单片机的交通灯控制.docx
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单片机的交通灯控制
电子科技大学
毕 业 论文
论文题目:
基于单片机的交通灯控制
办学单位:
电子科技大学网络教育学院
导师:
刘廉昌职称工程师
学生姓名:
简瑞文学号:
200808110949
专业:
电子信息工程技术
2010年5月27日
序
1前言
2交通的运作架构
3程序流程图制定
4软件编写
5硬件框图介绍与分析
6硬件的制作
7调试
8后续语
基于单片机的交通灯控制
1前言
近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断深入,同时带动传统控制检测技术日益更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往作为一个核心部件来使用
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,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
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,我们设计的单片机控制交通灯就是基于信号灯。
单片机运用于交通灯将接近于现场的交通指挥员,能节省不少的人力和物力,我们的程序和硬件设计得越完善,作用在交通上就越完美,在此,基于单片机的交通灯控制,我们只做一个普通的案例来撰述.
2交通的运作架构
要设计一个完整的交通车辆指挥系统,就要构建整个系统的运作示意图,这有利于我们的交通灯制作提供一时序.
大体把一个十字路口的车辆和人行分为两个方向,它的结构示意图如下
组成图
前后方向左右方向
车…红灯…………………R....………………………..R3…….
绿灯…………………L…………………………...L3……
黄灯…………………Y…………………………..Y1……
人行道..红灯…………………R1………………………….R2……
绿灯…………………L1…………………………..L2……
假设初始值:
R……..L……..R3……...H……左右方向的车道红灯亮
L……..H……...L3……..L…….前后方向的车道绿灯亮
Y……..L………Y1…….L…….前后和左右方向的黄灯均不亮
R1……L………R2…….H…….左右方向人行道红灯亮
L1……H………L2……..L……..前后方向人行道绿灯亮
交通灯的工种状态描述:
首先前后方向的车辆,人行道绿灯开启:
表示前后方向的车辆可以通行(左右方向的车辆允许左拐原则),左右方向的车和人行道的红灯亮,此方向的车辆就禁止通行,也就是说,第一种状态是让前后方向的车辆和人先通过15S后绿灯关闭,黄灯开启闪烁5S(闪烁1次1S)后关闭,红灯开启,延时20S,然后返回主程序,而左右方向的红灯R3,R2亮20S后关闭,开启绿灯L3,L2,之后就转入前后方向的运作状态.因前后同一车道,左右同一车道,所以只要设计好另一边就可以利于程序调用其运作过程.
3程序设计流程
软件设计流程图
4软件方面的编写:
1首先定义控制端口.
A前后方向车道红灯R,人行道红灯R1为P1.0,Frontandback:
车道绿灯L,人行道绿灯L1为P1.1,
车道黄灯Y为P1.2
B左右方向车道红灯R3,人行道红灯R2为P1.3,leftandright
车道绿灯L3,人行道绿灯L2为P1.4
车道黄灯Y1为P1.5
2软件的汇编程序
ORG0000H
MOVSP,#30H;
Frontandback:
MOVP1,#BDH;
LOOP1:
MOVA,#300;延时15S
DECA;
JNZLOOP1;
CPLP1.1;关闭绿灯
LOOP2:
SETBITP1.2黄灯开
LCALLDELAY
MOVA,#5循环5次
DECA;
JNZLOOP2;
LOOP3:
MOVA,#20;每次延时1S
DECA;
JNZLOOP3;
CPLP1.2;黄灯关闭
SETBITP1.0红灯开启
LCALLDELAY
LOOP4:
MOVA,#400;延时20S
DECA;
JNZLOOP4;
RET
leftandrightSETBITP1.3红灯亮
LCALLLOOP420S
CPLP1.3;红灯灭
SETBITP1.4绿灯亮
LCALLLOOP1
SETBITP1.5;黄灯开
LCALLLOOP2
延时0.05S子程序
SUB-DELAY
MOVR6,#100
MOVR7,#248;
DJNZR7,$;
DJNZR6,DELAY;
DJNZR5,SUB-DELAY
程序通过编译工具转为HEX文件保存,以便待用.
5硬件框图的介绍与分析,
MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构,右图是它们的引脚配置,40个引脚中,正电源和地线两根,外置石英振荡器的时钟线两根,4组8位共32个I/O口,中断口线与P3口线复用。
现在我们对这些引脚的功能加以说明:
MCS-51的引脚说明:
MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构,右图是它们的引脚配置,40个引脚中,正电源和地线两根,外置石英振荡器的时钟线两根,4组8位共32个I/O口,中断口线与P3口线复用。
现在我们对这些引脚的功能加以说明:
如图1
Pin9:
RESET/Vpd复位信号复用脚,当8051通电,时钟电路开始工作,在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平,系统即初始复位。
初始化后,程序计数器PC指向0000H,P0-P3输出口全部为高电平,堆栈指针写入07H,其它专用寄存器被清“0”。
RESET由高电平下降为低电平后,系统即从0000H地址开始执行程序。
8051的结构图
交通灯负载
下图为交通灯的模拟负载
它的采用三组34只分别是红色,绿色,黄色的LED发光二极管串联,组成6组三色的交通灯负载,因为LED发光二极管的两端电压降是0.7V,34只串联是23.8V接近24V,再把这些LED均匀地安装在圆筒内,组成一个交通灯负载.
负载分别由两个晶体三极管组成复合管驱动,如下图:
Q1可用一个小功率三极管1815和大功率三极管2N3055组成复合驱动,其中1脚B接入驱动电平,由单片机I/O端口控制,3脚C为24V电压输入,2脚E为控制电压输出,B为高电平时,Q1为导通状态.
单片机和交通灯负载统由一个变压器供电,分别经过5V和24V的稳压处理,这样才能保障整个项目的稳定性能.
电源电路原理图
电源工作原理的介绍
本例采用大于100W,次级输出AC~28V的变压器作为系统的电源,交流电经过整流分成2路:
1经24V的稳压模块直接送到交通负载的电源输入端
2经限流电阻R1,再经过5V的稳压模块,U3的3脚输出+5V作为单片机的供电
在制作电源模块时应注意整流二极管的极性接法和稳压模块的输入端口和输出端口,二极管极性的接反会使二极管发烫或击穿,稳压模块的管脚接反会引起无电压输出.
单片机原理图
单片机控制交通灯的原理图
6硬件的制作
根据以上的原理图,制作电路板
首先定位单片机的脚位,然后再焊接外围元件,在焊接LED交通灯负载驱动时,应注意三极管的脚位,切勿管脚对错,否则会导致元件损坏,或者灯不亮.
其次,在给单片机通电前注意检查芯片的主要引脚:
42脚VCC,应在5V正负5%的范围内,18,19脚为晶振脚,为正弦波,9脚为单片机的复位脚,这四个脚是判断芯片工作的重要依据,在制作应该特别注意它的状态.
硬件制作好后,再把以上的程序,通过烧写器下载到单片机内,然后焊接到电路板中.
7调试
确认以上的连接无误后准备上电调试,通电观察灯的工作状态是否正常,否则应检查单片机的供电,复位,晶振波形,正常后就用万用表检查芯片的I/O端口状态,正常时会根据程序的运行状态输出不同的控制电平.
上电后初始化,前后方向的绿灯亮,控制I/O端口P1.1为高电平,左右方向车道红灯亮P1.3输出高电平,P1.0,P1.2,P1.4,P1.5均为低电平.15S后黄灯闪…….P1.2会出现高..低..高…低变化表明整个电路的运行基本正常.至此整个制作完成.
8后续语
通过这次的制作,对单片机的I/O口的使用的条件有更深的理解,以及在常用编程设计思路技巧(特别是汇编语言)的掌握方面都能向前迈了一大步,这次的实践体现单片机功能的强大,可以利用不同的程序实现自动控制功能,从而代替许多危险繁琐的工序,这对提高现实中的运作,有非常大的作用.
此次论文的编写,感谢刘廉昌导师的正确指引,对于论文的格式,写作等等方面提供了极大的帮助!
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