城市道口交通灯控制系统的设计讲解学习.doc
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1、精品文档目前,上海市创业培训中心已开办大学生创业培训班,共招收上海交通大学、上海商业职业技术学院等应届毕业生人。人民广场地铁站有一家名为“漂亮女生”的饰品店,小店新开,10平方米不到的店堂里挤满了穿着时尚的女孩子。不几日,在北京东路、淮海东路也发现了“漂亮女生”的踪影,生意也十分火爆。现在上海卖饰品的小店不计其数,大家都在叫生意难做,而“漂亮女生”却用自己独特的经营方式和魅力吸引了大批的女生。五、创业机会和对策分析在现代文化影响下,当今大学生对新鲜事物是最为敏感的群体,他们最渴望为社会主流承认又最喜欢标新立异,他们追随时尚,同时也在制造时尚。“DIY自制饰品”已成为一种时尚的生活方式和态度。在
2、“DIY自制饰品”过程中实现自己的个性化追求,这在年轻的学生一代中尤为突出。“DIY自制饰品”的形式多种多样,对于动手能力强的学生来说更受欢迎。(3)个性体现“碧芝自制饰品店”拥有丰富的不可替代的异国风采和吸引人的魅力,理由是如此的简单:世界是每一个国家和民族都有自己的饰品文化,将其汇集进行再组合可以无穷繁衍。(一)大学生的消费购买能力分析(2) 缺乏经营经验上海市劳动和社会保障局所辖的“促进就业基金”,还专门为大学生创业提供担保,贷款最高上限达到万元。年“碧芝自制饰品店”在迪美购物中心开张,这里地理位置十分优越,交通四通八达,由于位于市中心,汇集了来自各地的游客和时尚人群,不用担心客流量的问
3、题。迪美有多家商铺,不包括柜台,现在这个商铺的位置还是比较合适的,位于中心地带,左边出口的自动扶梯直接通向地面,从正对着的旋转式楼梯阶而上就是人民广场中央,周边、条地下通道都交汇于此,从自家店铺门口经过的的顾客会因为好奇而进去看一下。毕业设计(论文)题 目: 城市道口交通灯控制系统设计 系 别: 物理与机电工程系 专 业: 电子信息工程技术 学 号: 20070623202 姓 名: 林美兰 指导老师: 陈金兰 职称: 讲师 系分管主任: 彭永仙 时 间: 2010.1.22 精品文档目 录第一章 系统功能1第二章 方案论证与比较1第三章 系统硬件电路的设计33.1 主控制系统33.2 通行灯
4、输出控制33.3 时间显示模块43.4 特殊车辆自动通行控制模块43.5 盲人提示音电路43.6 电源电路5第四章 系统主要程序的设计64.1 初始化程序64.2 主程序64.3 外中断1中断服务程序64.4 定时器中断服务程序7第五章 调试及性能分析9结论10致谢语11参考文献11附录1 控制源程序清单11附录2 系统设计总电路图20附录3 硬件调试图片22城市道口交通灯控制系统的设计林美兰三明学院2007级电子信息工程技术(2)班 福建三明 365004【摘 要】 本设计以单片机AT89C52为核心 ,采用高亮发光二极管作为直行、左右拐弯和行人的指示灯,以LED数码管作为倒计时指示 ,以红
5、外接收器实现特种车辆检测, 自动控制手动控制转换等功能完整。在此基础上,我们还增设了盲人语音提示功能、120s与60s通行转换等功能。系统工作实用性强,操作方便,,整体性好,对优化城市交通具有一定的意义。经检测系统工作稳定可靠,实用性强。【关键词】单片机AT89C52 程序流程图 中断程序 城市道口交通灯控制系统第一章 系统功能 城市道口交通灯控制系统模型采用单片机作为主控制器,用于十字路口的车辆及行人的交通管理,每个方向既有左拐、右拐、直行及行人4种通行指示灯,计时牌显示路口通行转换剩余时间,在出现警急情况时可由交警手动实现全路口车辆禁行而行人通行状态。另外,在特种车辆如119、120通过路
6、口时,系统可自动转为特种车辆放行,其它车辆禁行通行的状态,15s后系统自动恢复正常管理。其他还有盲人提示音、120s与60s通行管理转换等功能。第二章 方案论证与比较方案1:采用标准AT89C52单片机作为控制器;显示倒计时显示采用3位LED数码管;左拐、右拐、直行及行人4中通行指示灯采用双色高亮发光二极管;LED显示采用动态扫描,以节约端口数。特种车辆通行采用实时中断完成,识别方法采用红外线发射及接受方案。按以上系统构架设计,单片机端口资源刚好满足要求。该系统具有电路简单,设计方便,显示亮度高,耗电较少,可靠性高等特点。整个电路组成框图如图2-1所示。上电复位 P1 P2 AT89C52 p
7、0INT1 P3 P3 南北通行灯(2组)东西通行灯(2组)3位LED显示器(4组)列扫驱动串口通信119、120车辆监测自动/手控键盘图2-1 采用LED动态扫描的交通灯控制系统方案2:采用AT89C2051单片机作为控制器;通行倒计时显示采用1616点阵LED发光管,左拐、右拐、直行及行人4种通行指示灯也采用1616点阵LED发光管。该系统设计框架如图2-2所示。列驱动采用74LS595以实现串行端口扩展,行驱动采用4/16译码器74LS154动态扫描,译码器74LS154生成16条行选通信号线,再经过驱动器驱动对应的行线。每条行线上需要较大的驱动电流,应选用大功率三极管作为驱动管。这种设
8、计方案的图案显示逼真,单片机占用端口资源少;缺点是需要大量的硬件,电路复杂,耗电量大,在模型制作中较少采用。 REDTXD单片机I/O口电源行驱动器列驱动器74LS595双色LED显示点阵(每个路口7个)图2-2 采用1616点阵LED发光管设计的交通灯控制系统方案3:采用AT89C2051单片机作为控制器,通行倒计时及左拐、右拐、直行、行人通行指示采用单块LCD液晶点阵显示器。这种方案设计占用单片机的端口最少,硬件也少,耗电量也最小;虽然显示图案也很精美,但由于亮度太暗,晚上还得开背光灯,所以较少采用。 通过以上综合分析可以看出,方案1具有综合设计优点,因此城市道口交通灯控制系统采用方案1设
9、计。第三章 系统硬件电路的设计 整套电路系统由控制系统模块、通行灯输出控制显示模块、时间显示模块和自动特种车辆控制模块等组成。3.1 主控制系统主控制器采用AT89C52,是ATMEL公司生产的一款性能稳定的8位单片机。AT89C52具有1个8KB的Flash程序存储器,1个512字节的RAM,4个8位的双向可位寻址I/O端口,3个16位的定时/计数器及一个串行口和6个向量二级中断结构。单片机的P1口及P2口分别用于控制南北及东西的通行灯,P0口及P3P3.2口用于4组3位LED计时器的控制,特种车辆通过时使用外中断1口(P3.3),手动自动转换采用P3.7口按键。3.2 通行灯输出控制 道口
10、交通灯指示采用高亮度红绿双色放光二极管,左拐、直行、右拐及行人各一个。当发光电流为6mA时,按公式R=(5-1.8)/0.006计算,限流电阻应为510欧姆。由于南北通行是双向指示牌相同,因此每个端口应具有12mA的吸收电流能力。另外,人行道口按4个灯算需24mA的吸收电流。这样在单片机的输出喽需接驱动电路74HC244,以保护单片机的输出端口。图3-2所示为道口指示灯电路图。图3-2 城市道口交通指示灯电路3.3 时间显示模块道口通行剩余时间采用高亮红色7断LED发光数码管显示,采用共阳数码管,如用单片机吸收电流驱动,列扫描驱动使用三极管,按每段6mA电流算,全显示字形“8”每个数码管6mA
11、8=48mA。由于时间显示每个道口相同,4组需192mA,因此设计中采用中功率三极管9012。由于单片机每个段码输出口需吸收24mA电流,因此在电路设计中也使用了驱动集成块74HC244.其显示驱动电路如图3-3。图 3-3时间显示驱动电路3.4 特殊车辆自动通行控制模块 自动道口灯在特种车辆到来时能自动关闭所有绿灯,让特种车通过。设计中采用红外线发生器作为特种车的发信器,使用实时中断来响应特种车的通行要求。红外线接受器一般采用电视机上的用一体化红外接收器,具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。3.5 盲人提示音电路 道口控制系统设计中也考虑了方便盲人过人行道的声音提示电路,声音控制电路与人行道
12、通行控制灯绿灯灯相同步,当绿灯亮时响一下,在行人结束通行前,绿灯闪烁10s时会间隔响5响(每次1s)。盲人提示音采用柔和的低音,声音悦耳。盲人提示音电路如图3.5所示。图3.5 盲人提示音电路3.6 电源电路 由于整个系统采用电源电压只需+5V电压,所以采用不可调的3端稳压管器件,用常用的LM7805就可以满足系统电源的要求。LM7805三端集成稳压电源内部由基准电压回路,恒流源、过流保护、过压保护和短路回路等8部分组成,具有低功耗,高效率,纹波系数小,输出电压稳定等优点。第四章 系统主要程序的设计 道口交通控制系统程序主要分为以下几个模块:初始化程序、主程序、定时中断程序和特种车实时响应程序
13、等。4.1 初始化程序 初始化程序主要完成内存规划,定时器的工作模式、中断方式等的设定。由于程序调用较多,因此初始化时堆栈指针设于80H处。定时器T0、T1设为16位定时器模式,定时时间为50ms,T0为妙计时用,T1为通行结束闪烁用。4.2 主程序 主程序主要负责总体程序管理功能,实现人机交互设定。由于采用动态扫描方式显示时间,因此主程序大部分时间要调用扫描显示程序。主程序流程图如4-1所示。4.3 外中断1中断服务程序 当有特种车经过时,车中发射红外线信号,其信号被道口控制板上的接收器接收,并输出一个低电平触发外中断1,中断处理程序流程如图4-2所示。 初始化显示程序p3.7=0?键功能程
14、序YN外中断程序现场保护关外中断1开定时器T1送全红灯,数据缓存15s倒计时结束吗?Y关定时器T1,开外中断现场恢复,中断返回红灯显示N开始图4-1 主程序流程图 图4-2 外中断1中断服务程序流程图4.4 定时器中断服务程序 定时中断服务程序主要用于行车及行人的通行指示,按照通行规则,红绿灯控制转换逻辑表如表4-1所示。 南北方向端口控制功能120110s11070s7060s6010s100sP*.7左拐红00011P*.6左拐绿11100/1P*.5直行红11100P*.4直行绿000/111P*.3右拐红01111P*.2右拐绿10000/1P*.1行人红11100P*.0行人绿000
15、/111道口控制字66H6AH6AH/7BH99H99H/DDH东南方向P*.7左拐红00000P*.6左拐绿11111P*.5直行红00000P*.4直行绿11111P*.3右拐红01111P*.2右拐绿10000/1P*.1行人绿00000P*.0行人红11111道口控制字55H59H59H59H59H/5DH表4-1道口通行方式控制码数据表通行规则如下:车辆南北直行、各路右拐,南北向行人通行。南北向通行时间为1min,各路右拐比直行滞后10s开放;车辆南北向左拐、各路右拐,行人禁行。通行时间为1min;车辆东西向直行、各路右拐,东西向行人通行。东西向通行时间为1min,各路右拐比直行滞后
16、10s开放;车辆东西向左拐、各路右拐,行人禁行。通信时间为1min。 交通灯的4种通行规则,是以给控制红绿灯端口送控制码的方式实现的。它的原理是,将按不同规则通行的个路口的红绿灯亮灭情况转换为单片机端口控制码。其指示灯功能通过T0定时中断服务程序实现。 定时器T0定时益出中断周期设为50ms,中断累计20次(即1s)时对120s倒计时单元减1操作。设计中将4种通行规则分成几种不同的亮灯方式,通过查询秒倒计时单元的数据,实现在不同的时间段给控制端口送不同的控制数据码。控制码分为5个时间段:120110s、11070s、7060s、6010s、100s。交通管理定时功能程序流程图如图4-3所示。T
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