下沙6号大街高峰期智能信号灯控制系统设计

图STYLEREF1\s2-3图解法确定信号示意图由图2-3所示图解法，通过带可以计算得出带速约为40km／s,带宽约为24s,即为周期时长的24%。软件设计总体方案全部控制程序实际上分为若干模块：键盘设置处理程序，状态灯控制程序，LED显示程序，紧停或违规判断程序，中断服务子程序，车流量计数程序，红绿灯时间调整程序等。程序设计思路在这部分我设置南北方向通行，东西方向禁行为初始状态，持续时间40为s。接下来黄灯闪烁5s，然后南北方向禁行，东西方向通行，持续时间仍为24s，最后黄灯闪烁5s，回到初始状态。如此循环，程序流程图如REF_Ref26930\h图STYLEREF1\s3-1所示。图STYLEREF1\s3-SEQ图\*ARABIC\s11交通灯程序流程图子程序模块设计按键模块的控制是调用中断来实现控制的，独立式键盘的实现方法是利用单片机I/O口读取口的电平高低来判断是否有键按下。将常开按键的一端接地，另一端接一个I/O口，程序开始时将此I/O口置于高电平，平时无键按下时I/O口保护高电平。当有键按下时，此I/O口与地短路迫使I/O口为低电平。按键释放后，单片机内部的上拉电阻使I/O口仍然保持高电平。我们所要做的就是在程序中查寻此I/O口的电平状态就可以了解我们是否有按键动作了。中断子程序流程图如图3-2所示。图STYLEREF1\s3-SEQ图\*ARABIC\s12中断子程序定时中断子程序是本设计的重点，负责完成数码管输出数据刷新和各个状态的处理切换。中断子程序包括数码管输出数据刷新程序和各状态处理程序。中断程序的流程图如图3-3所示。图STYLEREF1\s3-SEQ图\*ARABIC\s13定时中断流程图硬件设计AT89C51介绍芯片AT89C51的外形结构和引脚图如图4-1所示。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MC-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s11AT89C51引脚图主要特性8051CPU与MCS-51兼容4K字节可编程FLASH存储器（寿命：1000写/擦循环）全静态工作：0HZ-24KHZ三级程序存储器保密锁定128*8位内部RAM32位可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路管脚说明VCC：供电电压GND:接地。P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高8位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，各功能口功能如下：口管脚的备选功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD(串行输出口)P3.2/INT0(外部中断0)P3.3/INT1(外部中断1)P3.4T0(计数器0外部输入)P3.5T1（计数器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD(外部数据存储器读选通)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG:当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地址字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定是目的。然而它可用作对外部输出的脉冲或用于定是目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX,MOVC指令时才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的信号将不出现。/VPP:当保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH）,不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，将内部锁定为RESET;当端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出引脚。芯片74LS273介绍74LS273是8位数据/地址锁存器，如图4-2所示，它是一种带清除功能的8D触发器，下面介绍一下它的管脚图功能资料。1脚是复位CLR,低电平有效,当1脚是低电平时,输出脚2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部输出0,即全部复位。当1脚为高电平时,11(CLK)脚是锁存控制端,并且是上升沿触发锁存,当11脚有一个上升沿,立即锁存输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的电平状态,并且立即呈现在在输出脚2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)上。图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s1274LS273引脚图多位数码管图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s1374LS273引脚图LED显示器由七段发光二极管组成，排列成8字形状，因此也称为七段LED显示器。为了显示数字或符号，要为LED显示器提供代码，即字形代码。其段发光二极管，再加上一个小数点位，共计8段，因此提供的字形代码的长度正好是一个字节。智能交通灯用到的数字0—9的共阳极字形代码如REF_Ref27096\h表STYLEREF1\s4-1所示。表STYLEREF1\s4-SEQ表格\*ARABIC\s11驱动代码表显示数值驱动代码（16进制）0123456789C0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H90H时钟电路设计图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s14时钟电路MCS-51单片机芯片内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。当使用内部振荡电路时，XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体和微调电容，如图所示，图中C2、C3大小一般为30pF。还加了复位/备用电源引脚的接线方法，任何单片机在工作之前都要进行复位，以便CPU以及其他功能部件都处于一个确定的初始化状态，并从这个状态开始工作，也就是程序开始执行之前，单片机做好准备工作。如何进行复位呢？只能在单片机的RST引脚上保持两个机器周期（24个时钟周期）的高电平即可对单片机实现复位操作。当主电源VCC发生掉电或者是电压降低到电平规定值时，VPD上外接的备用电源自动启用，为单片机内部RAM提供电源，以保护片内RAM中的信息不丢失，使系统在恢复上电后能正常运行。时钟电路如图4-4所示。复位电路设计图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s15复位电路AT89C51的复位是由外部的复位电路实现的。复位电路通常采用上电复位和按钮复位两种方式。在此次设计中，我使用了上电复位方式，如图4-5所示。上电复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。交通灯硬件线路图结合各部分设计电路，得到交通灯硬件线路如REF_Ref27194\h图STYLEREF1\s4-6所示。图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s16硬件线路图硬件仿真和硬件电路制作（1）打开Proteus软件，选择元器件，输入程序，得到仿真结果，如REF_Ref27645\h图STYLEREF1\s4-7所示。图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s17硬件仿真图（2）通过电路原理图，开始电路制作，经过细心焊接，反复测试，得到成品，如REF_Ref27713\h图STYLEREF1\s4-8所示。图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s18电路硬件图系统调试断电调试为安全起见，防止硬件烧坏，首先进行断电调试，用万用表检测系统是否有短路现象，再检查原理是否正确，各个线路的电平是否正常。经检测，未出现短路现象以及各个电平都正常。通电调试（1）用万用表直流电压档测量稳压输出电压，测量结果为4.8V～6.5V之间可调，满足单片机系统的电源需求。（2）检查系统时钟是否正常工作，用万用表直流电压档测量XTAL1与AXTAL2两端间的电压，检测到电压若为2.5V左右，则视为正常工作。（3）检查复位电路是否正常工作。（4）检查数码管显示和LED灯是否正常。基本要求部分的测试与分析（1）系统上电后，显示交通灯基本状态，按中断按键，中断正常，按复位按键，整个系统复位成功。（2）按通行时间加减按键，系统数码管显示修改后的通行时间，能够完成预定要求，按下强制通行按钮，系统显示正常，再次按下强制通行按钮系统重新进入预定流程。（3）在未进行任何的中断和复位操作时，交通灯按照预定流程进行，东西通行60秒，南北通行40秒。结论绿波带”是在规定的交通干道上，通过调整各交叉口的信号灯相位差、周期和绿信比，在各路口信号灯的相互协调下，规定好车速后，使得行驶在道路上的车辆可以一路绿灯。设计通过绿波带的速度应靠近于干道的允许车速，确保驾驶人在绿波带时间内通过各信号路口。在路口间距基本相等时，整个路段应该采用相同的速度。六号大街限速50km/s，我组采用的绿波设计行驶速度为40km/s。特别提出一点的是，“随便超车和抢道加速不仅不会加快通行速度，反而会遇到一连串的红灯，增加等待时间。”“绿波带”技术在道路交通中的应用，不仅带来了安全和畅通，而且潜移默化的让驾驶人养成了一种出行时间的规律性。当驾驶人习惯了绿波带，就能大概推算出路程行驶的时间，方便了驾驶人对出行时间的安排。此外，绿波带的应用可以有效缓解因路口信号灯过多造成的时间浪费、减少延误和停车次数、减少因停车太多造成的尾气排放，也有利于提高下沙道路通行能力，对改善下沙区的交通状况具有重要意义。同时，绿波带只是保证某个交通流的畅通，而要解决城市拥堵难题，最根本的办法是改造道路，发展公交事业，提高道路运载能力，并在市民行车\o"道德"道德上下功夫。我认为本次研究的结果达到了预期的目的，在本次设计的过程中，在导师的指导下，终于完成了我的作品高峰期交通信号灯系统的设计。通过最开始的实地数据收集，以及写程序、买材料、焊接，让我对设计流程有了进一步的了解。在这次的设计过程中遇见过种种问题，我失落过，失望过，烦恼过，悲伤过，但是我知道这是我人生的一道坎，我必须跨过去，才会见到属于自己的罗马大道。虽然失望过，失落过，烦恼过，悲伤过，但我的身边还有导师与同学，他们给与了最大的帮助，让我顺利跨过那道坎。在此我非常感谢帮助我的导师及同学，谢谢你们的帮助，谢谢你们！我坚信，只要我经过毕业设计这道坎，在未来的日子里我会加倍的努力，让以后教我的师父认为我是一个可造之材。这次的毕业设计不仅让我把大学四年学到的理论知识巩固了一遍还自己动手完成了作品，做到了理论与实践的贯串。统而言之，通过这次的毕业设计，我温习了C语言和相关的专业知识以及相关专业软件的使用。进一步加深了画电路原理图和实际电路制作的能力，一款适用于交通的红绿灯被我设计出。此次设计的过程中，我获得了很多的益处。这次毕业设计的经验对我未来要走的路有着非比寻常的含义。最后希望在座导师对本文以及作品多加指导。致谢行文至此，我的这篇论文已接近尾声；也就意味着结局与离别。岁月如梭，我四年的大学时光也即将敲响结束的钟声。离别在即，站在人生的又一个转折点上，心中难免思绪万千，一种感恩之情油然而生。生我者父母。感谢生我养我，含辛茹苦的父母。是你们，为我的学习创造了条件；是你们，一如既往的站在我的身后默默的支持着我。没有你们就不会有我的今天。谢谢你们，我的父亲母亲！其次，我感谢我的学校教育了我，在这座美丽的校园里，学到了最丰富的知识，认识到了最好的朋友，了解了最美好的世界，每天和同学老师朝夕相处真是一段美好的回忆。然后我要感谢我的老师，“师者，传道，授业解惑者也”我的老师的行为完美的诠释了这句话的含义。大学四年时光荏苒，一直以来各位老师将他们多年积累的经验毫无保留的付出让我不断吸收养分，不仅教会我如何做人做事还提高了我的专业水平。在此衷心感谢学院教师的教导。各位老师渊博的知识、负责的教学立场以及全面指导对我的成长起了很大的作用。尤其，要感谢我的毕业设计指导老师，查丽斌老师，在我做设计时，是她帮我们一步一步理清了思路，引导我找到了设计框架，每周都会如约找我们对我们进行指导，询问我们遇到的难题帮助我们进行解决。对于这次毕业设计，我的感慨很多。不管是做论文设计，还是其他大大小小的事，都要用心去做。俗话说，万事开头难，但是只要有足够的耐心去学习就不会有攻克不下的难题。态度决定一切，我本着严肃认真的态度去制作我的设计，在老师的悉心帮助和支持下，终于实现了属于个人的设计。在本次毕业设计的过程中，我进一步的巩固了如下所学知识：模拟电路、数字电路、单片机、C语言程序设计。与此同时，我自身的专业知识、动手能力和文档撰写能力也得到了很大程度的提升。在即将毕业之际我体会到了要完成设计是多么的曲折与艰辛，在成功完成设计背后隐藏着多少的汗水，懂得了珍惜懂得了尊重，感谢一切帮助过我的人！参考文献〔1〕翟忠民，2004，道路交通组织优化，北京：人民交通出版社。〔2〕杨佩昆，吴兵，2002，交通管理与控制，北京：人民交通出版社。〔3〕王炜，过秀成，2000，交通工程学，南京：东南大学出版社。〔4〕蒲琪,谭永朝，1999交叉口信号配时优化模型研究，海铁道大学学报。〔5〕杨锦东,杨东援.，2001,城市信号控制交叉口信号周期时长优化模型

，同济大学学报。〔6〕裴玉龙，孙明哲，董向辉，2004，城市主干路交叉口信号协调控制系统设计研究，交通运输工程与信息学报。〔7〕张卫华，王炜，2004，基于公交优先通行的交叉口预信号设置方法研究，清华大学，东南大学。〔8〕胡辉.单片机原理及应用设计[M].中国水利水电出版社，2006〔9〕楼然苗,李光飞.51系列单片机设计实例[M].北京航空航天大学出版社，2006〔10〕何立民.单片机应用技术大全.北京：北京航空航天大学出版社，1994.〔11〕韩全立.赵德申编著.微机控制技术[M].北京：机械工业出版社，2008〔12〕王守中，聂元铭.51单片机开发入门与典型实例[M].北京：人民邮电出版社，2009

附录定时中断子程序voidtime0(void)interrupt1using1 //定时中断子程序{ TH0=0X3C; //重赋初值 TL0=0XB0; //12m晶振50ms//重赋初值 TR0=1; //重新启动定时器 countt0++; //软件计数加1 if(countt0==10) //加到10也就是半秒 { if((sec_nb<=5)&&(dx_nb==0)&&(shanruo==1)) //东西黄灯闪 { Green_dx=0; Yellow_dx=0; } if((sec_dx<=5)&&(dx_nb==1)&&(shanruo==1)) //南北黄灯闪 { Green_nb=0; Yellow_nb=0; } } if(countt0==20) //定时器中断次数=20时（即1秒时） { countt0=0; //清零计数器 sec_dx--; //东西时间减1 sec_nb--; //南北时间减1 if((sec_nb<=5)&&(dx_nb==0)&&(shanruo==1)) //东西黄灯闪 { Green_dx=0; Yellow_dx=1; } if((sec_dx<=5)&&(dx_nb==1)&&(shanruo==1)) //南北黄灯闪 { Green_nb=0; Yellow_nb=1; } if(sec_dx==0&&sec_nb==5) //当东西倒计时到0时，重置5秒，用于黄灯闪烁时间 { sec_dx=5; shanruo=1; } if(sec_nb==0&&sec_dx==5) //当南北倒计时到0时，重置5秒，用于黄灯闪烁时间 { sec_nb=5; shanruo=1; } if(dx_nb==0&&sec_nb==0) //当黄灯闪烁时间倒计时到0时， { P2=0x00; //重置东西南背方向的红绿灯 Green_nb=1; Red_dx=1; dx_nb=!dx_nb; shanruo=0; sec_nb=set_timenb; //重赋南北方向的起始值 sec_dx=set_timenb+5; //重赋东西方向的起始值 } if(dx_nb==1&&sec_dx==0) //当黄灯闪烁时间到 { P2=0X00; //重置东西南北的红绿灯状态 Green_dx=1; //东西绿灯亮 Red_nb=1; //南北红灯亮 dx_nb=!dx_nb; //取反 shanruo=0; //闪烁 sec_dx=set_timedx; //重赋东西方向的起始值 sec_nb=set_timedx+5; //重赋南北方向的起始值 } } 目录第一章项目总论 -1-§1.1项目简介 -1-§1.2可行性研究的范围 -2-§1.3编制依据 -2-第二章项目建设背景及必要性 -3-§2.1橡胶密封件项目提出的背景 -3-§2.2国家产业政策 -6-§2.3项目建设的必要性 -8-第三章项目优势 -11-§3.1市场优势 -11-§3.2技术优势 -16-§3.3组织优势 -17-§3.4政策优势:关中—天水经济区发展规划 -17-§3.5区域投资环境优势 -17-第四章产品介绍与技术介绍 -20-§4.1橡胶密封件产品介绍 -20-§4.2产品标准 -21-§4.3产品特征及材质 -21-§4.4产品方案 -26-§4.5产品技术来源 -27-第五章项目产品发展预测 -28-§5.1产品行业关联环境分析 -28-§5.2行业竞争格局与竞争行为 -33-§5.3竞争力要素分析 -39-§5.4项目发展预测 -41-§5.5竞争结构分析及预测 -43-第六章项目产品规划 -47-§6.1项目产品产能规划方案 -47-§6.2产品工艺规划方案 -47-§6.3项目产品营销规划方案 -51-第七章项目建设规划 -58-§7.1项目建设总规 -58-§7.2项目项目建设环境保护方案 -61-§7.3项目建设节能方案 -65-§7.4项目建设消防方案 -66-§7.5项目建设生产劳动安全方案 -69-第八章项目组织实施情况 -73-§8.1项目组织 -73-§8.2项目劳动定员和人员培训 -74-§8.3项目管理与实施进度安排 -77-HYP