毕业设计：模拟交通灯.doc

1、扬州高等职业技术学校 毕 业 设 计 题目 模拟交通灯 系别 电子工程系 专业 应用电子技术 班级 G09102 姓名 学号 指 导 教 师 日期 2014年 6 月 30号 I 设计任务书 设计题目： 单片机的交通灯控制器 设计要求： 1.在十字路口的两个方向上各设一组红绿黄灯 ,显示顺序为： 其中一个方向是绿灯、黄灯、红灯 ,另一个方向是红灯、绿灯、黄灯。 2.设置一组数码管 ,以倒计时的方式显示允许通过或禁止通行的时间 ,其中左转灯、绿灯、黄灯、红灯的持续时间分别是 15S、 30S、 3S、 48S。 3.当各条路上任意一条出现特殊情况 ,例如消防车、救护车或其他需要优先放行的车辆时

2、,各方向上均是红灯亮 ,倒计时停止 ,且显示数 字在闪烁 ,当特殊运行状态结束后 ,控制器恢复原来状态 ,继续正常运行。 设计进度要求： 第一周： 查找资料，初步确定论文题目 ； 第二周： 与老师商讨 ； 第三周： 确定论文题目； 第四周： 根据论文题目进一步查找材料 ； 第五周： 完成开提报告及论文大纲交老师批阅； 第六周： 依据论文大纲完成论文一稿交老师批阅； 第七周： .完成相关论文简介、答辩提纲等； 第八周： 定稿打印。 指导教师（签名）： II 摘 要 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地深入发展，同时带动传统控制检测 的更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片

3、机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面的知识是不够的，还应该根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。 十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用 AT89C52 系列单片机和可编程并行 I/O 接口芯片 8255A 为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过 AT89C52 芯片的 P1 口设置红、绿灯燃亮时间的功能；为了 系统稳定可靠采用了 MAX629“看门狗 ”芯片，避免了系统因为死机而停止工作的情况发生；显示时间直接通过 8255

4、的 PA、 PB 口输出；交通灯信号通过 PC 口输出；交通灯的点亮采用 VT 双向晶闸管来控制，直接采用 220V 交流电源驱动，系统实用性强、操作简单、扩展性强。 关键词： 单片机，看门狗 MAX629，交通灯，控制器 1 目 录 摘 要 . II 1 交通灯的发展及应用 . 1 2 控制器系统设计 . 2 2.1交通管理的方案 . 2 2.2系统设计原理 . 3 3 芯片的选择与简介 . 6 3.1 AT89C52芯片简介 . 6 3.2 8255芯片简介 . 9 3.3 数码管 . 11 4 控制器的软件设计 . 12 4.1计数器初值计算 . 12 4.2 软件延时 . 13 4.3

5、 AT89C52并行口的扩展 . 14 5 程序设计 . 16 5.1 流程图 . 16 5.2 程序清单 . 18 6 看门狗硬件电路 . 22 6.1软件看门狗 . 22 6.2硬件看门狗 . 23 7 系统的调试与运行方案 . 25 7.1实验步骤 . 25 7.2系统内存分配和 I/0接口 . 26 7.3 实验程序原代码 . 27 8 结 论 . 30 致 谢 . 31 参考文献 . 321 1 交通灯的发展及应用 目前红 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

6、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。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。 1869年 1 月 2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。 1914年，电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿灯由红绿 黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市 5 号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。 1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是

7、用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。 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。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

8、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。 2 2 控制器系统设计 2.1交通管理的方案 A、 B两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三 色的指示灯，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。黄灯亮提示人们注意红灯、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为 A、 B 两干道的公共停车时间。设 A道比 B道的车流量大，指示灯燃亮的方案如表 2.1。 表 2.1 指示灯的状态 从表中可以看出： （ 1）当为黄灯时 A、 B两道同时为黄灯；以提示行人或车辆下一个灯色即将到来 ,时间 3秒。（ 2） 当 A到为红灯， A 道车辆

9、禁止通行， A 道行人可通过； B道为绿灯， B 道车辆通过，行人禁止通行。时间为 60秒。 （ 2）当 A道绿灯， A 道车辆通行； B 道为红灯， B 道车辆禁止通过，行人通行。时间为 80秒。 A道车流大 通行时间长 （ 3）这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆就能安全畅通的通行。 （ 4）此表可根据车流量动态设定 3 60 3 80 3 60 A道 黄灯亮 红灯亮 黄灯亮 绿灯亮 黄灯亮 红灯亮 B道 黄灯亮 绿灯亮 黄灯亮 红灯亮 黄灯亮 绿灯亮 3 2.2系统设计原理 选用 AT89C52单片机一片选用设备： AT89C52 单片机一片， 8255并行通用接

10、口芯片一片， 74LS07 两片， MAX692看门狗一片， 共阴极的七段数码管两个双向晶闸管若干， 7805 三端稳压电源一个，红、黄、绿交通灯各两个，开关键盘、连线若干。 系统总框图如图 2.1所示 . 图 2.1 交通灯控制系统总框图 4 交通灯控制线路图 2.2所示 . 图 2.2交通灯控制线路图 (1)开关键盘输入交通灯初始时间，通过 AT89C52单片机 P1输入到系统 (2)由 AT89C52 单片机的定时器每秒钟通过 P0口向 8255的数 据口送信息，由8255的 PC 口显示红、绿、黄灯的燃亮情况；由 8255的 PA、 PB口显示每个灯的燃5 亮时间。 (3)AT89C5

11、2通过设置 各个信号等的燃亮时间、通过 AT89C52设置，黄、绿、红时间依次为 3秒、 60秒、 3秒、 80秒、 3秒循环由 AT89C52的 P0口向 8255的数据口输出。 (4)通过 AT89C52 单片机的 P3.0 位来控制系统是工作或设置初值，当 .牌位 0就对系统进行初始化，为 1系统就开始工作。 (5)8255口用于输出时间的个位，口用于输出时间的十位，由 747S07驱动芯片驱动；而 口用于输出各个灯的情况，它的末段连接双向晶闸管采用220V交流电压驱动。 （ 6）在交通控制程序中加入看门狗指令，当系统出现异常看门狗将发出溢出中断。通过专用端口输入到 MAX692 看门狗

12、芯片的 WDI 引脚引起 RESET 复位信号复位系统 . 6 3 芯片的选择与简介 3.1 AT89C52 芯片简介 3.1.1 AT89C52 单片机内部结构 8051是 AT89C52系列单片机的典型产品， AT89C52 单片机包含中央处理器、程序存储器 (ROM)、数据存储器 (RAM)、定时 /计数器、并行接口、串行接口和中断系 统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，见图 3.1,现在说明如下： 图 3.1 总线结构 （ 1） 中央处理器 中央处理器 (CPU)是整个单片机的核心部件，是 8位数据宽度的处理器，能处理 8 位二进制数据或代码， CPU 负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。 （ 2） 数据存储器 (RAM) AT89C52 内部有 128个 8位用户数据存储单元和 128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据， 所以，用户能使用的 RAM只有 128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。 （ 3）存储器 (ROM) AT89C52 共有 4096 个 8位掩膜 ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。 （ 4） 定时 /计数器 (ROM)