智能交通灯设计-硬件部分-毕业论文.doc
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1、毕业设计(论文)目 录1、引言12、方案论证23、功能电路分析与设计23.1交通灯模块23.2 车流量控制模块33.3 单片机主控模块43.4 数码管时间显示模块63.4.1 LED的基本结构和设计63.4.2 显示倒计时时间64 原理图、PCB电路图的绘制和单层电路板的制作84.1原理图、PCB电路图的绘制85 毕业设计总结9谢 辞9参考文献10附录11智能交通灯设计硬件部分1、引言随着社会经济的发展,交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调,已成为重要问题之一。交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统,它是现代交通监控指挥系统中最重要的
2、组成部分。在今天,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。1914年,电气启动的红绿灯出现在美国。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
3、。绿灯是通行信号,面对绿灯的车辆可以直行,左转弯和右转弯,除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号,面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号,面对黄灯的车辆不能越过停车线,但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。随着世界范围内城市化和机动化进程的加快,城市交通越来越成为一个全球化的问题。简单的十字路口交通灯已经不能适应车流量越来越大的实际情况,所以这就需要一个更为合理和智能且成本不高的路口交通灯控制系统。本文主要是对智能交通灯控制系统进行设计,使它可以根据实时的道路车辆滞留量来对下一
4、次的放行时间进行控制,从而实现交通灯的智能控制。这样,就可以有效的解决交通流量不均匀、不稳定带来的问题。2、方案论证本次设计的主要功能有:十字路口交通灯、车流量控制、显示倒计时时间。 图2-1 功能框图本次设计的主要模块有:交通灯灯模块、车流量电路模块、数码管显示模块、单片机主控制模块等。 图2-2 模块结构3、功能电路分析与设计3.1交通灯模块十字路口交通灯,有三种信号灯组成,绿灯是通行信号,面对绿灯的车辆可以直行,左转弯和右转弯,除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号,面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车
5、。黄灯是警告信号,面对黄灯的车辆不能越过停车线,但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。下图为交通灯电路。图3-1 交通灯电路3.2 车流量控制模块采用定时控制,其最大的缺点是绿灯时间和绿信比是固定的或是分时段固定的,且最佳绿灯时间和最佳绿信比的整定较为困难,控制起来都不是很灵活,这使得城市车流的调节不能达到最优。本设计加入考虑了道路车流量的问题,使得道路交通控制更具时效性和灵活性。如图3-2。3-2车流量控制电路图 图3-2中采用AT89S51芯片,红外线发光二极管两个L1、L2,分别负责发送和接收信号。根据具体信号接收情况,来改变交通灯延时时间的长短。3.3 单片机主控模块
6、AT89S51是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 AT89S51具有如下特点:40个引脚,4k Bytes Flash片内程序存储器,128 bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/
7、O)口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。如图3-3。此外,AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下,CPU暂停工作,而RAM定时计数器,串行口,外中断系统可继续工作,掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式,以适应不同产品的需求。3-3 AT89S51芯片管脚图 1管脚说明: VCC:供电电压。 GND:接地。 P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8T
8、TL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FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH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“
9、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口的管脚被外部拉低,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口输出地址的高八位。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
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