也是按照一定的时序点亮、熄灭信号灯，因此也可以看成是一种彩灯控制器，下表中列出了交通信号灯的时序，把它编制成一个表格，按照时序查表，输出，就可以实现交通信号灯的设计。2.1当单片机开始工作，东西方向为绿灯，南北方向红灯。当任意方向绿灯变化为红灯时，该方向的黄灯同时闪烁6次。LED的工作原理：如原理图所示，但我们控制的单片机的P1口为高电平时，相当于将LED的负极接+5V，LED两端的电压差为0V，这时候LED不能导通，所以它也不能发光；反之，当我们控制单片机的P1口为低电平的时候，LED的两端就有了正向电压差，这时候LED导通，所以他发光。电阻的作用限流，保证该支路的电流不会对LED和单片机造成损害。根据LED的工作原理和本项目的要求，我们将LED的变化制成表格如下：步骤P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0十六进制代码东西红东西黄空东西绿南北红空南北黄南北绿（1）11100111E7H（2）11110111F7H10110111B7H（3011111107E交通信号灯10）H（4）011111117FH011111017DH（5）11100111E7H我们已经将本项目的步骤一的LED的变化制作成表格了，下面我们就按照表格中的步骤编先绘制程序的流程图：交通信号灯11程序流程图开始初始化P1口东西绿灯亮，南北红灯亮延时设置黄灯循环次数R0=6东西黄灯灭延时东西黄灯亮延时R0-1=0？NOYES东西红灯亮，南北绿灯亮延时设置黄灯循环次数R0=6南北黄灯灭延时南北黄灯亮灭】亮延时R0-1=0？？NOYES交通信号灯12我们按照程序流程图可以轻松的开始写下我们的程序了：;****************主程序************************ORG0000HAJMPMAIN;跳转的主程序MAIN:MOVP1,#0FFH;初始化P1口，使其为高电平START:MOVP1,#0E7H;把东西绿灯亮，南北红灯亮的代码赋值到P1口LCALLDELAY;调用延时，以方便视觉观看MOVR0,#06H;设置黄灯闪烁次数ST1:MOVP1,#0F7H;把东西黄灯灭，南北红灯亮的代码赋值到P1口LCALLDELAYMOVP1,#0B7H;把东西黄灯亮，南北红灯亮的代码赋值到P1口LCALLDELAYDJNZR0,ST1;判断黄灯闪烁次数到了吗MOVP1,#7EHLCALLDELAYMOVR0,#06HST2:MOVP1,#7FHLCALLDELAYMOVP1,#7DHLCAL