机电一体化毕业设计（论文）-单片机交通灯控制系统的设计与制作.docVIP

毕业论文 二零一二年 十一月 交通灯控制系统的设计与制作 摘 要：交通灯控制系统是城市道路管理中极为重要的一个环节，其在加强道路交通管理，减少交通事故的发生，提高道路使用效率等方面具有不可替代的作用。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制技术日益更新。AT89S52单片机; 交通灯控制;LED数码显示。 目 录 1绪 论 1 1.1课题研究背景 1 1.2课题研究范围及意义 1 2系统设计方案、工作原理及总体设计 1 2.1设计方案 1 2.2系统工作原理 3 2.3总体设计 3 2.3.1功能概述 3 2.3.2系统构成 3 3 系统硬件设计 4 3.1交通灯通行模式及行车方向指示 4 3.2各单元电路模块功能 5 3.2.1时钟电路模块 5 3.2.2复位电路模块 5 3.2.3主控制系统模块 6 3.2.4交通灯输出控制模块 6 3.2.5时间显示电路模块 7 3.2.6系统电源模块电路 8 4 系统软件设计 9 4.1 软件总体流程图 9 4.2 软件主要子程序流程 10 4.2.1复位状态子程序 10 4.2.2显示状态子程序 10 5 系统调试分析及结果 12 5.1 电路板实物的制作 12 5.1.1印制电路板PCB图的绘制 12 5.1.2实物的制做 12 5.2 系统硬件调试 13 5.3 系统软件调试 13 5.4 系统总体调试 13 6结 论 15 7 致谢 16 8参考文献 17 9附 录 18 附录A:元器件清单 18 附录B:总体电路原理图及实物图 19 附录C:程序 20 1绪 论 1.1课题研究背景 交通是城市经济活动的命脉，对城市经济发展、人民生活水平的提高起着十分重要的作用。城市交通问题是困扰城市发展、制约城市经济建设的重要因素。城市道路增长的有限与车辆增长的无线这一对矛盾是导致城市交通拥挤的根本原因。城市街道网络上的交通容量的不断增加，表明车辆对道路容量的要求仍然很高，短期内还不可能改变。 1.2课题研究范围及意义 本文提出一种用单片机自动控制交通灯及时间显示的方法。设计过程包括硬件电路设计和程序设计两大步骤单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，Keil编程，相比硬件设计程序较为复杂，必需同时考虑灯控制、时间显示、紧急开关等问题，并且具有一定的C语言基础和一定的思维能力及逻辑能力。智能交通灯控制系统设计就显示出了它的研究意义。它能根据道路交通拥护，交叉路口经常出现拥堵的情况，利用单片机控制技术，实现道路的最大通行效率。通过单片机课程设计，熟练掌握C语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高动脑和动手的能力。同时通过交通信号灯控制系统的设计，掌握定时/计数器、中断的使用方法，和简单程序的编写，最终提高逻辑抽象能力。 2系统设计方案、工作原理及总体设计 2.1设计方案 方案一：交通控制系统主要控制东西、南北，车道的交通，整个系统以AT89S52单片机为核心芯片，通过控制三色LED的亮灭来控制各车道的通行，另外通过复位键来恢复到程序的初始状态。总体设计框图如图2.1所示： 图2.1方案一设计框图 方案二：采用标准AT89S52单片机为控制器，通行倒计时显示采用3位数码管；车道指示灯采用三色发光二极管，LED显示采用动态扫描，以节省端口。紧急车辆通行采用实时中断完成，识别方法采用手动按钮。按以上系统构架设计，单片机端口资源刚好满足要求。该系统具有电路简单，设计方便，显示亮度高耗电少，可靠性高，但是占用单片机资源太多了，整个框图设计如图2.2所示： 图2.2方案二设计框图 方案三：采用标准AT89C52单片机为控制器，通行倒计时、东西、南北车道通行指示采用单块LCD液晶点阵显示器。这种方案设计占用单片机的端口最少，硬件也最少，耗电也最少，虽然显示图案也精美，但由于亮度太暗，晚上还得开背光灯，所以较少采用。 通过以上综合分析可以看出，方案一具有综合设计优点，因此城市道口交通灯控制系统模型采用方案一设计。 2.2系统工作原理 采用单片机的I/O口P1口直接和交通灯相连接，P0、P2口通过限流电阻和三极管接到数码管，控制程序放在AT89S52单片机的ROM中，在十字路口的四组红、黄、绿交通灯中，由单片机的P1.0-P1.5控制，由于交通灯为发光二极管且阳极通过限流电阻和电源正极相连，因此I/O口输出低电平时，与之相连的指示灯会亮，并通过数码管显示时间倒计时。I/O口输出高电平时，相应指示灯会灭。当交通出现障碍需要恢复到初始状态时，按下复位键即可，此键由单片机的9脚RST键控制。 2.3总体设计