1.1 设计任务
设计基于单片机的智能交通红绿灯控制系统,要求能通过按键或遥控器设置系统参数,系统运行时,“倒计时等信息”能通过数码管或点阵发光管显示,设计时应考虑交通红绿灯控制的易操作性及智能性。以单片机的最小系统为基础设计硬件,用汇编语言、或C语言设计软件。通过本设计可以培养学生分析问题和解决问题的能力,掌握Mcs51单片机的硬件与软件设计方法,从而将学到的理论知识应用于实践中,为将来走向社会奠定良好的基础。
东西(A)、南北(B)两干道交于一个十字路口,各干道有一组红、黄、绿三个指示灯,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,黄灯亮时车辆及行人小心通过。红灯的设计时间为45秒,绿灯为40秒,黄灯为5秒,黄灯亮时蜂鸣器响。 1.2 方案介绍
采用分模块设计的思想,程序设计实现的基本思想是一个计数器 , 选择一个单片机,其内部为一个计数,是十六进制计数器,模块化后,通过设置或程序清除来实现状态的转换, 由于每一个模块的计数多不是相同, 这里的各模块是以预置数和计数器计数共同来实现的,所以要考虑增加一个置数模块,其主要功能细分为,对不同的状态输入要产生相应状态的下一个状态的预置数, 如图中A道和B道,分别为次干道的置数选择和主干道的置数选择。
2、交通灯系统硬件设计
2.1 单片机概述
单片机是由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备共五个基本部分组成的。单片机是把包括运算器、控制器、少量的存储器、最基本的输入输出口电路、串行口电路、中断和定时电路等都集成在一个尺寸有限的芯片上。
通常,单片机由单个集成电路芯片构成,内部包含有计算机的基本功能部件: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。 2.2 系统构成
电路板一块,ATS51单片机一片,7448芯片2片,七段数码管八个。发光二极管6个(2个绿的,2个红的,2个黄的),100欧姆电阻20个,2个按键,2个开关,51K欧姆电阻2个,5V稳定电源1个,3个电容。
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系统结构框图:
图1 系统结构框图
系统工作流程:
(1)程序初始,通过两个传感器来判断南北与东西方向车辆通行情况。
(2) 情况判定后由ATS51单片机p2口输出二进制信号控制红绿黄灯亮的情况。 (3) 确定那些灯亮后,由对应的七段数码管来进行到计时显示。由p1口输出来控制七段数码管的显示。
(5)LED采用5V的直流电来驱动,低电平。
3芯片介绍及部分电路说明
3.1 ATS51芯片
选用的ATS51与同系列的ATC51在功能上有明显的提高,最突出是的可以实现在线的编程。用于实现系统的总的控制。其主要功能列举如下: 1) 为一般控制应用的 8 位单片机
2) 晶片内部具有时钟振荡器(传统最高工作频率可至 33MHz) 3) 内部程式存储器(ROM)为 4KB 4) 内部数据存储器(RAM)为 128B 5) 外部程序存储器可扩充至 KB 6) 外部数据存储器可扩充至 KB
7) 32条双向输入输出线,且每条均可以单独做 I/O 的控制 8) 6 个中断向量源 9) 2 组的 16 位定时器 10) 1 个全双工串行通信端口
11) 8751 及 8752 单芯片具有数据保密的功能 12) 单芯片提供位逻辑运算指令
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图2 ATC52芯片
3.2 数码管显示部分电路
七段显示译码器输出低电平有效,用以驱动共阳极显示器。该集成显示译码器设有多个辅助控制端,以增强器件的功能,可将单片机输出的四位二进制数转换成10进制数与七段数码管显示对应,用于显示0—9的数字。
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图3 数码管显示电路
其中LT 为测试输入。 3.3 红绿LED信号显示灯
LED 灯的显示原理:通过同名管脚上所加电平的高低来控制发光二极管是否点亮。如下图:
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图4 红绿LED信号显示
3.4 蜂鸣器电路
这个电路主要用于黄灯亮时蜂鸣器响五秒。
图5 蜂鸣器电路
4 交通灯软件设计
4.1 程序设计流程图 程序设计框图
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图6 程序设计框图
4.2 源程序代码
程序代码分为几个模块:中断模块,循环模块,延时模块。 #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit W0=P0^3; sbit W1=P0^0; sbit W2=P0^1; 6 sbit W3=P0^2; sbit Buzzer=P0^4; /***************************路口 1*****************************************/ sbit RED1=P2^0; sbit YELLOW1=P2^1; sbit BULLE1=P2^2; /**************************路口 2******************************************/ sbit RED2=P2^7; sbit YELLOW2=P2^6; sbit BULLE2=P2^5; /****************设置红绿灯标志位****************************************/ uchar Flage0,Flage1,Flage2,Flage3; uint n1,n2,n3,n4; uchar code Table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0, 0x99,0x92,0x82,0xf8, 0x80,0x90,0x88,0x83, 0xc6,0xa1,0x86,0x8e}; void Delay_us(uint us); void Display(uchar Num1,uchar Num2,uchar Num3,uchar Num4); void Init_Chip(void); 7 int main() { Init_Chip(); while(1) { if(Flage2==0) { Display(n3/100,n3%100/10,n4/100,n4%100/10); RED1=0;YELLOW1=1;BULLE1=1; RED2=1;YELLOW2=1;BULLE2=0; if(Flage1==1) { RED1=0;YELLOW1=1;BULLE1=1; RED2=1;YELLOW2=0;BULLE2=1; Buzzer=0; Display(0,n2/10,n4/100,n4%100/10); } Buzzer=1; 8 } if(Flage2!=0) { Display(n4/100,n4%100/10,n3/100,n3%100/10); RED1=1;YELLOW1=1;BULLE1=0; RED2=0;YELLOW2=1;BULLE2=1; if(Flage1==1) { RED1=1;YELLOW1=0;BULLE1=1; RED2=0;YELLOW2=1;BULLE2=1; Buzzer=0; Display(n4/100,n4%100/10,0,n2/10); } Buzzer=1; } } return 0; } 9 /**********************初始化 ********************************************/ void Init_Chip(void) { TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; EA=1; ET0=1; TR0=1; RED1=0;YELLOW1=1;BULLE1=1; RED2=1;YELLOW2=1;BULLE2=0; n2=50;n3=450;n4=500; } /***********************显示 *********************************************/ void Display(uchar Num1,uchar Num2,uchar Num3,uchar Num4) { W0=0; Delay_us(5); P1=Table[Num1]; W0=1; W1=0; 10 Delay_us(5); P1=Table[Num2]; W1=1; W2=0; Delay_us(5); P1=Table[Num3]; W2=1; W3=0; Delay_us(5); P1=Table[Num4]; W3=1; } /***************************延时*****************************************/ void Delay_us(uint us) { uint x,y; for(x=us;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); } /************************中断服务程序************************************/ void timer0() interrupt 1 { 11 TH0=(65535-50000)/256; TL0=(65535-50000)%256;//================50ms初 n1++; if(n1%50==0) { Buzzer=~Buzzer; } if(n1==15) { n1=0; n2--; n3--; n4--; if(n2==0) { n2=0; Flage0=1; Flage1=0; } if(n3==0) { n2=50; n3=450; Flage0=0; 12 Flage1=1; } if(n4==0) { n2=50; n3=450; n4=500; Flage0=0; Flage1=0; Flage2=~Flage2; } } } 5、改进意见 6、心得体会 7、参考文献 13 参 考 文 献 [1]胡汉才.单片机原理及其接口技术.清华大学出版.1996 [2]蔡美琴.MCS-51系列单片机系统及其应用.高等教育出版社.2004.2 [3]蒋万君.在论循环时序电路的简便设计.机电一体化.2005.5 [4]何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计.北京航空航天大学出版社.1995. [5]李华.MCS -51系列单片机实用接口技术.北京航空航天大学出版社.1993 [6]周航慈.单片机应用程序设计技术.北京航空航天大学出版社.1991. 14 因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容
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