电子系统设计-交通信号灯控制器课程设计.docVIP

《电子系统设计》 课程设计报告 题目：交通信号灯控制器 学院: 电力学院 专业: 电子科学与技术 学期：2013-2014第一学期 学号: 201009911 姓名: 吴亚东 指导老师: 朱安福 一、任务和目的 掌握数字电子系统的软硬件综合设计方法。 二、内容和要求 设计一个交通信号灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。 红、绿、黄发光二极管作信号灯，用传感器或逻辑开关作检测车辆是否到来的信号。 主干道处于允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。 主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，设立45秒、25秒计时、显示电路。 在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡，使行驶中的车辆有时间停到禁行线外，设立5秒计时、显示电路。 三、报告要求 目的和要求 总体设计 硬件设计：原理图（接线图）及简要说明 程序框图和清单 实验结果和体会 四、单片机控制交通系统总体设计 4.1系统方案设计 设在十字路口，分为东西向和南北向，东西方向为主干道，南北方向为支干道，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体状态如下图所示。说明：黑色表示亮，白色表示灭。交通状态从状态1开始变换，直至状态4然后循环至状1，周而复始，即如图（图4-1）所示：直至状态4然后循环至状态1，通过具体的路口交通灯状态的演示分析我们可以把这四个状态归纳如下： 图4-1 ※东西方向红灯灭，同时绿灯亮，南北方向黄灯灭，同时红灯亮，倒计时45秒。此状态下，东西向允许通行，南北向禁止通行。 ※东西方向绿灯灭，同时黄灯亮，南北方向红灯亮，倒计时2秒。此状态下，除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。 ※南北方向红灯灭，同时绿灯亮，东西方向黄灯灭，同时红灯亮，倒计时25秒。此状态下，东西向禁止通行，南北向允许通行。 ※南北方向绿灯灭，同时黄灯亮，东西方向红灯亮，倒计时2秒。此状态下，除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。 下面我们可以用图表表示灯状态和行止状态的关系如下： 表4-1交通状态及红绿灯状态 状态1 状态2 状态3 状态4 东西向 禁行 等待变换 通行 等待变换 南北向 通行 等待变换 禁行 等待变换 东西红灯 1 1 0 0 东西黄灯 0 0 0 1 东西绿灯 0 0 1 0 南北红灯 0 0 1 1 南北绿灯 1 0 0 0 南北黄灯 0 1 0 0 东西南北四个路口均有红绿黄3灯和数码显示管2个，在任一个路口，遇红灯禁止通行，转绿灯允许通行，之后黄灯亮警告行止状态将变换。状态及红绿灯状态如表2.1所示。说明：0表示灭，1表示亮。 4.2 系统总体框图 图4-2 系统的总体框图 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。如图（图4-2）所示： 据此，本设计系统以单片机为控制核心，连接成最小系统，由车流量检测模块和按键设置模块等产生输入，信号灯状态模块和LED倒计时模块产生输出。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。 五、系统硬件电路的设计 5.1 系统硬件总电路构成及原理 实现本设计要求的具体功能，可以选用AT89C51单片机及外围器件构成最小控制系统，12个发光二极管分成4组红绿黄三色灯构成信号灯指示模块，8个LED东西南北各两个构成倒计时显示模块，车流量检测传感器采集流量数据，若干按键组成时间设置和模式选择按钮和紧急按钮等 。 5.1.1系统硬件电路构成 本系统以单片机为核心，组成一个集车流量采集、处理、自动控制为一身的闭环控制系统。系统硬件电路由车流量检测电路、单片机、状态灯、LED显示、按键组成。其具体的硬件电路总图如图5.1所示。 其中P0