交通信号灯设计与仿真

1 天津理工大学 电信学院电信学院 专业设计专业设计 题 目 交通信号灯设计与仿真交通信号灯设计与仿真 项目成员 俞东 专业班级 信息二班信息二班 学 院 电信学院电信学院 完成日期 20014 年 年 12 月月 3 日日 2 交通信号灯设计与仿真交通信号灯设计与仿真 摘要摘要 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 AT89S52 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单片机芯片的 P2 口设置红 绿灯燃亮时 间的功能 显示时间直接通过单片机的 P0 P3 口输出 系统实用性强 操作简 单 扩展性强 关键词 单片机关键词 单片机 交通灯交通灯 控制器控制器 3 概述 1 1 红绿灯发展史红绿灯发展史 当今 红绿灯安装在各个道口上 已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段 但 这一技术在 19 世纪就已出现了 1858 年 在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红 蓝两色的机械 扳手式信号灯 用以指挥马车通行 这是世界上最早的交通信号灯 1868 年 英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上 安装了世 界上最早的煤气红绿灯 它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成 红色表示 停止 绿色表示 注意 1869 年 1 月 2 日 煤气灯爆炸 使警察受伤 遂 被取消 电气启动的红绿灯出现在美国 这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成 1914 年始安装于纽约市 5 号大街的一座高塔上 红灯亮表示 停止 绿灯亮 表示 通行 1918 年 又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯 信号灯的出现 使交 通得以有效管制 对于疏导交通流量 提高道路通行能力 减少交通事故有明 显效果 1968 年 联合国 道路交通和道路标志信号协定 对各种信号灯的含 义作了规定 1 2 单片机概述 单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支 也是颇具生命力的机种 单片机微型计算机简称单片机 特别适用于控制领域 故又称为微控制器 通常 单片机由单块集成电路芯片构成 内部包含有计算机的基本功能部 件 中央处理器 存储器和 I O 接口电路等 因此 单片机只需要和适当的软 件及外部设备相结合 便可成为一个单片机控制系统 单片机经过 1 2 3 3 代的发展 目前单片机正朝着高性能和多品种方向 发展 它们的 CPU 功能在增强 内部资源在增多 引角的多功能化 以及低电 压底功耗 4 题目及要求 红绿灯的设计 电脑仿真 2 2 实验原理图 图 1 交通灯电路原理图 1 图 2 交通灯电路原理图 2 5 软件设置 keil uvision4 软件初始化 软件初始化 由于 KEIL 必须要新建一个项目才可以进行 c51 单 片机编程操作 因此以下进行初始化操作 1 新建 project 图 3 2 保存工程 新建立一个文件夹 输入工程名称 例如 LED DEMO 图 4 3 选择 CPU ATMEL AT89C52 4 建立 main c 图 5 6 5 选中 Source Group 1 鼠标右击 选择 Add File to Group Source Group 1 6 选择 main c 工程文件列表框出现 main c 则表示成功 便可在程序框里填写 程序 7 设置生成 HEX 文件 最后烧入程序与硬件相配合实现交通灯功能 keilc 与与 proteus 联调 联调 1 在 proteus 里画好下图 图 6 2 双击 proteus 里的单片机出现下图 图 7 选择刚刚用 keil 编译后的 HEX 文件 点击运行按钮发光管一闪一闪 然后 用记事本打开 keil 目录下的 tools ini 在 C51 栏目下加入 TDRV9 BIN VDM51 DLL Proteus VSM Monitor 51 Driver 在 keil 软件里 7 的 options for target target1 Debug 选项里选中右边的 use 在下拉菜单中选 择 proteus vsm simulator 最后在 proteus 的 debug 菜单中选中 use remote debug monitor 即可实现联调 硬件原理图 图 8 硬件模块 图 9 硬件连接 硬件介绍 交通灯控制器实例主要使用了 89C51 单片机的定时器 计数器 基础知识主 要包括交通灯的变化规律 定时器 计数器的概念 定时器 计数器的相关寄 存 器 定时器 计数器的 4 种工作方式 以及定时器 计数器的变成 定时器 计数器 8 定时器 计数器是单片机中最常用 最重要的功能模块之一 本节通过交 通灯控 制器实例来演示定时器的使用 并复习如何使用散转程序 首先介绍交通灯以及定时器 计数器的基础知识 接着介绍本实例的硬件电路 构 成 然后逐步分析定时器的变成以及程序的全貌 最后总结一下本实例的技巧 与 注意点 一 软件流程图 开始 初始化 中断触发中断初始化 1s 中断 Number 1 0 N 25 25 N 3 0 30 N 55 55 N60 N N N Y N 1 N 状态一 Y Y 状态二 Y Y Y 状态三 状态四 N 9 设计结果 仿真 实物 状态一 状态 1 南北方向绿灯通车 东西方向红灯 经过一段时间 25S 倒计时 图 6 状态一 状态二 状态 2 南北方向绿灯闪几次转亮黄灯 延时 5S 东西方向仍然红灯 10 图 7 状态二 状态三 状态 3 东西方向绿灯通车 南北方向红灯 过一段时间 25S 倒计时 图 8 状态三 11 状态四 状态 4 东西方向绿灯闪几次转亮黄等 延时 5S 南北方向仍然红灯 图 9 状态四 参考文献 1 余发山 王福忠 单片机原理及应用技术 徐州 中国矿业大学出版社 2008 2 张靖武 周灵彬 单片机原理 应用与 PROTEUS 仿真 北京 电子工业出版社 2009 3 白延敏 51 单片机典型系统开发实例精讲 北京 电子工业出版社 2009 4 欧阳文 ATMEL89 系列单片机的原理与开发实践 北京 中国电力出版社 2007 附件 include define uchar unsigned char define uint unsigned int uint FUNC 1 0 数码管功能 1 红绿灯功能 12 uint T Count 0 uint number 0 uint a 0 a1 0 a2 0 uint b 0 b1 0 b2 0 sbit LED P1 0 int LEDSHOW 10 0 xC0 0 xF9 0 xA4 0 xB0 0X99 0X92 0X82 0XF8 0X80 0 x90 define LED P1 0 延时 void DelayMS uint x uchar i while x for i 0 i 120 i 主程序 void main 定时器 0 中断初始化代码 TMOD 0 x00 定时器 0 工作方式 0 TH0 8192 5000 32 5ms 定时 TL0 8192 5000 32 IE 0 x82 允许 T0 中断 TR0 1 开始循环 while 1 if number0 状态一 南北绿灯 东西红灯 东西 红黄绿 南北 红黄绿 P1 0 xde 显示倒计时 b 30 number 1 b1 b 10 b2 b 10 a 25 number 1 a1 a 10 a2 a 10 13 P2 0X01 00001110 南北 1 P0 LEDSHOW a1 DelayMS 5 P2 0X02 0000