基于ATC单片机的交通灯控制系统设计PPT课件

1 基于AT89C51单片机的交通灯控制系统设计 1 1项目概述1 2项目要求1 3系统设计1 4硬件设计1 5软件设计1 6系统仿真及调试 2 1 1项目概述 随着微控技术的口益完善和发展 单片机的应用不断走向深入 它的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革 它在工业控制 数据采集 智能仪表 机电一体化 家用电器等领域得到广泛的应用 极大地提高了这些领域的技术水平和自动化控制 同时 伴随着我国经济的高速发展 私家车 公交车的增加 无疑会给我国的道路交通系统带来沉重的压力 很多大城市都不同程度地受到交通堵塞问题的困扰 下面以AT89C51单片机为核心 设计出以人性化 智能化为目的的交通灯控制系统 本项目主要从单片机应用上来实现十字路口交通灯智能化的管理 用来控制过往车辆的正常化运作 返回 3 1 2项目要求 用AT89C51单片机控制一个交通灯系统 晶振采用12MHz 设A车道与B车道交叉组成十字路口 A车道是主干道 B为支道 设计要求如下 1 用发光二极管模拟交通信号灯 2 正常情况下 A B两车道轮流放行 A车道放行50s 另有5s用于警告 东西南北车道放行30s 另有5s用于警告 3 在交通繁忙时 交通信号灯控制系统应有手控开关 可人为地改变信号灯的状态 以缓解交通拥挤状况 在B车道放行期间 若A车道有车而B车道无车 按下模拟开关K1使A车道放行15s 在A车道放行期间 若B车道有车而A车道无车 按下模拟开关K2使B车道放行15s 4 有紧急车辆通过时 按下开关K3使A B车道均为红灯 禁止通行20s 返回 4 1 3系统设计 交通灯控制系统主要控制A B两车道的交通 以AT89C51单片机为核心芯片 通过控制三色LED灯的亮灭来控制各车道的通行 另外通过3个按键来模拟各车道有无车辆的情况和有紧急车辆的情况 根据设计要求 制定总体设计思想如下 正常情况下运行主程序 采用0 5s延时子程序的反复调用来实现各种定时时间 一个车道有车而另一个车道无车时 采用外部中断1执行中断服务程序 并设置该中断为低优先级中断 有紧急车辆通过时 采用外部中断0执行中断服务程序 并设置该中断为高优先级中断 实现二级中断嵌套 下一页 返回 5 1 3系统设计 1 3 1框图设计基于AT89C51单片机的交通信号控制系统由电源电路 单片机主控电路 按键控制电路和道路显示电路几部分组成 框图如图1 1所示 1 3 2知识点通过学习和查阅资料 本项目需掌握和了解如下知识 5V电源原理及设计 见附录A 单片机复位电路工作原理及设计 单片机晶振电路工作原理及设计 上一页 下一页 返回 6 1 3系统设计 按键电路工作原理及设计 驱动电路74LS07的特性及使用 LED的特性及使用 AT89C51单片机引脚 单片机汇编语言及程序设计 上一页 返回 7 1 4硬件设计 用12只发光二极管模拟交通信号灯 以AT89C51单片机的P0控制这12只发光二极管 由于单片机带负载的能力有限 因此 在P0口与发光二极管之间用74L507作驱动电路 P0口输出低电平时 信号灯亮 输出高电平时 信号灯灭 在正常情况和交通繁忙时 A B两车道的6只信号灯的控制状态有5种形式 即P0口控制功能及相应控制码如表1 1所示 分别以按键K1 K2模拟A B车道的车辆检测信号 开关K1按下时 A车道放行 开关K2按下时 B车道放行 开关K1和K2的控制信号经异或取反后 产生中断请求信号 低电平有效 通过外部中断1向CPU发出中断请求 因此产生外部中断1中断的条件应是 可用集成块74LS266 如无74LS266 可用74LS86与74LS04组合代替 来实现 下一页 返回 8 1 4硬件设计 采用中断加查询扩展法 可以判断出要求放行的是A车道 按下开关K1 还是B车道 按下开关K2 以按键K3模拟紧急车辆通过开关 当K3为高电平时属正常情况 当K3为低电平时 属紧急车辆通过的情况 直接将K0信号接至 P3 2 脚即可实现中断0中断 综上所述 可设计出基于AT89C51单片机控制交通信号灯模拟控制系统的电路图如图1 2所示 1 4 2元件清单基于AT89C51单片机的交通信号灯控制系统元件清单如表1 2所示 上一页 返回 9 1 5软件设计 主程序采用查询方式定时 由R2寄存器调用0 5s延时子程序的次数 从而获取交通灯的各种时间 子程序采用定时器1方式1查询定时 定时器定时50ms R3寄存器确定50ms循环10次 从而获得0 5s的延时时间 有车车道放行的中断服务程序首先要保护现场 因需要用到延时子程序和P0口 故需保护的寄存器有R3 P0 TH1和TL1 保护现场时还需关中断 以防止高优先级中断 紧急车辆通过产生的中断 出现导致程序混乱 开中断 由软件查询P3 0和P3 1口 判别哪一车道 再根据查询情况执行相应的服务 待交通灯信号出现后 保持15s的延时 然后 关中断 恢复现场 再开中断 返回主程序 下一页 返回 10 1 5软件设计 紧急车辆出现时的中断服务程序也需要保护现场 但无须关中断 因其为高优先级中断 然后执行相应的服务 待交通灯信号出现后延时20s 确保紧急车辆通过交叉路口 然后 恢复现场 返回程序 1 5 1程序流程图交通信号灯模拟控制系统程序流程图如图1 3所示 1 5 2程序清单交通灯信号灯模拟控制系统程序清单如下 上一页 下一页 返回 11 1 5软件设计 上一页 下一页 返回 12 1 5软件设计 上一页 下一页 返回 13 1 5软件设计 上一页 下一页 返回 14 1 5软件设计 上一页 下一页 返回 15 1 5软件设计 上一页 下一页 返回 16 1 5软件设计 上一页 返回 17 1 6系统仿真及调试 基于AT89C51单片机的交通信号灯控制系统仿真过程参考附录C 交通信号与控制状态仿真结果如图1 4 图1 5 图1 6 图1 7 图8 8所示 单片机系统的硬件调试和软件调试是不能分开的 许多硬件错误是在软件调试过程中被发现和纠正的 但通常是先排除明显的硬件故障以后 再和软件结合起来调试以进一步排除故障 可见硬件的调试是基础 如果硬件调试不通过 软件设计则无从谈起 硬件的调试主要是把电路各种参数调整到符合设计要求 先排除硬件电路故障 包括设计性错误和公益性故障 一般原则是先静态后动态 下一页 返回 18 1 6系统仿真及调试 利用万用表或逻辑测试仪器 检查电路中的各器件以及引脚是否连接正确 是否有短路故障 先要将单片机AT89S51芯片取下 对电路板进行通电检查 通过观察看是否有异常 然后用万用表测试各电源电压 这些都没有问题后 接上仿真机进行联机调试观察各接口线路是否正常 单片机AT89S51是系统的核心 利用万用表检测单片机电源Vcc是否为 40脚 5V 晶振是否正常工作 可用示波器测试 也可以用万用表检测 两引脚电压一般为1 8 2 3V 复位引脚RST 复位时为高电平 单片机工作时为低电平 EA是否为 5V 高电平 这样一来单片机就能工作了 再结合电路图 检测故障就很容易了 上一页 返回 19 图1 1基于AT89C51单片机的交通信号灯控制系统框图 返回 20 表1 1交通信号与控制状态对应关系 返回 21 图1 2基于AT89C51单片机的交通信号模拟控制系统电路