基于单片机的交通灯设计(含综述及英文翻译)毕业论文.doc

毕业设计毕业设计 基于单片机的交通灯设计基于单片机的交通灯设计 设计题目 基于单片机的交通灯设计 摘摘 要要 当今时代是一个自动化时代 交通灯控制等很多行业的设备都与计算机密切相 关 因此 一个好的交通灯控制系统 将在道路拥挤等交通状况方面给予技术革新 本文 主要介绍了一个基于 89C52 单片机的交通灯控制系统 详细介绍了利用 89C52 设计并 仿真实现交通灯控制系统的过程 重点对硬件设计 软件编程 调试分析以及各模块系 统流程进行了详细分析 对各部分的电路也一一进行了介绍 本电路由 89C52 单片机 按键 数码管和 LED 灯组成 并在 Protues 软件上实现仿真 关键词 交通控制 单片机 89C52 Title Design of Traffic Light Based on MCU Abstract The ages is an automation ages nowadays and traffic light control s waiting a lot of equipments of professions is closely related with calculator Therefore a good traffic light control system will hustle for road give technique innovation This paper describes a 80C52 microcontroller based traffic light control system detailed description of the use 89C52 development process of the traffic light control system Focus on a detailed analysis of the hardware design software programming analysis and debugging process of the modular system on the part of the circuit are introduced one by one The circuit is made up of 80C52 microcomputer keyboard digital tube and LED lamp display and realize simulation in the Protues software Keywords Traffic Control Single Chip Microcomputer 89C52 目 录 摘 要 I Abstract II 1 绪论 1 1 1 交通灯的发展历史及研究意义 1 1 2 我国当前的交通现状 2 1 3 本课题的主要研究工作 2 2 设计方案 3 2 1 系统机构总框架 3 2 1 1 自动控制方式 3 2 1 2 人工控制方式 4 2 2 交通管理的方案论证 6 2 3 系统电路框图 6 2 4 电路的工作原理 7 3 硬件设计 8 3 1 MCS 51 单片机简介 8 3 1 1 单片机的内部结构 8 3 1 2 单片机应用系统 9 3 1 3 单片机的发展趋势 10 3 2 系统电路 10 3 2 1 最小系统模块 10 3 2 2 LED 显示模块 11 3 2 3 数码管显示模块 12 3 2 4 按键控制模块 12 3 2 5 驱动模块 13 4 软件设计 15 4 1 主程序流程图 15 4 2 子程序流程控制 15 4 2 1 自动控制模式程序 16 4 2 2 人工控制模式程序 16 4 2 3 键盘扫描程序 17 4 2 4 数码管中断显示程序 18 4 2 5 定时器 T1 子程序 19 5 调试分析 20 5 1 proteus 软件简介 20 5 2 proteus 仿真图 20 5 2 1 自动控制仿真 21 5 2 2 人工控制仿真 22 结 语 23 参考文献 24 致 谢 25 附录 1 26 1 绪论绪论 1 1 交通灯的发展历史及研究意义 早在 1850 年 城市交叉口处不断增长的交通就引发了人们对安全和拥堵的 关注 世界上第一台交通自动信号灯的诞生 拉开了城市交通控制的序幕 1868 年 英国工程师纳伊特在伦敦威斯特敏斯特街口安装了一台红绿两色的煤 气照明灯 用来控制交叉路口马车的通行 但一次煤气爆炸事故致使这种交通 信号灯几乎销声匿迹了近半个世纪 1914 年及稍晚一些时候 美国的克利夫兰 纽约和芝加哥才重新出现了交通信号灯 它们采用电力驱动 与现在意义上的 信号灯已经相差无几 1926 年英国人第一次安装和使用自动化的控制器来控制 交通信号灯 这是城市交通自动控制的起点 1917 年 在美国盐湖市开始使用联动式信号系统 把六个交叉路口作为一 个系统 以人工方式加以集中控制 1922 年 美国休斯顿市建立了一个同步系 统 它以一个交通亭为中心控制十二个交叉路口 1928 年 上述系统经过改进 形成 灵活步进式 定时系统 由于它简单 可靠 价格便宜 很快在美国推广 普及 这种系统以后不断改进 完善 成为当今的协调控制系统 20 世纪 30 年代初 美国最早开始用车辆感应式信号控制器 之后是英国 当时使用的车 辆检测器是气动橡皮管检测器 计算机技术的出现为交通控制技术的发展注入了新的活力 1952 年 美国 科罗拉多州丹佛市首次利用模拟计算机和交通检测器实现了对交通信号机网的 配时方案自动选择式信号灯控制 而加拿大多伦多市于 1964 年完成了计算机控 制信号灯的实用化 建立了一套由 IBM650 型计算机控制的交通信号协调控制 系统 成为世界上第一个具有电子数字计算机城市交通控制系统的城市 这是 道路交通控制技术发展的里程碑 国外对城市区域交通控制的研究 开始于 20 世纪 60 年代初 1967 年 英 国运输与道路实验室 TRRL 成功开发出 TRANsYT TraffioNetworkStudyTools 交 通控制系统 后来又在 TRANsYT 的基础上开发了 seOOT split Cyele and offset OPtimization Technique 系统 澳大利亚在 70 年代末也开发了基于配时方案实 时选择方法来实现路网协调控制的 SCAT Sydney Coordinated Adaptive Traffic Method 系统 这些系统己经在西方国家的城市网络交通中取得了成功的应用 进入 20 世纪 80 年代后期 随着城市化进程的加快和汽车的普及 城市交 通拥挤 阻塞现象日趋恶化 由此引发的事故 噪声和环境污染己成为日益严 重的社会问题 交通问题成为困扰世界各国的普遍性难题 于是 智能交通系 统应运而生 并得到迅猛发展 除在技术和功能上得到增强和完善的 SCOOT 和 SCATS 以外 STREAM ITACA MOTION RT TRACS SURFZ000 PRODYN 和 UTOPIA 等新一代城市交通控制系统相继推 出并投入应用 1 1 2 我国当前的交通现状 我国是一个文明古国 许多城市已有上千年的历史 城市布局和道路结构 是在漫长的历史进程中逐步形成的 近几年虽然作了些改建和扩建 但毕竟还 难以冲破原来的基本格局 目前我国城市道路普遍存在以下三个弊端 路网密度低 交通干道少 路口平面交叉 道路状况与车辆状况的综合作用形成了我国城市交通的特殊性 主要有以 下表现 城市路网稀 干道少 间距大 市区人口稠密 出行需求集中 迫使车辆 集中于少数干道上行驶 尤其是一些中小城市 干道特征更为明显 往往只有 一两条干道贯穿全市 而其他支路上交通量极小 从流量变化情况来看 除外 围过境干道外 都是有一定规律的 高峰小时基本上都集中在几个时段内 我国城市机动车车种繁杂 从 50 年代的老式车到 80 年代的新型车 从大 货车到小轿车都在一个平面上行驶 不少城市拖拉机还是一种主要运输工具 前面一辆旧车挡道 尾随的新型车只能跟着爬行 过交叉口时经常出现启动慢 的车挡住启动快的车 严重影响了人们的生活节奏和出行效率 2 1 3 本课题的主要研究工作 本课题主要通过利用 89C51 单片机设计一个交通控制系统通过对十字路口 的实际调查 由交通状况的车流量的大小 确定车辆放行时间为 60 秒 即当一 条干道的车辆处于放行状态时 另一条干道禁止放行 持续 60 秒 并在最后 10 秒时 放行车道的路灯闪烁 警示行人注意红灯的到来 为了应对可能发生的突发状况 使其中一条干道随时可以强制放行 因此 整个系统的设计分为两种模式 自动控制模式和人工控制模式 在自动控制模 式中 两个干道依次各放行 60 秒 轮流进行 人工控制模式中 通过按键操作 使某个干道处于强行通行状态 另一车道禁止通行 由此大大改善了交通运营 状况 提高了交通路口的运转效率 方便了人们的出行 2 设计方案设计方案 2 1 系统机构总框架 本系统是针对一个大型十字路口设计的交通信号灯控制系统 通过单片机 89C52 控制 LED 灯和数码管 模拟现实生活中的交通灯工作情景 南北方向的 红绿灯分别用 LED1 和 LED2 表示 东西方向的红绿灯分别用 LED3 和 LED4 表示 用数码管显示倒计时时间 3 交通灯的控制分为自动控制和人工控制两种方式 正常情况下 交通灯处 于自动控制方式 此时东西方向和南北方向的交通灯轮流导通 特殊情况下 可以通过人工方式延长南北方向或东西方向交通灯的导通时间 设计三个按键 K1 K2 K3 K1 为 自动 方式 K2 K3 分别为 南北 方向交通导通和 东西 方向交通导通 2 1 1 自动控制方式 系统开始上电后处于自动控制方式 1 系统上电后 首先是南北方向交通导通 LED1 亮 LED2 灭 LED3 亮 LED4 灭 数码管从 60 秒开始倒计时 每隔 1 秒减 1 2 倒计时到 10 秒时 南北方向绿灯 LED1 开始闪烁 闪烁间隔为 0 5 秒 亮 灭各 5 秒 3 60 秒倒计时结束之后 东西方向交通导通 LED1 灭 LED2 亮 LED3 灭 LED4 亮 数码管重新开始从 60 秒倒计时 每隔 1 秒减 1 4 倒计时到 10 秒时 东西方向绿灯 LED4 开始闪烁 闪烁间隔为 0 5 秒 亮 灭各 0 5 秒 5 60 秒倒计时结束后 操作同步骤 1 其控制流程如下 开始 参数初始化 东西方向红灯亮 南北方向绿灯亮60秒 南北方向绿灯最后10秒闪烁 南北方向红灯亮 东西方向绿灯亮60秒 东西方向绿灯最后10秒闪烁 图 2 1 自动控制流程图 2 1 2 人工控制方式 在自动控制状态下 若将按键 K2 或 K3 按下 则系统进入人工控制状态 1 若 K2 键按下 则强制南北方向交通导通 此时若系统处于东西方向交 通导通状态 则数码管从 10 秒开始倒计时 操作步骤同自动控制步骤 4 倒计 时结束后进入南北交通导通状态 数码管显示 9999 且不递减 2 若 K3 键按下 则强制东西方向交通导通 此时若系统处于南北方向交 通导通状态 则数码管从 10 秒开始倒计时 操作步骤同自动控制步骤 2 倒计 时结束后进入东西交通导通状态 数码管显示 9999 且不递减 自动控制模式 K2键按下K3键按下 Yes 是否南北 导通 数码管显示 9999 Yes 数码管10秒 倒计时后强 制南北导通 No 是否东西 导通 Yes 数码管显示 9999 Yes 数码管10秒 倒计时后强 制东西导通 No No No 手动控制模式 图 2 2 自控转手控 在人工控制状态下 若将按键 K1 按下 则系统进入自动控制状态 1 若系统处于东西方向交通导通状态 则数码管从 10 秒开始倒计时 操 作同自动控制步骤 4 倒计时完成后进入南北交通导通状态 从自动控制步骤 1 进入自动控制状态 2 若系统处于南北方向交通导通状态 则数码管从 10 秒开始倒计时 操 作同自动控制步骤 2 倒计时完成后进入东西交通导通状态 从自动控制步骤 3 进入自动控制状态 手动控制模式 K1键按下 南北方向导通 10秒倒计时 后东西导通 10秒倒计时 后南北导通 自动控制模式 NoYes Yes No 图 2 3 手控转自控 2 2 交通管理的方案论证 东西 南北两干道交于一个十字路口 各干道有红灯 绿灯各一组 指挥 车辆和行人安全通行 红灯亮禁止通行 绿灯亮允许通行 绿灯闪烁提示人们 注意红 绿灯的状态即将切换 K2 强制南北方向交通导通 K3 强制东西方向 交通导通 K1 切换到自动模式 2 3 系统电路框图 本系统每个信号指示灯接一个对应的I O口 通过对I O口赋值控制交通信 号灯的状态来指挥交通 在此基础上按键可以触发单片机转换控制方式 进而 控制交通信号灯的状态 89C51系统处理交通信号灯倒计时显示 控制模块 图2 3 控制电路框图 2 4 电路的工作原理 本系统共分为5个模块 分别为最小系统模块 LED灯显示模块 数码管显 示模块 按键控制模块和驱动模块 最小系统模块由单片机89C52 复位电路及晶振电路组成 从读取按键设 置到LED灯 数码管的显示为整个系统的控制核心 LED显示模块共设有4个LED 其中红色的2个 绿色的2个 用来模拟十字 路口红绿灯点亮情况 数码管显示模块由四个七段数码管组成 用来对红绿灯进行倒计时 按键模块设有K1 K2 K3三个按键 当K1键按下时 系统由人工控制模 式转入自动控制模式 当K2 K3键按下时 系统由自动控制模块转入人工控制 模块 驱动模块由4个PNP 4个电阻及一个排阻组成 用于驱动数码管 5个模块共同作用完成对整个交通系统的控制 3 硬件设计硬件设计 3 1 MCS 51 单片机简介 单片机是微机的一种 是将单片机的 CPU 存储器 I O 接口和总线制作 在一块芯片上的大规模集成电路 由于单片机具有体积小 功能全 价格低 开发应用方便等优点 又可将其嵌入产品的内部 因此得到了及其广泛的应用 4 3 1 1 单片机的内部结构 单片机经过几十年的不断发展 其功能和组成结构基本已固定 内部结构 示意图如图 3 1 所示 1 中央处理器 CPU CPU 是单片机的核心部件 根据 CPU 字长可分为 1 位机 4 位机 8 位机 16 位机以及 32 位机 CPU 的运算速度 处理数据能力 实施控制功能等性能 都与 CPU 的字长有关 因此 字长是衡量 CPU 功能的主要指标 2 存储器 存储器按功能可分为程序存储器和数据存储器 由于单片机主要面向控制 因此一般需要大容量的程序存储器和较少的数据存储器 同时存储器类型也不 一样 3 程序存储器 单片机内部程序存储器容量一般为 1KB 64KB 通常采用只读存储器 ROM 采用只读存储器作为程序存储器 不仅提高了可靠性 而且由于只 读存储器的集成度较高 价格较低 降低了成本 CPU ROM 中断系统 串行 I O 口 并行 I O 口 定时器 RAM 图 3 1 单片机内部结构示意图 4 数据存储器 单片机内部的数据存储量一般为 64B 256B 通常采用静态随即存储器 RAM 还有少数单片机内采用 EEPROM 作为数据存储器 数据存储器可分 为工作寄存器 堆栈 位标志和数据缓冲器使用 5 I O 接口及特殊功能部件 单片机内部有数量不等的并行接口 可以作为外界无输入 输出设备 通常 也包含 1 2 个串行口 用于实现异步串行通信 特殊功能部件通常包括定时 计 数器 其他例如 A D PWM DMA 等根据不同类型的单片机 其配置不同 5 3 1 2 单片机应用系统 根据单片机应用场合及系统控制的要求不同 在规模 结构上存在很大不 同 根据使用功能器件的种类和数量 可分为基本系统和扩展系统 1 基本系统 在此系统中 包含一个单片机 在该单片机中含有程序存储器和数据存储 器 仅在外部配置了维持系统运行的基本部件 例如电源 输入 输出 除了这 些 还包括不扩充程序存储器 数据存储器 I O 接口以及其他功能部件 因此 也被称为最小系统 其结构示意图如图 3 2 所示 复位电路 电源电路 单片机 时钟电路 输入 输出 图 3 2 单片机最小系统示意图 2 扩展系统 在大多数系统中 由于需要实现一些特殊的功能 采用最小系统无法满足 系统的控制要求 所以要扩展特殊功能部件 弥补单片机内部资源的不足 单 片机扩展系统通过并行 I O 口或者串行口做总线 在外部扩展了程序存储器 数据存储器 A D 转换等特殊部件 以满足控制系统的特殊要求 其结构示意 EPROM 程 序存储器 RAM 数据存 储器 A DD A 并行接口 串行接口 复位电路 时钟电路 输入 输出 电源电路 单片机 图如图 3 3 所示 6 图 3 3 单片机扩展系统钢结构示意图 3 1 3 单片机的发展趋势 随着科学技术的不断发展 单片机的工艺和集成度不断提高 其功能正朝 着多功能 高性能的方向发展 主要体现在以下几方面 1 各种等级的单片机性能提高 随着工艺技术和集成度技术的发展 许多低端单片机的性能在 CPU 功能 内部资源及寻址范围等方面有了较大的提高 甚至可以完成部分高端单片机才 能实现的功能 其运算速度 功能和可靠性等方面也得到了快速的发展 2 小型化 低功耗 在一些智能控制系统中 其整体系统体积较小 功率不大 因此要求单片 机的体积和功耗都要在一定范围内 促使单片机向小型化 低功耗的方向发展 例如 1992 年美国推出的 i80860 超级单片机 运算速度为 1 2 亿次每秒 可进 行 32 位整数运算 64 位浮点运算 同时片内集成了一个三维图形处理器 可 构成超级图形工作站 7 3 2 系统电路 系统共分为 5 个模块 最小系统模块 LED 显示模块 数码管显示模块 按键控制模块和驱动模块 3 2 1 最小系统模块 最小系统模块由 89C52 单片机 晶振电路及复位电路组成 89C52 单片机 作为整个系统的核心部分 将 LED 模块 数码管显示模块 按键控制模块及驱 动模块连结成一个整体的系统 并提供程序的输入端口 晶振电路提供时钟激 励 保证单片机内部和外部电路的时序逻辑电路协调动作 复位电路在上电或 复位的过程中 控制 CPU 的复位状态 这段时间内让 CPU 保持复位状态 防 止 CPU 发出错误的指令或执行错误的操作 图 3 4 最小系统模块 3 2 2 LED 显示模块 LED 显示模块由 4 个 LED 等组成 分别为 LED1 LED2 LED3 LED4 4 个 LED 分别接入 89C52 单片机的 P1 1 P1 5 P1 4 P1 0 其中 LED1 和 LED2 分别表示南北方向的绿灯和红 灯 LED4 和 LED3 分别表示东西方向的绿灯和红灯 当 LED1 和 LED3 点亮时 南北方向可以通行 东西方向禁止通行 当 LED2 和 LED4 点亮时 南北方向禁止通行 东西方向可以通行 图 3 5 LED 显示模块 3 2 3 数码管显示模块 数码管显示模块由 4 个七段数码管组成 接单片机 89C52 在自动控制模式 中 后两个数码管显示时间 从 60 秒倒计时到 1 秒 在人工控制模式中 在 K2 键按下时 若当前交通为南北通行 则四个数码管直接显示 9999 若当 前交通为东西通行 则四个数码管先显示 10 秒倒计时 从 10 秒到 1 秒 完成 后显示 9999 在 K3 键按下时 若当前交通为东西通行 则四个数码管直接 显示 9999 若当前交通为南北通行 则四个数码管先显示 10 秒倒计时 从 10 秒到 1 秒 完成后显示 9999 在 K1 键按下时 四段数码管由 9999 变为 10 秒倒计时 此时系统进入自动控制模式 图 3 6 数码管显示模块 3 2 4 按键控制模块 按键控制模块由 K1 K2 K3 三个按键组成 系统初始为自动控制模式 若按下 K2 键 则系统由自动控制模式进入手动控制模式 此时交通系统强制 南北方向通行 东西方向禁止通行 若按下 K3 键 则系统有自动控制模式进 入手动控制模式 此时交通系统强制东西方向通行 南北方向禁止通行 若按 下 K1 键 则系统由手动控制模式进入自动控制模式 图 3 7 按键控制模块 3 2 5 驱动模块 驱动模块由 4 个 PNP8550 4 个 240 欧电阻及 1 个 10k 欧的排阻组成 数码管的段码端口通过排阻与单片机的 P0 口相连 此处电阻起到限流作用 而数码管的位选端口与 PNP 型三极管的射极相连 集电极接电源 为数码管提 供足够大的驱动电流 三极管的基极与单片机的 P2 0 到 P2 3 相连 通过单片 机端口的电位变化控制三极管的导通与截止 从而达到驱动数码管稳定显示的 功能 8 图 3 8 驱动模块 4 软件设计软件设计 4 1 主程序流程图主程序流程图 单片机初始化后显示初始数值 首先进入自动控制模式 然后调用键盘扫 描函数获取键盘信息 根据按键情况进入不同的的工作模式 从进入各模式的 子函数中 最终通过数码管 LED 灯将交通信号显示出来 开始 程序初始化设置 二极管 数码管显示初始数值 调用键盘扫描程序scan key 获取键盘信息 keybuf 0ekeybuf 0dkeybuf 0b 其他 调用model0 调用model1 0 调用model1 1 T0 0 5ms定时刷新数码显示管 Led以T1 0 5s定时闪烁 YesYesYes 图4 1 主流程图 4 2 子程序流程控制 4 2 1 自动控制模式程序 在自动控制模式下 通过判断工作模式标志位 modelflag 来判断是保持自动 控制模式还是进入人工控制模式 自动控制模式下 数码管开始 60 秒倒计时显 示 从 60 秒到 1 秒 LED1 LED3 点亮且 LED1 最后 10 秒闪烁 如果 modelflag 为 1 则进入人工控制模式 在model0模式下 modelflag 0 modelflag 0 数码管60s延时显示 LED灯点亮且最后10秒闪烁 转入model k 方式 YesNo 图4 2 自动控制流程图 4 2 2 人工控制模式程序 在人工控制模式下 按下 K2 键或 K3 键通过判断工作模式标志位 modelflag 来判断如何保持人工控制状态 当工作模式标志位 modelflag 为 0 时 说明是由自动控制模式转入人工控制 模式 再通过判断以前的交通状态来确定当前显示状态 若之前状态和所要求 状态相同时 数码管直接显示 9999 LED 灯也直接显示所要求状态 若之 前状态和所要求状态不同时 数码管首先显示 10 秒递减 完成后显示 9999 LED 灯经过延时后 显示所要求状态 当工作模式标志位 modelflag 为 1 时 说明之前工作状态已为人工控制模式 若之前状态与所要求状态不同 则 LED 灯转变为所要求状态 数码显示管保持 9999 若之前状态与所要求状态相同 则 LED 灯保持之前状态 数码显示 管仍保持 9999 K2或K3按下 modelflag 0 modelflag 1 flag 0 ET1 0 显示9999 数码管显示10s递减数据 LED闪烁10s Yes No Yes YesNo LED保持以 前状态 No 图4 3 人工控制流程图 4 2 3 键盘扫描程序 所用三个简单按键作为输入控制端 单片机通过 P3 口写入全 1 然后再判 断 P3 信息是否改变 即判断出是否有键按下 如若有键按下或电路电平抖动 都可能使 P3 口电位发生变化 因此 为确定是否的确有键按下 要经过一定时 间的延时再次判断键值与延时前是否相同 如果相同且不全为 1 则断定有确 定键按下 否则无键按下 P3写入全1 P3第四位是否全1 延时去抖 两次按下是否相同 返回键值 Yes Yes No 图4 4 键盘扫描流程图 4 2 4 数码管中断显示程序 数码管通过单片机定时器以一定时间间隔刷屏 当时间间隔小于人眼所能 分辨的最小时间间隔时 所观察的数码管显示稳定 从而使时间正常显示 此 处用到定时器 0 的工作方式 1 即 16 位定时器 每次记满之后需将计数值再次 写入 TH0 TL0 中 定义显示代码段led table 设置定时器T0 TH0 0 xd8 TL0 0 xf0 TMOD 0 x11 开启定时ET0 1 TR0 1 flag 1 是否记满 TH0 0 xd8 TL0 0 xf0 数码管显示 等待记满 Yes No 图4 5 数码管中断显示流程图 4 2 5 定时器 T1 子程序 通过T1定时器提供的时序来控制交通灯显示 每隔0 5秒中断一次 中断 120次时实现60秒倒计时 中断100次后控制LED灯闪烁 闪烁时间间隔为0 5秒 这样来实现最后的10秒闪烁提醒 9 设置T1工作方式tmod 0 x11 设置初值TH1 3c TL1 b0 j 0 开启T1 EA 1 ET 1 TR1 1 是否记满 写入初值 TH1 0X3C TL1 0XB0 flag 1 j j 10 j 0 将numb 2写入显示缓存disp buf numb 20dirflag 0 sngreen sngreenewgreen ewgreen numb numb 0 modflag 1 关中断TR1 0 ET1 0 flag 0 Flag 0 显示9999 num 20 dirflag取反 Led闪烁 等待计数 Yes Yes Yes No NoYes Yes No NoYes 等待中断No No 图4 6 定时器T1子程序 5 调试分析调试分析 5 1 Proteus 软件简介 Proteus 软件是英国 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具软件 它不仅具有其它 EDA 工具软件的仿真功能 还能仿真单片机及外围器件 它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具 虽然目前国内推广刚起步 但已受到单片机爱好者 从事单片机教学的教师 致力于单片机开发应用的 科技工作者的青睐 Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 从原理图布图 代码调试到单片机与外围电路协同仿真 一键切换到PCB 设计 真正实现 了从概念到产品的完整设计 是目前世界上唯一将电路仿真软件 PCB 设 计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台 其处理器模型支持 8051 HC11 PIC10 12 16 18 24 30 DsPIC33 AVR ARM 8086 和 MSP430 等 2010 年又增加了 Cortex 和 DSP 系列处理器 并持续增加其他 系列处理器模型 在编译方面 它也支持IAR Keil 和 MPLAB 等多种编 译器 5 2 Proteus 仿真图 首先运用 proteus 软件画出系统电路图 然后分别仿真出自动控制和人 工控制两种模式下电路的运行状况 10 5 2 1 自动控制仿真 图5 1 自动控制仿真 5 2 2 人工控制仿真 图5 2 人工控制仿真 结 语 本论文在深入探讨分析交通控制原理的基础上设计出了一套基于单片机的 交通控制系统 通过阅读大量相关文献 对当前交通控制技术有了比较深入的 了解 并在此基础上进行了硬件选型和软件系统的设计 经过在实验室调试 分析并验证了设计方案的可行性 在开发过程中 运用了Proteus开发软件 在 编程方面使用了C语言 课题完成的主要工作与结论如下 1 阅读了大量资料 对交通控制系统进行了综合分析 明确了论文的方 向 确定了基于80C51单片机的研究与设计的总体设计方案 2 分析了具体要求 题注硬件总体设计方案 对硬件进行了选型 3 深入分析 总结了系统软件部分的原理 基于Protues进行了软件系统 的设计 4 经过实验验证 本系统准确达到了本次设计的要求 进而验证了系统 的可行性 本次设计经历让我对交通控制系统有了更深入的认识 也了解到现有交通 控制系统存在的不足 希望通过努力 最终能将本系统修改为可以指挥交通的 应用型系统 弥补现有交通控制系统的不足 为交通系统的发展贡献一份力量 参考文献 1 赖捷 红绿灯的发展史 J 看历史 2010 12 2 刘学军 城市交通存在的问题及对策分析 J 今日中国 2009 3 雷丽文等 微机原理与接口技术 M 电子工业出版社 1997 2 4 张毅钢 单片机原理及应用 M 高等教育出版社 2008 11 5 张毅坤 单片微型计算机原理及应用 M 西安电子科技大学出版社 1998 6 李朝青 单片机原理及接口技术 第三版 M 北京航空航天大学出版社 2005 7 何立民 单片机技术的现状与未来 J 中国计算机报 1995 No 30 8 童诗白 华成英 模拟电子技术基础 M 高等教育出版 2006 9 谭浩强 c 程序设计教程 M 清华大学出版社 2004 10 刘娟 单片机 C 语言与 PROTUES 仿真技能实训 M 中国电力出版社 2007 11 周景润 PEOTEUS 在 Mcs 51 ARM7 系统中的应用百例 M 电子工业出版社 2006 12 陈光东 赵性初 单片微型计算机原理与接口技术 M 华中理工大学出版社 1993 13 叶挺秀 应用电子学 M 浙江大学出版社 2007 14 魏庆福 全新的工控机标准化平台 Compact PCI J 计算机世界 1999 15 P F Ruedi P Heim A Mortara Interface Circuit for Metal Oxide Gas Sensor Custom Integrated Circuits IEEE Conference J 2001 109 112 致 谢 在本次设计论文完成之际 首先要向我的指导老师霍老师表示真挚的谢意 在设计过程 论文写作期间 正是霍老师的指点 我才能顺利完成设计 其次 还要感谢大学四年各位老师的悉心教导 本设计是围绕单片机而设 计的 需要用到数电 模电 电路设计 C语言等方方面面的知识 在老师的 指导下 同学的帮助下 加上个人的努力 本设计才能顺利完成 由于本人学识有限 设计中 论文中难免有错 欢迎各位老师对本设计提 出宝贵的意见 附录 1 源程序 源程序 include include define key P3 define ledout P1 define count1 120 define count2 20 sbit sngreen P1 1 sbit ewgreen P1 5 void model0 void model1 bit k u8 scan key void delayms u8 ms void tim init u8 j 0 u8 flag u8 numb count1 u8 led buf 2 0 xed 0 xde u8 disp buf 4 16 16 6 0 bit modflag 0 bit dirflag 0 void main u8 keybuf ledout led buf dirflag led t2init disp buf tim init while 1 keybuf scan key switch keybuf case 0 x0f break case 0 x0e model0 break case 0 x0d model1 0 break case 0 x0b model1 1 break default break u8 scan key u8 keybuf key 0 xff keybuf key if keybuf 0 x0f delayms 20 if keybuf key return keybuf void model0 if modflag 0 modflag 0 numb count2 TR1 1 ET1 1 flag 1 void model1 bit k u8 i if modflag 0 modflag 1 if dirflag k TR1 0 ET1 0 flag 0 ledout led buf k for i 0 i 1 disp buf 0 16 disp buf 1 16 disp buf 2 count 10 disp buf 3 count 10 if numb 20 if dirflag 0 sngreen sngreen else ewgreen ewgreen numb if numb 0 if modflag 1 TR1 0 ET1 0 flag 0 for i 0 i 4 i disp buf i 9 numb count1 dirflag dirflag ledout led buf dirflag void delayms u8 ms u8 i while ms for i 0 i 123 i 数码管驱动子程序 define u8 unsigned char define u16 unsigned int define led seg P0 define led dig P2 define led num 4 void led t2init u8 dispbuf code u8 led table 17 0 xc0 0 xf9 0 xa4 0 xb0 0 x99 0 x92 0 x82 0 xf8 0 x80 0 x90 0 x88 0 x83 0 xc6 0 xa1 0 x86 0 x8e 0 xff u8 led digset 0 xfe u8 led dignum 0 u8 led dispbuf void led t2init u8 dispbuf led dispbuf dispbuf EA 1 TH0 0 xfe TL0 0 x0c ET0 1 TR0 1 TMOD 0 x11 void led t2 void interrupt 1 u8 i TH0 0 xfe TL0 0 x0c led seg 0 xff led dig 0 xff led dig led digset i led dispbuf led dignum i led table i led seg i led dignum led digset 1 led digset 0 x01 if led dignum led num led dignum 0 led digset 0 xfe 衡水学院衡水学院 毕业设计开题报告 题目题目 基于单片机的交通灯设计 学生姓名学生姓名 系系 别别 物理与电子信息系 专专 业业 电子信息工程 年年 级级 2008 级 学学 号号 指导教师指导教师 衡水学院教务处印制衡水学院教务处印制 毕业设计开题报告毕业设计开题报告 题目基于单片机的交通灯设计 系别 专业 物理与电子信息系 电子信息工程 年 级2008 级开题日期 2011 12 26 学 号姓 名指导教师 一 选题的目的及意义 本课题研究的基本内容 拟解决的主要问题 选题的目的及意义 选题的目的及意义 交通是当今世界上一大热门课题 也是世界上多发性灾害中发生频率较高的一种 灾害 它给人们带来便捷的服务 也威胁着人们的生命安全 是世界各国人民所面临 的一个共同的问题 随着社会的日益进步 人民的生活质量也有很大的提高 人们出 行的安全问题也成了重要话题 因此 如何防止交通事故 保护人们的出行安全 减 少伤亡成了至关重要的问题 而十字路口是交通事故最多发生的地点 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 因此本课题设计基于 MCS 51 系列单片机 89C51 的十字路口交通灯控制器 以使城市交通安全畅通 本课题研究的基本内容 本课题研究的基本内容 1 设计交通灯状态的管理方案 2 设计单片机的最小系统和周边电路 3 设计整个系统的电路分布和接线 4 使用 C 语言编写整个系统运行的程序 拟解决的主要问题 拟解决的主要问题 1 解决十字路口交通的基本运转问题 2 解决在特殊情况下保证东西或南北方向能及时通行问题 二 课题研究步骤 方法及措施 课题研究步骤 课题研究步骤 1 阅读相关书籍资料 了解当前世界交通控制系统的发展程度 2 初步树立研究方向 确立系统基本模型 3 确定系统的两种工作模式 4 系统采用了模块化的总体结构设计 将系统分成 5 大模块 5 应用 Protus 软件正确绘制系统电路图 6 对系统进行仿真运行 调试 得出最终设计结果 完成此次毕业设计 课题研究方法 课题研究方法 通过对交通状况的调查 依实际情况设计车辆通行时间为 60 秒 且设计两种工作 模式 自动控制模式和人工控制模式 在自动控制模式下 东西 南北方向交替对车辆放行 时间各为 60 秒 在人工控 制模式下 依照按键要求 强行使东西或南北方向车辆放行 直到按下其他控制键 课题研究措施 课题研究措施 1 到图书馆查阅相关资料及前人写的相关文献 2 网上查询并下载相关资料及文献 3 整理原有的资料 并阅读大量相关的著作 4 与同学相互讨论 请教论文指导老师 三 课题研究工作进度 2011 年 11 月 7 日 2011 年 12 月 4 日 课题调研 根据课题方向和指导教师建 议 查阅 学习相关资料知识 2011 年 12 月 5 日 2012 年 1 月 6 日 完成开题报告工作 确定设计的关键内 容及技术路线等 完成开题报告 文献综述 英文翻译 2012 年 2 月 13 日 2012 年 4 月 8 日 利用实验室仪器设备完成课题的设计 实现与调试整个过程 2012 年 4 月 9 日 2012 年 4 月 29 日 毕业论文中期检查 2012 年 4 月 30 日 2012 年 5 月 21 日 毕业设计和论文初稿的撰写 修改工作 毕业设计定稿 打印装订阶段 2012 年 5 月 22 日 2012 年 5 月 31 日 毕业论文答辩 四 主要参考文献 1 张毅坤 单片微型计算机原理及应用 M 西安电子科技大学出版社 1998 2 余锡存 曹国华 单片机原理及接口技术 M 西安电子科技大学出版社 2000 7 3 雷丽文等 微机原理与接口技术 M 电子工业出版社 1997 2 4 张毅钢 单片机原理及应用 M 高等教育出版社 2008 11 5 徐晨 陈继红等 微机原理及应用 M 高等教育出版社 2004 8 6 李朝青 单片机原理及接口技术 第三版 M 北京航空航天大学出版社 2005 7 朱承高 电工及电子科技手册 M 高等教育出版 2004 8 童诗白 华成英 高等教育出版 M 2006 9 闫石 数字电子技术基础 M 高等教育出版 2005 10 周景润 PEOTEUS 在 Mcs 51 ARM7 系统中的应用百例 M 电子工业出版社 2006 11 陈光东 赵性初 单片微型计算机原理与接口技术 M 华中理工大学出版社 1993 12 何立民 单片机技术的现状与未来 J 中国计算机报 1995 No 30 13 魏庆福 全新的工控机标准化平台 Compact PCI M 计算机世界 1999 五 指导教师意见 指导教师 签名 年 月 日 六 开题审查小组审查意见 审查结果 1 通过 2 完善后通过 3 未通过 组长签名 年 月 日 说明 开题报告应在教师指导下由学生独立撰写 开题报告一般不少于 1000 字 并交指导教师审 阅 衡水学院衡水学院 毕业设计文献综述 题目题目 基于单片机的交通灯设计 学生姓名学生姓名 学学 院院 衡水学院 专专 业业 电子信息工程 年年 级级 2008 级 学学 号号 指导教师指导教师 衡水学院教务处印制衡水学院教务处印制 毕业设计文献综述毕业设计文献综述 设计题目基于单片机的交通灯设计 指导教师研究方向电路与系统 参考文献情况国内12 篇 国外3 篇 共计15 篇 收集参考文献时间2011 年 11 月 7 日 至 2011 年 12 月 25 日 一 文献综述 1 交通控制系统的发展 城市道路交通自动控制系统的发展是以城市交通信号控制技术为前导 与 汽车工业并行发展的 在其各个发展阶段 由于交通的各种矛盾不断出现 人 们总是尽可能地把各个历史阶段当时的最新科技成果应用到交通自动控制中来 从而促进了交通自动控制技术的不断发展 1 早在 1850 年 城市交叉口处不断增长的交通就引发了人们对安全和拥堵的 关注 世界上第一台交通自动信号灯的诞生 拉开了城市交通控制的序幕 1868 年 英国工程师纳伊特在伦敦威斯特敏斯特街口安装了一台红绿两色的煤 气照明灯 用来控制交叉路口马车的通行 但一次煤气爆炸事故致使这种交通 信号灯几乎销声匿迹了近半个世纪 1914 年及稍晚一些时候 美国的克利夫兰 纽约和芝加哥才重新出现了交通信号灯 它们采用电力驱动 与现在意义上的 信号灯已经相差无几 2 1926 年英国人第一次安装和使用自动化的控制器来控 制交通信号灯 这是城市交通自动控制的起点 20 世纪 30 年代初 美国最早开始用车辆感应式信号控制器 之后是英国 当时使用的车辆检测器是气动橡皮管检测器 车辆感应控制器的特点是它能根 据检测器测量的交通流量来调整绿灯时间的长短 使绿灯时间更有效地被利用 减少车辆在交叉口的时间延误 比定时控制方式有更大的灵活性 车辆感应控 制的这一特点刺激了车辆检测器技术的发展 继气动橡皮管式检测器之后 雷 达 超声波 光电 地磁 电磁 微波 红外以及环形线圈等检测器相继问世 当今在城市道路交通自动控制 交通监测和交通数据采集系统中 应用最广的 是环形线圈车辆检测器 超声波检测器主要在日本等少数国家得到广泛应用 3 计算机技术的出现为交通控制技术的发展注入了新的活力 更是实现了以 一个城市或者更大地域 而非简单的一个路口的交通总体控制系统 1952 年 美国科罗拉多州丹佛市首次利用模拟计算机和交通检测器实现了对交通信号机 网的配时方案自动选择式信号灯控制 而加拿大多伦多市于 1964 年完成了计算 机控制信号灯的实用化 建立了一套由 IBM650 型计算机控制的交通信号协调 控制系统 成为世界上第一个具有电子数字计算机城市交通控制系统的城市 4 这是道路交通控制技术发展的里程碑 可以说 在近百年的发展中 道路交通信号控制系统经历了手动到自动 从固定配时到灵活配时 从无感应控制到有感应控制 从单点控制到干线控制 从区域控制到网络控制的长远过程 交通控制研究的发展 旨在解决人类交通 因需求的增多而日益繁重带来的问题 局限于道路建设的暂时不足和交通工具 的快速增长 就要使更多的车辆安全高效的利用有限的道路资源 避免因无序 和抢行等无控制原因造成的不必要阻塞甚至瘫痪 另外 对整个交通线路车辆 的多少实时调整和转移多条线路的分流也十分必要 2 国内外交通控制技术研究现状 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