十字路口交通信号灯控制器设计2016

辽宁工业大学单片机原理及接口技术课程设计（论文）题目：十字路口交通信号灯控制器设计院（系）：电气工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：2016.06.20-2016.7.3本科生课程设计（论文）I课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气教研室注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算学号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目十字路口交通信号灯控制器设计课程设计（论文）任务交通信号灯由4组、每组由红绿发光二极管各50只灯组成，并各有60秒倒计时器显示剩余时间，控制器由AC220V供电。设计任务：1.CPU最小系统设计（包括CPU选择，存储器，晶振电路，复位电路）2.交通灯驱动控制、倒计时显示电路设计3.电源设计4．拟定交通灯控制规律以及程序流程图设计、程序编写技术参数：1．控制器工作电源是220V2．每只发光二极管电流30mA设计要求：1、分析系统功能，尽可能降低成本，选择合适的单片机、驱动电路等；2、应用专业绘图软件绘制硬件电路图和软件流程图；3、按规定格式，撰写、打印设计说明书一份，其中程序开发要有详细的软件设计说明，详细阐述系统的工作过程，字数应在4000字以上。进度计划第1天查阅收集资料第2天总体设计方案的确定第3-4天CPU最小系统设计（包括CPU选择，存储器，晶振电路，复位电路）第5天交通灯驱动控制、倒计时显示电路设计第6天电源电路设计第7天程序流程图设计第8天软件编写与调试第9天设计说明书完成第10天答辩指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日本科生课程设计（论文）II摘要本文在对目前交通控制进行深入分析的基础上，运用检测传感、实时调整智能化控制的实现技术，将传感器监测、实时调整车辆通行时间的算法与单片机控制作用相结合，提出了基于单片机的交通控制系统设计方案。单片机的交通灯控制系统由单片机、交通灯显示、LED倒计时、车流量检测及调整、违规检测、紧急处理、时间模式手动设置等模块组成。理论证明该系统能够简单、经济、有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。本设计主要做了如下几方面的工作：一是确定系统交通控制的总体设计，包括，十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能，二是进行传感器的硬件电路、显示电路等的设计和基本功能要求。三是进行软件系统的设计，对于本系统，本人采用单片机汇编语言编写，总体上完成了软件的编写。关键词：传感检测；AT89C52；倒计时显示；异常状况判别及处理本科生课程设计（论文）III目录第1章绪论..........................................................11.1单片机交通控制系统概况.......................................11.2本文研究内容.................................................2第2章CPU最小系统设计..............................................32.1单片机交通控制系统总体设计方案...............................32.2CPU的选择....................................................42.3复位电路设计.................................................52.4时钟电路设计.................................................62.5CPU最小系统图................................................7第3章AT89C52输入输出接口电路设计.................................83.1车辆传感器的选择.............................................83.2车流量检测接口电路设计.......................................83.3违规检测电路及模拟设计.......................................93.4蜂鸣器电路设计..............................................103.5十字路口交通信号灯控制器输出接口电路设计....................113.6人机对话接口电路设计........................................123.6.1按键控制...............................................123.6.2显示器显示.............................................133.6.3发光二极管.............................................15第4章十字路口交通信号灯控制器软件设计.............................164.1软件实现功能综述............................................164.2流程图设计..................................................164.2.1主程序流程图设计.......................................164.2.2中断程序流程图设计.....................................174.3程序清单....................................................18第5章系统设计与分析...............................................245.1系统原理图..................................................24本科生课程设计（论文）IV5.2系统原理综述................................................255.2.1定时器原理.............................................255.2.2软件延时原理...........................................265.2.3中断原理...............................................26第6章课程设计总结.................................................27参考文献............................................................28本科生课程设计（论文）1第1章绪论1.1单片机交通控制系统概况随着人口快速的增多，交通工具的爆炸性的发展，以及道路资源的有限性，交通控制就应运而生，在人类的生活、工作环境中，交通扮演着极其重要的角色，人们的出行都无时不刻与交通打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展带动整个交通运输的发展，从而催生了单独的交通控制学问与管理机构。交通控制系统是近现代社会随着物流、出行等交通发展产生的一套独特的公共管理系统。要保证高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通规则，还必须通过一定的技术手段加以实现。现代人类科学技术，特别是电子科学技术的发展和成熟能比较好的解决系统建立中硬软件方面要求的技术难题。目前，交通控制方面的研究能完全实现自动智能化，甚至将整个区域整合成一个统一的系统范围，还能根据正常时段以及特定突发时段的情况进行科学的自动调整。当前世界各国广泛使用的最具代表性却有实施的城市道路交通信号控制系统有英国的TRANSYT与SCOOTS交通控制系统和澳大利亚的SCATS系统。在信号机的发展历程中，自适应理论一直受到各研究机构的欢迎，比如上面所述的SCOOTS和SCATS系统。最近几年，国外仍偏向于引进自适应理论来对交通信号控制系统进行研制，特别是美国有十几个大学或研制机构正在研制自适应交通信号控制系统，，具有代表性的有美国亚利桑那大学研制的RHODES。我国交通领域的发展起步较晚，基本是从新中国建国之后，随着各方面的条件的成熟以及社会发展的要求，才建立及健全交通控制系统的。城市交通是一个高度综合而又复杂的问题，必须从政策，机构，体制，管理，收费价格，基础设施建设和投资各个方面同时入手解决。我国城市经济和社会的高速发展使得社会对交通的需求急剧增加。也对此提出了严峻的挑战，一句城市发展的规划，建设以及运行原照，在广泛借鉴和吸取国外先进经验的基础上，建立并完善适合我国国情的城市交通系统交通对于社会的工业经济和人们的生活生产中有着十分重要的意义。随着单片机和传感技术的迅速发展，自动检测领域发生了巨大变化，交通自动监测控制方面的研究有了明显的进展，并且必将以其优异的性能价格比，逐步取代传统的交通控制措施。本科生课程设计（论文）21.2本文研究内容交通信号灯由4组、每组由红绿发光二极管各50只灯组成，并各有60秒倒计时器显示剩余时间，控制器由AC220V供电。设计任务：1.CPU最小系统设计（包括CPU选择，存储器，晶振电路，复位电路）2.交通灯驱动控制、倒计时显示电路设计3.电源设计4．拟定交通灯控制规律以及程序流程图设计、程序编写技术参数：1．控制器工作电源是220V2．每只发光二极管电流30mA设计要求：1、分析系统功能，尽可能降低成本，选择合适的单片机、驱动电路等；2、应用专业绘图软件绘制硬件电路图和软件流程图；3、按规定格式，撰写、打印设计说明书一份，其中程序开发要有详细的软件设计说明，详细阐述系统的工作过程，字数应在4000字以上。本科生课程设计（论文）3第2章CPU最小系统设计2.1单片机交通控制系统总体设计方案单片机设计交通灯控制系统，可用单片机直接控制信号灯的状态变化，基本上可以指挥交通的具体通行，当然，接入LED数码管就可以显示倒计时以提醒行使者，更具人性化。本系统在此基础上，加入了违规检测电路和车流量检测电路为单片机采集数据，单片机对此进行具体处理，及时调整控制指挥，为了超越视觉指挥的局限性，同时接上蜂鸣器，在听觉上加强了指挥提醒作用。单片机车流量传感器最小系统外围接口电路8段LED数码管显示红黄绿信号灯蜂鸣器按键控制图2.1系统的总体框图据此，本设计系统以单片机为控制核心，连接成最小系统，由车流量检测模块，违规检测模块，和按键设置模块等产生输入，信号灯状态模块，LED倒计时模块和蜂鸣器状态模块接受输出。系统的总体框图如上所示。键盘设置模块对系统输入模式选择及具体通行时间设置的信号，系统进入正常工作状态，执行交通灯状态显示控制，同时将时间数据倒计时输入到LED数码管上实时显示。在此过程中还要实时捕捉违规检测和紧急按键信号，以达到对异常状态进行实时控制的目的。急停按键和违规检测随时调用中断。在模式选择上，若为自动模式，将不断调用车流量检测模块对车流量进行检测统计，到达一定时间将修正通行时间一满足不同路况的需要。本科生课程设计（论文）42.2CPU的选择芯片AT89C52是ATMEL公司生产的带2K字节快闪存储器的8位单片机。它具有如下的一些特性：要求以及设计内容，说明CPU的型号，并简要介绍所选择CPU的内部资源以及引脚结构图。1.指令和89C51产品兼容2.内含2K字节可重复编程快闪存储器3.耐久性1,000写/擦除周期4.7V~6V的工作电压范围5.全静态操作0Hz~24MHz6.二级程序存储器加锁7.内含128*8位内部RAM8.15根可编程I/0引线9.2个16位的计数器/定时器