《基于單片機(jī)的交通燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基于單片機(jī)的交通燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).doc（19頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、個(gè)人收集整理 勿做商業(yè)用途基于單片機(jī)的交通燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要:近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展,單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)技術(shù)日益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來(lái)實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。交通信號(hào)燈控制方式很多.本系統(tǒng)采用本設(shè)計(jì)采用74190 芯片倒計(jì)時(shí)控制，每個(gè)方向用兩片相連實(shí)現(xiàn)，另外用74153芯片,因?yàn)榉治鲋性O(shè)置的時(shí)間末位均為5，所以只要用一片74153 對(duì)高位

2、置位，將低位的初值預(yù)置鎖定為5,而高位則根據(jù)需要由反饋部分提供預(yù)置值。綠燈時(shí)間可檢測(cè)車流量并可通過(guò)雙位數(shù)碼管顯示.本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展功能強(qiáng). 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，交通燈，車流量 Microcontrollerbased traffic light controller design and implementation of Abstract: With the rapid development of science and technology in recent years, SCM applications are deepening at the same time prom

3、ote the growing of traditional control detection technology updates。 In real-time detection and automatic control of the microcomputer application system, the microcontroller is often used as a core component, only the microcontroller is not enough knowledge, but also based on specific hardware stru

4、cture of hardware and software combination to be improved。 Crossroads shuttle vehicles， pedestrians bustling， car dealers driveway， people walkways, methodical。 Then rely on to achieve this discipline of the order of it? Is the traffic lights by the automatic control system。 Traffic signal control m

5、any ways。 The system uses this design uses a 74190 chip countdown control in each direction, connected with the two realized, also used the 74153 chip, because the time set Bottom of the analysis are five, so as long as 74，153 pairs of high position with a bit of the low initial prelocked to 5， whil

6、e the high is provided as needed by the feedback part of the preset values. Green time of traffic flow can be detected by a double-digit LED display. The system practical, simple， extending strong function。 本文為互聯(lián)網(wǎng)收集,請(qǐng)勿用作商業(yè)用途個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途Keywords: microcontroller, traffic lights， Traffic flow 1 緒論 今天

7、，紅綠燈安裝在各個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見(jiàn)和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。 1858年，在英國(guó)倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號(hào)燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號(hào)燈.1868年，英國(guó)機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會(huì)大廈前的廣場(chǎng)上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩塊以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日,煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。 1914年，電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國(guó)。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市5號(hào)大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈

8、亮表示“通行”. 1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測(cè)器安在地下，當(dāng)車輛接近時(shí)，紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來(lái)啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下喇叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對(duì)壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺(jué)到有人要過(guò)馬路。紅外光束能把信號(hào)燈的紅燈延長(zhǎng)一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故. 中國(guó)車輛數(shù)量不斷增加,交通控制在未來(lái)的交通管理中起著越來(lái)越重要的作用。智能交通燈的管理比重修一條馬路無(wú)論在經(jīng)濟(jì)、交通運(yùn)行速率上都有很好的效益、更加節(jié)約資源.使交管人員有更多的精力投入到管理整個(gè)城市交通控制，帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，為創(chuàng)造美好的城

9、市交通形象發(fā)揮更多的作用 2 交通管理方案論證 2。1 設(shè)計(jì)任務(wù)東西 （A）、南北(B）兩干道交于一個(gè)十字路口，各干道有一組紅、左轉(zhuǎn)綠、綠三個(gè)指示燈，指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行。紅燈的設(shè)計(jì)時(shí)間為40秒，綠燈及左轉(zhuǎn)綠燈各為20秒。設(shè)A道和B道的車流量相同。 2。2 方案介紹 整個(gè)交通燈控制由四個(gè)狀態(tài)組成，可以用程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，也可用時(shí)序邏輯實(shí)現(xiàn)。以下方案就是分別用了這兩種方法。 方案1 設(shè)計(jì)思想：采用分模塊設(shè)計(jì)的思想，程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的基本思想是一個(gè)計(jì)數(shù)器 , 選擇一個(gè)單片機(jī)，其內(nèi)部為一個(gè)計(jì)數(shù)，是十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器,模塊化后,通過(guò)設(shè)置或程序清除來(lái)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換， 由于每一個(gè)模塊

10、的計(jì)數(shù)都不是相同, 這里的各模塊是以預(yù)置數(shù)和計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)共同來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以要考慮增加一個(gè)置數(shù)模塊，其主要功能細(xì)分為，對(duì)不同的狀態(tài)輸入要產(chǎn)生相應(yīng)狀態(tài)的下一個(gè)狀態(tài)的預(yù)置數(shù), 如圖中A道和B道,分別為次干道的置數(shù)選擇和主干道的置數(shù)選擇。以主干道為例,簡(jiǎn)述其設(shè)計(jì)思想。如前分析,已經(jīng)確定該系統(tǒng)有四個(gè)狀態(tài),而置數(shù)子模塊可定要將下一狀態(tài)的預(yù)置數(shù)準(zhǔn)備好，所以很容易得到主干道的置數(shù)表 表1主干道的置數(shù)表 狀態(tài) 主干道預(yù)置數(shù) 次干道預(yù)置數(shù) 00 40 20 01 不要置數(shù) 20（左轉(zhuǎn)） 10 20 40 11 20（左轉(zhuǎn)） 不要置數(shù) 由該表，就可以通過(guò)程序循環(huán)的方法設(shè)計(jì)該模塊,主要思想是通過(guò)數(shù)據(jù)判斷指令、跳轉(zhuǎn)指令實(shí)

11、現(xiàn)，由主控制器計(jì)時(shí)和中斷產(chǎn)生的四個(gè)狀態(tài)去譯碼，從而得到不同的輸出,即預(yù)置數(shù)，由上分析可用一個(gè)計(jì)數(shù)器和跳轉(zhuǎn)指令去完成的預(yù)置數(shù)。 而紅綠燈的顯示也是一樣，由狀態(tài)分析可以得出紅綠燈的變化表: 表2紅綠燈的變化表 狀態(tài) 主干道燈顯示 次干道燈顯示 00 紅燈 綠燈 01 紅燈 左轉(zhuǎn)綠燈 10 綠燈 紅燈 11 左轉(zhuǎn)綠燈 紅燈 通過(guò)這張表就可以用組合電路實(shí)現(xiàn)該功能了，可以用數(shù)據(jù)選擇器的思想，在本系統(tǒng)中，直接通過(guò)門電路的譯碼,接下來(lái)就是計(jì)數(shù)模塊了，其主要的功能細(xì)分為，要從預(yù)置數(shù)開(kāi)始遞減計(jì)數(shù)，一個(gè)狀態(tài)結(jié)束，通過(guò)判斷,通知主控制模塊，使之進(jìn)入下一模塊。還有一個(gè)必須考慮到的就是，預(yù)置數(shù)必須在下一個(gè)狀態(tài)來(lái)之前準(zhǔn)備

12、好，而紅綠燈的狀態(tài)變化，必須和計(jì)數(shù)狀態(tài)同步,于是引起預(yù)置數(shù)變化的程序要超前于系統(tǒng)本身的狀態(tài)變化,所以，系統(tǒng)中的兩個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí),在上一狀態(tài)結(jié)束時(shí)設(shè)置預(yù)置數(shù)，而控制紅綠燈的是隨著系統(tǒng)本身狀態(tài)的變化而變化，體現(xiàn)在本子電路中就是有兩組電路去判斷符合的狀態(tài)。 方案2 本方案分三步: (1)要建立三路信號(hào)燈的控制系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)采用7408 芯片通過(guò)組合邏輯控制三路燈的顯示關(guān)系。 (2）建立顯示控制系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)采用74190 芯片倒計(jì)時(shí)控制，每個(gè)方向用兩片相連實(shí)現(xiàn)，另外用74153芯片，因?yàn)榉治鲋性O(shè)置的時(shí)間末位均為5,所以只要用一片74153 對(duì)高位置位,將低位的初值預(yù)置鎖定 表3紅綠燈的變化表 狀態(tài) 主干道

13、燈顯示 次干道燈顯示 00（15S) 紅燈 綠燈 01(05S) 紅燈 黃燈 10（15S） 綠燈 紅燈 11(05S) 黃燈 紅燈 (3）而高位則根據(jù)需要由反饋部分提供預(yù)置值。 （4）建立反饋和細(xì)節(jié)連接部分，本部分主要解決顯示和燈控的同步問(wèn)題本系統(tǒng)采用倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)減為0,如當(dāng)系統(tǒng)減為0 時(shí)通過(guò)兩個(gè)D觸發(fā)器得到兩個(gè)變量，即為開(kāi)頭分析中的狀態(tài),通過(guò)它的變化得到不同的邏輯關(guān)系，驅(qū)動(dòng)74153 控制哪組燈亮（對(duì)應(yīng)關(guān)系如表所示），另外他還要同步反饋到顯示系統(tǒng)的置數(shù)環(huán)節(jié)。 注意：本實(shí)驗(yàn)中若采用更復(fù)雜的四片74190控制主干道的兩組燈，再用八片74153分別對(duì)74190置數(shù)可實(shí)現(xiàn)任意數(shù)值的交通燈系統(tǒng)。另外對(duì)

14、7408 片子的控制紅燈的端口用一個(gè)與門將一端再接一個(gè)頻率一定的方波,使一邊為黃燈時(shí)，另一邊的紅燈在閃爍。 方案比較： 方案1（以下稱1）用了模塊設(shè)計(jì)，而方案2（以下稱2）采用的是一般設(shè)計(jì),相比之下1有較強(qiáng)的可讀性和較強(qiáng)的可修改性,而2則在設(shè)計(jì)上顯得較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)純樸，便于測(cè)試，它的優(yōu)勢(shì)則在于提供了一條較為便捷的解決方案.2首先將許多邏輯關(guān)系簡(jiǎn)化到極點(diǎn)，而后將其一起集成用較少的芯片去完成所需功能。 我們從中可以得出的是，我們最終的設(shè)計(jì)應(yīng)該盡量使用模塊化設(shè)計(jì)。對(duì)工程設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，將來(lái)的產(chǎn)品無(wú)論從修改還是升級(jí)考慮對(duì)有好處，但另外我們又需將設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化，因此我覺(jué)得在設(shè)計(jì)初期盡可能的簡(jiǎn)單化設(shè)計(jì)，而一旦設(shè)計(jì)

15、的各項(xiàng)測(cè)試通過(guò)了，在有可能的條件下將設(shè)計(jì)模塊化,所以本設(shè)計(jì)以第一方案為主進(jìn)行。 3 交通燈系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3。1 單片機(jī)概述 單片機(jī)是由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備以及輸出設(shè)備共五個(gè)基本部分組成的.單片機(jī)是把包括運(yùn)算器、控制器、少量的存儲(chǔ)器、最基本的輸入輸出口電路、串行口電路、中斷和定時(shí)電路等都集成在一個(gè)尺寸有限的芯片上。 通常,單片機(jī)由單個(gè)集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。因此,單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。 單片機(jī)經(jīng)過(guò)1、2、3、4代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功

16、能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引腳的多功能化，以及低電壓、低功耗。 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制,計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。它主要是作為控制部分的核心部件。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。 3。2 系統(tǒng)構(gòu)成 電路板一塊，AT89S51單片機(jī)一片,74HC164芯片八片，七段數(shù)碼管八個(gè)。74