單片機(jī)交通燈的控制課程設(shè)計

1、<p><b>　　一、設(shè)計要求：</b></p><p>　　交通信號燈模擬控制系統(tǒng)設(shè)計利用單片機(jī)的定時器定時，令十字路口的紅綠燈交替點亮和熄滅，并且用LED數(shù)碼管顯示時間。用8051做輸出口，控制十二個發(fā)光二極管燃滅，模擬交通燈管理。</p><p>　　二、設(shè)計任務(wù)和內(nèi)容：</p><p>　　任務(wù)：設(shè)計一個能夠控制交通十字路口

2、十二盞交通信號燈的模擬系統(tǒng)。要求交通信號燈必須按照交通規(guī)則的模試來運(yùn)行。</p><p>　　內(nèi)容：因為本課程設(shè)計是單片機(jī)交通燈的控制設(shè)計，所以要了解實際交通燈的變化情況和規(guī)律。假設(shè)一個十字路口為東西南北走向。初始狀態(tài)O為東西紅燈，南北紅燈。然后轉(zhuǎn)狀態(tài)1東西紅燈，南北綠燈通車。過一段時間轉(zhuǎn)狀態(tài)2南北綠燈滅，黃燈閃爍幾次，東西仍然紅燈。再轉(zhuǎn)狀態(tài)3，東西綠燈通車，南北紅燈。過一段時間轉(zhuǎn)狀態(tài)4，東西綠燈滅，閃幾次黃燈，

3、南北仍然紅燈。最后循環(huán)至狀態(tài)1。</p><p>　　注意：雙色LED是由一個紅色LED管芯和一個綠色LED管芯封裝在一起，公用負(fù)端。當(dāng)紅色正端加高電平，綠色正端加低電平時，紅燈亮；紅色『F端加低電平，綠色正端加高電平時，綠燈亮；兩端都加高電平時，黃燈亮。</p><p>　　三、控制系統(tǒng)的總體要求：</p><p>　　1．執(zhí)行程序時，初始態(tài)為四個路口的紅燈全亮之

4、后；</p><p>　　2．東西路口的綠燈亮，南北路口的紅燈亮，東西路口方向通車；</p><p>　　3．延時一段時間后，東西路口的綠燈熄滅，黃燈開始延時并且開始閃爍，閃爍5次后，東西路口紅燈亮，而同時南北路口的綠燈亮，南北路口方向開始通車；</p><p>　　4．延時一段時間之后，南北路口的綠燈熄滅，黃燈開始延時并且丌始閃爍，閃爍3次之后，再切換到東西路口方

5、向；</p><p>　　之后重復(fù)2到4過程……</p><p><b>　　四、設(shè)計思想原理：</b></p><p>　　(1)交道口模型如圖所示：</p><p>　　(2)交通燈控制規(guī)則如下：</p><p>　　1)每個街口有左拐、右拐、直行及行人四種指示燈。每個燈有紅、綠兩種顏色。自行

6、車與汽車共用左拐、右拐和直行燈。</p><p>　　2)共有四種通行方式：</p><p>　　①車輛南北直行、各路右拐，南北向行人通行。南北向通行時間為1分鐘，各路右拐比直行滯后10秒鐘開放。</p><p>　　②南北向左拐、各路右拐，行人禁行。通行時間為1分鐘。</p><p>　?、蹡|西向直行、各路右拐，東西向行人通行。東西向通行時

7、間為1分鐘，各路右拐比直行滯后10秒鐘開放。</p><p>　　④東西向左拐、各路右拐。行人禁行。通行時間為1分鐘。</p><p>　　3)在通行結(jié)束前10秒鐘，綠燈閃爍直至結(jié)束。</p><p><b>　　摘　　　要</b></p><p>　　近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時帶動傳

8、統(tǒng)控制檢測同新月異更新。在實時檢測和自動控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點的軟件結(jié)合，加以完善。</p><p>　　十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。主要靠的是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。交通信號燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)Inte18031和可編程并行I/O接口芯片825

9、5A為中心器件來設(shè)計交通燈控制器，實現(xiàn)了能根據(jù)實際車流量通過8051芯片的Pl口設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能；顯示時間直接通過8255的PA、PB口輸出；交通燈信號通過PC口輸出；交通燈的點亮采用VT雙向晶閘管來控制，直接采用220V交流電源驅(qū)動，系統(tǒng)實用性強(qiáng)、操作簡單、擴(kuò)展性強(qiáng)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機(jī)　交通燈　控制器　設(shè)計　實現(xiàn)要求</p><p><b>　　目　

10、　　錄</b></p><p>　　摘要…………………………………………………………………………………………………4</p><p>　　引言…………………………………………………………………………………………………6</p><p>　　第1章 方案設(shè)計與論證…………………………………………………………………………7</p><p

11、>　　1.1總體方案設(shè)計與比較……………………………………………………………………7</p><p>　　第2章　系統(tǒng)硬件設(shè)計……………………………………………………………………………9</p><p>　　2.1總體設(shè)計…………………………………………………………………………………9</p><p>　　2.2各功能模塊硬件設(shè)計及實現(xiàn)………………………………

12、……………………………9</p><p>　　2.2.1 交通燈四種通行模式及行車方向指示………………………………………………9</p><p>　　2.2.2行人通行指示及其實現(xiàn)………………………………………………………………12</p><p>　　2.2.3特種車檢測及其實現(xiàn)…………………………………………………………………12</p><

13、;p>　　2.2.4鍵盤與狀態(tài)顯示及其實現(xiàn)……………………………………………………………13</p><p>　　2.2.5主次干道單獨時間設(shè)置功能…………………………………………………………14</p><p>　　2.2.6緊急情況處理功能及其實現(xiàn)…………………………………………………………14</p><p>　　2.2.7倒計時計數(shù)功能及其實現(xiàn)…………

14、…………………………………………………14</p><p>　　第3章　系統(tǒng)軟件設(shè)計……………………………………………………………………………15</p><p>　　3.1軟件總體流程圖…………………………………………………………………………15</p><p>　　3.2軟件主要子程序流程……………………………………………………………………16</p>

15、;<p>　　3.2.1 緊急狀態(tài)子程序……………………………………………………………………16</p><p>　　3.2.2設(shè)置狀態(tài)子程序………………………………………………………………………16</p><p>　　3.2.3軟件系統(tǒng)框圖…………………………………………………………………………18</p><p>　　3.2.4交通信號燈的控制

16、時序………………………………………………………………20</p><p>　　3.2.5交通信號模擬控制系統(tǒng)主程序………………………………………………………21</p><p>　　3.2.6各芯片的介紹…………………………………………………………………………26</p><p>　　第4章　檢測與測試………………………………………………………………………………29

17、</p><p>　　4.1軟硬件調(diào)試………………………………………………………………………………29</p><p>　　4.2交通信號燈模擬控制系統(tǒng)的原理圖……………………………………………………30</p><p>　　4.3設(shè)計的連線提示…………………………………………………………………………31</p><p>　　4.4模擬運(yùn)行步

18、驟……………………………………………………………………………32</p><p>　　設(shè)計總結(jié)……………………………………………………………………………………………33</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………………34</p><p>　　附錄……………………………………………………………………………………………

19、……35</p><p><b>　　引　　言</b></p><p>　　隨著我們經(jīng)濟(jì)社會的迅速發(fā)展，城市中的車輛急劇猛增。導(dǎo)致了城市中的交通事故頻頻發(fā)生。特別是在一些十字路口，事故現(xiàn)象尤為明顯。這就要求各個城市的主要交通路口，必須得要有相應(yīng)的交通信號燈。因為交通燈是城市交通有序、安全、快速運(yùn)行的重要保障，所以解決好交通信號燈控制問題就成為了重要環(huán)節(jié)。根據(jù)題目要求，

20、設(shè)計中我們選用雙色LED發(fā)光管比單色LED節(jié)省了空間，簡化了設(shè)計，并把雙色LED發(fā)光管排成箭頭形狀，作為直行和左右拐彎指示，形象直觀；采用數(shù)字編碼無線傳輸模式實現(xiàn)特種車輛檢測，準(zhǔn)確、可靠性高；可同時顯示日期和時間，顯示圖文信息量大，更直觀，可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)。該系統(tǒng)還可根據(jù)交通擁擠情況分別設(shè)置主干道和次干道的通行時間，以提高效率，緩減交通擁擠。這樣有利于緩解在城市當(dāng)中出現(xiàn)的較為明顯的下半高峰期。特別是在車輛較為集中的，流動量大的地方

21、，它的設(shè)計優(yōu)勢更為明顯。</p><p>　　第1章　方案設(shè)計與論證</p><p>　　題目要求我們在實現(xiàn)四種基本交通燈信息指示功能的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)倒計時時間顯示、緊急情況處理、特種車放行等功能，如何選擇有效方案至關(guān)重要！所以一定要在方案設(shè)計上思考到位。對各個設(shè)計方案進(jìn)行論證、比較。最終選擇一個最優(yōu)方案作為設(shè)計。</p><p>　　1.1總體方案設(shè)計與比較<

22、/p><p><b>　　題目基本部分要求：</b></p><p>　　(1)交通燈控制規(guī)則如下：</p><p>　　1)每個街口有左拐、右拐、直行及行人四種指示燈。每個燈有紅、綠兩種顏色。自行車與汽車共用左拐、右拐和直行燈。</p><p>　　2)共有四種通行方式：</p><p>　?、佘囕v

23、南北直行、各路右拐，南北向行人通行。南北向通行時間為1分鐘，各路右拐比直行滯后10秒鐘開放。</p><p>　　②南北向左拐、各路右拐，行人禁行。通行時間為1分鐘。</p><p>　?、蹡|西向直行、各路右拐，東西向行人通行。東西向通行時間為1分鐘，各路右拐比直行滯后10秒鐘開放。</p><p>　?、軚|西向左拐、各路右拐。行人禁行。通行時間為1分鐘。</

24、p><p>　　3)在通行結(jié)束前10秒鐘，綠燈閃爍直至結(jié)束。</p><p><b>　　題目發(fā)揮部分要求：</b></p><p>　　(1)有倒計時時間顯示。</p><p>　　(2)若交道口出現(xiàn)緊急情況，交警可將系統(tǒng)設(shè)置成手動：全路口車輛禁行、行人通行。緊急情況結(jié)束后再轉(zhuǎn)成自動狀態(tài)。</p><p

25、>　　(3)當(dāng)有119、120等特種車輛通過時，系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)為特種車放行，其它車輛禁止?fàn)顟B(tài)。特種車輛通過15秒鐘后，系統(tǒng)自動恢復(fù)，用模型車演示。</p><p>　　(4)其它自選措施。</p><p>　　根據(jù)題目基本部分要求，可以用4只雙色LED發(fā)光管來指示左拐、右拐、直行及行人通行，如此設(shè)計電路簡潔，編程和調(diào)試均方便，但是該方案欠直觀形象，尤其是人行道，并不是每個行人都能明白單只

26、指示燈的含義。</p><p>　　根據(jù)題目發(fā)揮部分當(dāng)有119、120等特種車輛通過時，系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)為特種車放行，其它車輛禁止?fàn)顟B(tài)的要求，對特種車輛的檢測方案很多，通常采用音頻檢測技術(shù)來識別。</p><p>　　根據(jù)題目發(fā)揮部分其它自選措施的要求，考慮到系統(tǒng)中沒要求有室內(nèi)狀態(tài)監(jiān)視，也沒要求人行道有圖形和語音，多少有點不夠全面和人性化。</p><p>　　根據(jù)上述分

27、析，綜合考慮成本和器件的易得性，以及軟硬件的結(jié)合，我們選用雙色LED發(fā)光管并排成箭頭形狀，作為直行和左右拐彎指示，節(jié)省了空間，簡化了設(shè)計，且形象直觀。</p><p>　　根據(jù)題目發(fā)揮部分其它自選措施的要求，我們增設(shè)了高分辨率(320×240)大屏幕LCD作為系統(tǒng)輸出，實時顯示系統(tǒng)各種狀態(tài)，同時顯示日期和時間，圖文并茂，信息量大，可供警察在室內(nèi)實時監(jiān)視交通狀況；系統(tǒng)還增設(shè)了根據(jù)交通擁擠情況可分別設(shè)置主干

28、道和次干道的通行時間，以提高效率，緩減交通擁擠。系統(tǒng)總體設(shè)計框圖如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1系統(tǒng)總體設(shè)計框圖</p><p>　　第2章 系統(tǒng)硬件設(shè)計</p><p>　　硬件設(shè)計是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，要考慮的方方面面很多，除了實現(xiàn)交通燈基本功能以外，主要還要考慮如下幾個因素：①系統(tǒng)穩(wěn)定度；；②器件的通用性或易選購性；⑧軟件編程的易實現(xiàn)性；④系統(tǒng)其它

29、功能及性能指標(biāo)；因此硬件設(shè)計至關(guān)重要?，F(xiàn)從各功能模塊的實現(xiàn)逐個進(jìn)行分析探討。</p><p><b>　　2.1總體設(shè)計</b></p><p>　　本設(shè)計以單片機(jī)為控制核心，采用主從雙MCU結(jié)構(gòu)，模塊化設(shè)計，共分以下幾個功能模塊：單片機(jī)控制系統(tǒng)、鍵盤及狀態(tài)顯示、行車方向指示、行人通行指示、特種車輛檢測和倒計時模塊等。</p><p>　　◆單

30、片機(jī)作為整個硬件系統(tǒng)的核心，它既是協(xié)調(diào)整機(jī)工作的控制器，又是數(shù)據(jù)處理器。</p><p>　　它由單片機(jī)、時鐘電路、復(fù)位電路等組成。</p><p>　　◆行車方向指示采用雙色LED發(fā)光管，排列成箭頭狀，可有兩種顏色指示放行與禁止，形象直觀。</p><p>　　◆行人通行指示采用雙色LED點陣，排列成人狀，用兩種顏色指示放行與禁止，結(jié)合軟件可模擬行走和靜止的“動畫

31、”，形象直觀，簡潔明了。</p><p>　　◆特種車輛檢測，采用語音和數(shù)據(jù)無線相結(jié)合，由發(fā)射器和接收器組成，發(fā)射器安裝在模型車上，接收器安裝在主控板上，非?？煽?。</p><p>　　◆系統(tǒng)還采用了專用時鐘芯片1302，以減輕單片機(jī)的負(fù)擔(dān)和提高時鐘準(zhǔn)確度。</p><p>　　◆系統(tǒng)采用雙數(shù)碼管倒計時計數(shù)功能，最大顯示數(shù)字99。</p><p&

32、gt;　　2.2各功能模塊硬件設(shè)計及實現(xiàn)</p><p>　　2.2.1 交通燈四種通行模式及行車方向指示</p><p>　　按交通燈控制規(guī)則，每個街口有左拐、右拐、直行及行人四種指示燈。每個燈有紅、綠兩種顏色。交道口模型如下圖2-1所示：</p><p>　　圖2－1交道口模型圖</p><p>　　4組LED數(shù)碼管按照設(shè)置的通行時間（

33、各路口默認(rèn)的通行時間均為1分鐘）進(jìn)行倒計時，并各自進(jìn)行紅、綠燈顯示，共有以下四種通行方式，分別為：</p><p>　　圖2－4通行方式三示意圖 2－5通行方式四示意圖</p><p>　　通行方式一：倒計時時間為60s（通行時間），紅綠燈狀態(tài)為：南北直行：綠，東西直行：紅，各路右拐：綠，左拐：紅，人行道：南北綠，東西紅，各路右拐比直行滯后10秒鐘開放。如圖

34、2-2所示。</p><p>　　通行方式二：倒計時時間為60s（通行時間），紅綠燈狀態(tài)為：南北左拐：綠，各路右拐：綠，所有人行道：紅。如圖2-3所示。</p><p>　　通行方式三：倒計時時間為60s（通行時間），紅綠燈狀態(tài)為：東西直行：綠，南北直行：紅，各路右拐：綠，左拐：紅，人行道：東西綠，南北紅，各路右拐比直行滯后10秒鐘開放。如圖2-4所示。</p><p&

35、gt;　　通行方式四：倒計時時間為60s（通行時間），紅綠燈狀態(tài)為：東西左拐：綠，各路右拐：綠，所有人行道：紅。如圖2-5所示。</p><p>　　通行默認(rèn)時間為1分鐘，系統(tǒng)設(shè)置了任意更改功能，一般主干道通行時間要比次干道要長一些，可以根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整，以提高車輛通過率，緩減交通壓力。在通行結(jié)束前10秒鐘，綠燈閃爍直至結(jié)束。</p><p>　　本設(shè)計選用雙色LED發(fā)光管拼成箭頭形狀

36、用來指示左右拐、直行等交通指示信息。綠色表示通行，紅色則表示禁止通行。圖2-6，中間箭頭綠色，表示直行，兩邊箭頭紅色，表示禁止通行；圖2-7，左邊箭頭綠色，表示左拐彎；其他紅色則表示禁止通行和右拐彎。所有指示信息一目了然。</p><p>　　2.2.2 行人通行指示及其實現(xiàn)</p><p>　　行人通行指示選用雙色LED點陣，排列成人狀，用兩種顏色指示放行與禁止，結(jié)合軟件可模擬行走和靜

37、止的“動畫”，形象直觀。</p><p>　　2.2.3特種車檢測及其實現(xiàn)</p><p>　　特種車輛檢測，采用語音和數(shù)據(jù)無線相結(jié)合，由發(fā)射器和接收器組成，發(fā)射器安裝在模型車上，接收器安裝在主控板上，分別與單片機(jī)的串口相連，用于特種車輛強(qiáng)行通行信號控制，無特種車輛通過時信號燈按正常時序控制。</p><p>　　當(dāng)119、120等特種車輛通過時，伴隨著語音警報聲，

38、安裝在交通燈裝置上的接收模塊接到信息，由單片機(jī)控制所有的燈都為紅燈，不管信號燈原來的狀態(tài)如何，一律強(qiáng)制給特種車輛放行，特種車輛通過15秒以后，自動恢復(fù)原來的狀態(tài)。</p><p>　　特種車輛強(qiáng)行通行信號同一時間只能響應(yīng)一路方向，若兩個方向先后來特種車輛，則按先、后次序依次響應(yīng)； 若兩個方向同時來特種車輛，則按東西，南北向依次響應(yīng)。與此同時，液晶顯示屏上實時顯示交通燈工作狀態(tài)的相關(guān)信息，實現(xiàn)了交警在室內(nèi)準(zhǔn)確無誤

39、的遠(yuǎn)程監(jiān)視功能。此舉不僅是對公安人員工作的配合，也大大降低了交通事故的發(fā)生率，提高了交通安全性，保證了交通系統(tǒng)工作的合理性、科學(xué)性、準(zhǔn)確性。</p><p>　　2.2.4鍵盤與狀態(tài)顯示及其實現(xiàn)</p><p>　　鍵盤在本設(shè)計中用于緊急情況的手動控制裝置，以及定時時間的設(shè)置等功能，起到了不可或缺的重要作用。可與CPU系統(tǒng)直接接口，具有8位標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)總線、6條控制線及電源線，接口電路簡單，控

40、制方便。</p><p>　　在完成倒計時、狀態(tài)信息等的顯示功能上，我們考慮了以下三種方案：</p><p>　　方案一：完全采用數(shù)碼管顯示。這種方案只能顯示有限的符號和數(shù)碼字苻，無法勝任題目要求。</p><p>　　方案二：完全采用點陣式LED顯示。此顯示方案功能強(qiáng)大，可方便地顯示各種英文字符，漢字，圖形等，而且美觀，但這種方案實現(xiàn)復(fù)雜，且須完成大量的軟件工作，

41、因此我們不予采用。</p><p>　　方案三：采用發(fā)光管、數(shù)碼管、LED點陣與高分辨率液晶相結(jié)合的方法?？紤]設(shè)計需要，我們用雙色發(fā)光管排成箭頭符號，彩色LED顯示人行道標(biāo)志，分別構(gòu)成交通提示信息，形象逼真；數(shù)碼管用來顯示倒計時時間；而液晶則對交通燈的各種狀態(tài)信息進(jìn)行實時顯示，方便交警進(jìn)行實時監(jiān)測。</p><p>　　值得一提的是，我們使用的大屏幕LCD液晶顯示屏自帶中文漢字庫，可顯示用

42、戶自定義的任意符號和圖形，并可卷動顯示。主要有以下優(yōu)點：(1)工作電壓低、功耗極低。工作電壓僅為3～5V，特別適用于低功耗儀器儀表中。(2)液晶顯示屬被動顯示，受外界光線干擾小。(3)圖形點陣式液晶可顯示的信息量大、分辨率高。(4)不產(chǎn)生電磁干擾。(5)可靠性高，使用壽命長。</p><p>　　2.2.5主次干道單獨時間設(shè)置功能 </p><p>　　當(dāng)主干道方向的車輛過多發(fā)生堵塞，而次

43、干道方向車輛卻很稀少時，正常的信號燈時序?qū)菇煌顩r更加惡化。本設(shè)計添加了主次干道單獨時間設(shè)置功能，交警可按需求設(shè)置綠燈的點亮?xí)r間，該措施可在一定程度緩減短暫的交通壓力。</p><p>　　2.2.6緊急情況處理功能及其實現(xiàn)</p><p>　　在十字交通路口常出現(xiàn)的緊急情況，若不及時處理將形成不良隱患。比如，交道口的行人有緊急情況發(fā)生，那么交警可以對信號燈進(jìn)行手動控制，按下緊急情況處

44、理鍵，通過軟件使所有紅燈亮，路口車輛禁行，行人通行，直至緊急情況結(jié)束后再轉(zhuǎn)成常規(guī)的自動狀態(tài)。</p><p>　　2.2.7倒計時計數(shù)功能及其實現(xiàn)</p><p>　　本系統(tǒng)使用數(shù)碼管完成倒計時顯示功能。以南北方向為例，數(shù)碼管顯示的數(shù)值從綠燈的設(shè)置時間最大值往下減，每秒鐘減1，一直減到1。然后又從紅燈的設(shè)置時間最大值往下減，一直減到1。接下來又顯示綠燈時間，如此循環(huán)。</p>

45、<p>　　系統(tǒng)共有4個兩位的LED數(shù)碼管，分別放置在模擬交通燈控制板上的四個路口。因為四個方向的數(shù)碼管應(yīng)該顯示同樣的內(nèi)容，所以我們可以把它們同樣對待。也就是說各個方向的數(shù)碼管個位（把數(shù)碼管第二位定義為個位，第一位定義為十位）用一根信號線控制，十位用另一根信號線控制，這里采用動態(tài)顯示。</p><p>　　2.2.8硬件電路連接說明</p><p>　　第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計&

46、lt;/p><p>　　硬件平臺結(jié)構(gòu)一旦確定，大的功能框架即形成。軟件在硬件平臺上構(gòu)筑，完成各部分硬件的控制和協(xié)調(diào)。系統(tǒng)功能是由軟硬件共同實現(xiàn)的，由于軟件的可伸縮性，最終實現(xiàn)的系統(tǒng)功能可強(qiáng)可弱，差別可能很大。因此，軟件是本系統(tǒng)的靈魂。軟件采用模塊化設(shè)計方法，不僅易于編程和調(diào)試，也可減小軟件故障率和提高軟件的可靠性。同時，對軟件進(jìn)行全面測試也是檢驗錯誤排除故障的重要手段。由于編程多涉及到數(shù)值運(yùn)算，比較復(fù)雜，還有LCD的

47、菜單界面設(shè)計都是需要多重選擇判斷，用我們平時常用的匯編語言編程是很難實現(xiàn)的，這里我們選用了移值性好、結(jié)構(gòu)清晰、能進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算的C語言來實現(xiàn)編程。</p><p>　　3.1軟件總體流程圖</p><p>　　軟件總體設(shè)計及流程圖見圖3-1，主要完成各部分的軟件控制和協(xié)調(diào)。本系統(tǒng)主程序模塊主要完成的工作是對系統(tǒng)的初始化，其流程圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖

48、3－1　軟件總體流程圖</p><p>　　主程序比較簡單，初始化完成后，這里有六個基本的子程序供調(diào)用，分別對應(yīng)系統(tǒng)的各種功能狀態(tài)。分別是：特種車檢測子程序、緊急狀態(tài)子程序、設(shè)置子程序，倒計時子程序等。</p><p>　　3.2軟件主要子程序流程</p><p>　　3.2.1 緊急狀態(tài)子程序</p><p>　　圖3－2　緊急狀態(tài)子程序

49、</p><p>　　在緊急狀態(tài)下，只有緊急狀態(tài)手動控制按鍵采可以使所有的LED都被置為紅燈，車輛禁行、行人通行。緊急情況結(jié)束后再轉(zhuǎn)成自動狀態(tài)</p><p><b>　　設(shè)置狀態(tài)子程序</b></p><p>　　圖3－3　設(shè)置狀態(tài)子程序</p><p>　　在設(shè)置狀態(tài)，按下Keyl開始設(shè)置南北的紅燈時間，按下Key2

50、設(shè)置南北的綠</p><p>　　燈時間，按下Key3返回正常運(yùn)行狀態(tài)。紅燈和綠燈的時間最大可以設(shè)為99，超</p><p>　　出99的時候會從20開始重新計數(shù)。</p><p>　　它包含倒計時調(diào)整和緊急狀態(tài)兩個狀態(tài)。主程序中放了一個按鍵的判斷指令，當(dāng)有按鍵按下的時候，程序就自動的跳轉(zhuǎn)到按鍵子程序處理。當(dāng)檢測到K2鍵按下的時候就自動返回到主程序。當(dāng)出現(xiàn)緊急的情況

51、的時候，按下K3或者K4就切換到緊急狀態(tài)，當(dāng)緊急事件處理完畢的時候，按下K2，就可以返回正常狀態(tài)。</p><p>　　3.2.3　軟件系統(tǒng)框圖</p><p>　　利用查詢方式實現(xiàn)緊急切換的程序框圖如下</p><p>　　3.2.4　交通信號燈的控制程序</p><p>　　3.2.5 交通信號燈模擬控制系統(tǒng)主程序</p>

52、<p>　　ORG OOOOH</p><p>　　SJMP A3</p><p>　　ORG 0030H</p><p>　　A3: MOV SP, #60H 設(shè)棧指針初值</p><p>　　MOV A． #24H</p><p>　　MOV Pl, A<

53、/p><p>　　SETB P3.2</p><p>　　CLR P3.3</p><p>　　CLR P3.4</p><p>　　SETB P3.5 ；全部紅燈亮</p><p>　　MOV R4, #OOH ；顯示0秒</p><p>　　MOV R7, #

54、OOH ；顯示0秒</p><p>　　MOV R2, #03H</p><p>　　LCALL XI ；調(diào)用子程序</p><p>　　A2: MOV A． #OCH</p><p>　　MOV Pl ． A</p><p>　　SETB P3.2</p>

55、;<p>　　SETB P3.3</p><p>　　CLR P3.4</p><p>　　CLR P3.5 ：東西紅燈，南北綠燈</p><p>　　MOV R4, #14H ：顯示20秒</p><p>　　LOOP2： MOV R2, #03H</p><p>

56、;　　LCALL XI</p><p>　　DJNZ R4, LOOP2 ：判斷20秒顯示時間到否</p><p>　　MOV R2, #03H</p><p>　　LCALL XI</p><p>　　LOOP8: MOV R2, #03H ；南北黃燈閃3次</p><p>　　LC

57、ALL XI</p><p>　　MOV R4, #05H ；設(shè)南北黃燈亮長顯示5秒</p><p>　　SETB P3.2</p><p>　　CLR P3.3</p><p>　　Al: MOV A．#14H</p><p>　　MOV Pl ,A</p><

58、;p>　　SETB P3.4</p><p>　　CLR P3.5 ；東西紅燈，南北黃燈</p><p>　　MOV R2, #OIH ；定時</p><p>　　LCALL DELAY ；調(diào)用延時子程序</p><p>　　MOV A．#04H</p><p>　　MOV

59、 Pl ,A</p><p>　　CLR P3.4</p><p>　　CLR P3.5 ；東西紅燈，南北不亮即意思要南北黃燈</p><p><b>　　閃爍</b></p><p>　　MOV R2 ,#OIH ；定時</p><p>　　LCALL DELA

60、Y</p><p>　　DJNZ R4, LOOP8 ；判斷南北黃燈閃爍，顯示5秒到否？</p><p>　　MOV A． #61H</p><p>　　MOV Pl,A</p><p>　　CLR P3.2</p><p>　　CLR P3.3</p><p>

61、;　　CLR P3.4</p><p>　　SETB P3.5 ；東西綠燈，南北紅燈</p><p>　　MOV R4, #14H ；顯示20秒</p><p><b>　　LOOP3：</b></p><p>　　MOV R2, #03H</p><p>　　LCAL

62、L XI</p><p>　　DJNZ R4, LOOP3 ；判斷20秒顯示時間到否</p><p>　　MOV R7, #05H ；設(shè)東西黃燈亮長顯示5秒</p><p>　　SETB P3.5</p><p>　　AO: MOV A．#OA2H</p><p>　　MOV

63、 Pl,A</p><p>　　CLR P3.2</p><p>　　CLR P3.3</p><p>　　CLR P3.4 ；東西黃燈，南北紅燈</p><p>　　MOV R2, #OIH ；定時</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>

64、;　　MOV A，#20H ：</p><p>　　MOV Pl,A</p><p>　　CLR P3.2</p><p>　　CLR P3.3</p><p>　　CLR P3.4 ；南北紅燈，東西不亮即意思要東西黃燈閃爍</p><p>　　MOV R2, #OIH ；

65、定時</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　DJNZ R7, AO ；判斷東西黃燈閃爍，顯示5秒到否？</p><p>　　LJMP A2 ；循環(huán)回狀態(tài)l，即東西紅燈，南北黃燈</p><p>　　DELAY: PUSH 2</p><p><b>　　P

66、USH 1</b></p><p>　　PUSH 0 ；進(jìn)棧</p><p>　　DELAYl: MOV 1．#OOH</p><p>　　DELAY2：MOV O．#OB2H</p><p>　　DJNZ 0，$ ；判斷是否運(yùn)行完OB2H</p><p>　　DJNZ

67、 1，DELAY2</p><p>　　DJNZ 2，DELAY1</p><p><b>　　POP 0</b></p><p><b>　　POP 1</b></p><p>　　POP 2 ；出棧</p><p>　　DJNZ R2 ,DE

68、LAY ； 判斷R2是否運(yùn)行完</p><p>　　RET ；返回主程序</p><p>　　XI: MOV A，R4</p><p><b>　　MOV B．#10</b></p><p><b>　　DIV AB</b></p><p><b&g

69、t;　　MOV R6,A</b></p><p>　　MOV DPTR, #TAB</p><p><b>　　MOV A,B</b></p><p>　　MOVC A．@A+DPTR</p><p>　　MOV SBUF,A</p><p>　　MOV R7, #OFH</p&

70、gt;<p>　　H55S: DJNZ R7, H55S</p><p><b>　　MOV A．R6</b></p><p>　　MOVC A．@A+DPTR</p><p>　　MOV SBUF,A</p><p>　　MOV R7, #OFH</p><p>　　H5

71、5Sl: DJNZ R7, H55Sl</p><p>　　LCALL DELAY</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TAB:DB Ofch, 60h, Odah, Of2h, 66h, Ob6h, Obeh, OeOh</p><p>　　DB Ofeh, Of6h, Oeeh,

72、3eh, 9ch, 7ah, 9eh, 8eh</p><p><b>　　END</b></p><p>　　有緊急車輛狀況的交通信號燈控制程序</p><p>　　ORG 8100H</p><p>　　AJMP MAIN</p><p>　　ORG 8002H</p&

73、gt;<p>　　MAIN: SETB EA ；開中斷</p><p>　　SETB EXO ；允許外部中斷0</p><p>　　CLR ITO ；外部中斷口電平觸發(fā)</p><p>　　LOOP: MOV ROo #F3H ；A線放行，B線禁止</p><p>　　MOV PO,

74、 RO</p><p>　　MOV R7, #19H ；延長25秒</p><p>　　LOOPl: LCALL DELAY ；調(diào)用1秒延時子程序</p><p>　　DJNZ R7, LOOP1</p><p>　　MOV RO, #F5H ；A線警告，B線禁止</p><p>　　MOV

75、 PO, RO</p><p>　　MOV R7, #05H ；延時5秒</p><p>　　LOOP2: LCALL DELAY</p><p>　　DJNZ R7, LOOP2</p><p>　　MOV RO, #DEH ；A線禁止，B線放行</p><p>　　MOV

76、 PO, RO</p><p>　　MOV R7, #19H ；延時25秒</p><p>　　LOOP3： LCALL DELAY</p><p>　　DJNZ R7, LOOP3</p><p>　　MOV RO, #FEH ；A線禁止，B線警告</p><p>　　MOV

77、 PO, RO</p><p>　　MOV R7, #05H ；延時5秒</p><p>　　LOOP4: LCALL DELAY</p><p>　　DJNZ R7, LOOP4</p><p>　　AJMP MAIN</p><p><b>　　中斷服務(wù)子程序</b&

78、gt;</p><p>　　INT: MOV Pl, #F6H</p><p>　　MOV R7, #OAH</p><p>　　INTl: ACALL DELAY</p><p>　　DJNZ R7, INT1</p><p>　　MOV Pl, RO</p>

79、<p><b>　　RFTT</b></p><p><b>　　3.2.各芯片介紹</b></p><p>　　89C51芯片介紹：</p><p>　　對于5 1子系列，主要有8031、8051、8751三種機(jī)型，它們的指令系統(tǒng)與芯片引腳完全兼容，僅片內(nèi)程序存儲器有所不同，8031芯片不帶ROM，8051芯片

80、帶4KROM，8751芯片帶4KEPROM。51子系列的主要特點為：</p><p><b>　　◆8位CPU。</b></p><p>　　◆片內(nèi)帶振蕩器，頻率范圍1. 2～12MHZ。</p><p>　　◆片內(nèi)帶128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器。</p><p>　　◆片內(nèi)帶4K的程序存儲器。</p><

81、p>　　◆程序存儲器的尋址空間為64K字節(jié)。</p><p>　　◆片外數(shù)據(jù)存儲器的尋址空間內(nèi)64K字節(jié)。</p><p>　　◆128個用戶位尋址空間。。</p><p>　　◆2 1個字節(jié)特殊功能寄存器。</p><p>　　◆4個8位的并行I/O接口：PO、Pl、P2、P3。</p><p>　　◆2個1

82、6位定時器／計數(shù)器</p><p>　　◆2個優(yōu)先級別的5個中斷源。</p><p>　　◆1個全雙工的串行I/O接口，可多機(jī)通信。</p><p>　　◆111條指令，含乘法指令和除法指令。</p><p>　　◆片內(nèi)采用單總線結(jié)構(gòu)。</p><p>　　◆有較強(qiáng)的位處理能力。</p><p>

83、;　　◆采用單-+5V電源。</p><p>　?。?）主電源引腳Vss和Vcc</p><p><b>　?、賄ss接地</b></p><p>　?、赩cc正常操作時為+5伏電源</p><p>　　(2)外接晶振引腳XTAL1和XTAL2</p><p>　?、賆TAL1內(nèi)部振蕩電路反相放大

84、器的輸入端，是外接晶體的一個引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳接地。</p><p>　　②XTAL2內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。是外接晶體的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳接外部振蕩源。</p><p>　　(3)控制或與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD，ALE/， 和/Vpp</p><p>　　①RST/VPD當(dāng)振蕩器運(yùn)行時，在此引腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期的高

85、電平（由低到高跳變），將使單片機(jī)復(fù)位在Vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，由VPD向內(nèi)部提供備用電源，以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。</p><p>　?、贏LE/正常操作時為ALE功能（允許地址鎖存）提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器，</p><p>　　ALE引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的）周期性地發(fā)出正脈沖信號。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。但要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)

86、存儲器時，將跳過一個ALE脈沖，ALE端可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）八個LSTTL電路。 對于EPROM型單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳接收編程脈沖（功能）</p><p>　?、弁獠砍绦虼鎯ζ髯x選通信號輸出端，在從外部程序存儲取指令（或數(shù)據(jù)）期間， 在每個機(jī)器周期內(nèi)兩次有效。 同樣可以驅(qū)動八LSTTL輸入。</p><p>　?、?Vpp、 /Vpp為內(nèi)部程序存儲器和外部程序

87、存儲器選擇端。當(dāng)/Vpp為高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，當(dāng)/Vpp為低電平時，則訪問外部程序存儲器。</p><p>　　對于EPROM型單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳上加21伏EPROM編程電源(Vpp)。</p><p>　　HD74LS164P芯片是一個高度集成電路芯片和HD74LSOOP芯片一樣可以處理一</p><p>　　些復(fù)雜的運(yùn)算體積小、控制能

88、力強(qiáng)、可靠性高等特點的卓越芯片。</p><p><b>　　第4章　檢測與調(diào)試</b></p><p><b>　　4.1軟硬件調(diào)試</b></p><p>　　因本設(shè)計本身要求有穩(wěn)定性高、免維護(hù)、抗干擾能力強(qiáng)等功能，系統(tǒng)調(diào)試除了驗證數(shù)據(jù)處理的精度，確保判斷的準(zhǔn)確性外，同時必須確認(rèn)各項的功能的正常運(yùn)行。</p>

89、;<p>　　1、硬件調(diào)試：硬件調(diào)試是利用開發(fā)系統(tǒng)、基本測試儀器（萬用表、示波器等），檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障。</p><p>　　硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與動態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行。</p><p><b>　　靜態(tài)調(diào)試</b></p><p>　　靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未工作時的一種硬件檢測。</p><p>

90、;　　第一步：目測。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點。</p><p>　　第二步：用萬用表測試。先用萬用表復(fù)核目測中有疑問的連接點，再檢測各種電</p><p>　　源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。</p><p>　　第三步：加電檢測。給板加電，檢測所有的插座或是器件的電源端是否符合要求</p><p><b>　　的值&l

91、t;/b></p><p>　　第四步：是聯(lián)機(jī)檢查。因為只有用單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)才能完成對用戶系統(tǒng)的調(diào)試。</p><p><b>　　動態(tài)調(diào)試</b></p><p>　　動態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器</p><p>　　件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯誤等的一種硬件檢查。動態(tài)調(diào)試的一般

92、方法是由近</p><p><b>　　及遠(yuǎn)、由分到合。</b></p><p>　　由分到合是指首先按邏輯功能將用戶系統(tǒng)硬件電路分為若干塊，當(dāng)調(diào)試電路時，</p><p>　　與該元件無關(guān)的器件全部從用戶系統(tǒng)中去掉，這樣可以將故障范圍限定在某個</p><p>　　局部的電路上。當(dāng)各塊電路無故障后．將各電路逐塊加入系統(tǒng)

93、中，在對各塊電路</p><p>　　功能及各電路間可能存在的相互聯(lián)系進(jìn)行調(diào)試。由分到合的調(diào)試既告完成。</p><p>　　由近及遠(yuǎn)是將信號流經(jīng)的各器件按照距離單片機(jī)的邏輯距離進(jìn)行由近及遠(yuǎn)的分</p><p>　　層，然后分層調(diào)試。調(diào)試時，仍采用去掉無關(guān)元件的方法，逐層調(diào)試下去，就會</p><p><b>　　定位故障元件了。&

94、lt;/b></p><p>　　2、軟件調(diào)試： 軟件調(diào)試是通過對擁護(hù)程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存</p><p>　　在的語法錯誤與邏輯錯誤并加以排除糾正的過程。程序后，編輯，查看程序是否</p><p><b>　　有邏輯的錯誤。</b></p><p>　　4.2交通信號燈模擬控制系統(tǒng)原理圖<

95、/p><p>　　4.3 設(shè)計的連線圖提示：</p><p>　　(1)完整的DVCC實驗箱面板</p><p><b>　　4.4模擬運(yùn)行步驟</b></p><p>　?、?051 Pl. O-P1.7、P3.2-P3.5依次接發(fā)光二極管Ll-L12。</p><p>　?、趯US3區(qū)P3.0

96、用連到數(shù)碼管顯示區(qū)DATA插孔。</p><p>　?、蹖US3區(qū)P3.1用連到數(shù)碼管顯示區(qū)CLK插孔。</p><p>　　④單脈沖發(fā)生/SP插孔連到數(shù)碼管顯示區(qū)CLR插孔。</p><p>　?、莘抡鎸嶒炏到y(tǒng)在”P．…”狀態(tài)下。</p><p>　?、抟赃B續(xù)方式從OOOOH開始執(zhí)行程序，初始態(tài)為四個路口的紅燈全亮之后，南北路口的綠燈亮東

97、西路口的紅燈亮，南北路口方向通車。延時一段時間后南北路口的綠燈熄滅，黃燈開始閃耀。閃耀若干次后，南北路口紅燈亮，而同時東西路口的綠燈亮，東西路口方向開始通車，延時一段時間后，東西路口的綠燈熄滅，黃燈開始閃耀。閃耀若干次后，再切換到南北路口方向，之后重復(fù)以上過程。</p><p><b>　　設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　本設(shè)計以單片機(jī)為核心，增設(shè)了可根據(jù)交通擁

98、擠情況分別設(shè)置主干道和次干道的通行時間，并對系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。該設(shè)計很好地完成了題目的各項要求，并擴(kuò)展了多項功能，主要體現(xiàn)如下：</p><p>　　1．出現(xiàn)緊急情況時系統(tǒng)可設(shè)置成手動控制，緊急情況結(jié)束后再轉(zhuǎn)成自動，控制十分靈活；</p><p>　　2．巧妙使用無線傳輸模塊，用模型車演示，當(dāng)有警車通過時系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)為特種車放行，其</p><p>　　它車

99、輛禁止通行狀態(tài)，特定時間后系統(tǒng)自動恢復(fù)；</p><p>　　3．主干道和次干道可以分開設(shè)置時間功能，使控制更加靈活；</p><p>　　4．高分辨率液晶實時顯示交通狀態(tài)信息，便于操作人員在室內(nèi)實時監(jiān)測，人機(jī)界面友好；</p><p>　　5．日歷和時鐘準(zhǔn)確顯示功能；</p><p>　　以上所有功能均在城市交道口模型上得到很好地實現(xiàn)，該設(shè)

100、計在確保功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，</p><p>　　充分考慮了控制系統(tǒng)操作方便、人性化、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、穩(wěn)定性好等要求。</p><p>　　在指導(dǎo)老師的孜孜不倦教導(dǎo)及指點，我終于完成了設(shè)計。在這里我要感謝我的指導(dǎo)老師，要是沒有她的幫助，我的設(shè)計不可能這么順利的完成。更不可能做出令我滿意的模擬交通燈控制系統(tǒng)。老師對學(xué)生的付出，從來不要求有任何的回報，這是多么無私??！在這里我要再次感謝我

101、的指導(dǎo)老師，再次對她說聲：謝謝！</p><p>　　本設(shè)計雖然結(jié)束了，但由于時間、設(shè)備、條件和水平等各方面因素有限，系統(tǒng)還存在一些不足，一個新系統(tǒng)最終走向成熟和完善還需要我們在以后的學(xué)習(xí)和工作中作不懈的努力！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]歐偉民，基于單片機(jī)的交通信號控制系統(tǒng)[J]．湖南大學(xué)學(xué)報（自然

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