單片機(jī)交通燈控制系統(tǒng)研究范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了單片機(jī)交通燈控制系統(tǒng)研究參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫(xiě)作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：基于51單片機(jī)的智能交通燈系統(tǒng)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了交通燈的數(shù)字器件動(dòng)態(tài)顯示倒數(shù)，實(shí)現(xiàn)了行人開(kāi)關(guān)交通燈的狀態(tài)功能。使交通燈更加人性化。設(shè)計(jì)成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作可靠，易于擴(kuò)展。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；自動(dòng)控制；交通燈

1引言

本次設(shè)計(jì)選擇AT89C51芯片，AT89C51單片機(jī)是MCS-51系列單片機(jī)中的一個(gè)機(jī)種，該單片機(jī)可以提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4kBFlash閃速存儲(chǔ)器，256B片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，32個(gè)I/O口線，兩個(gè)16bit定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)兩級(jí)外部中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位[1]。上述功能非常適合實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的要求，故選擇AT89C51單片機(jī)。

2最小應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)

因?yàn)锳T89C51單片機(jī)內(nèi)含有片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路且該系統(tǒng)中單片機(jī)單機(jī)工作，故采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。外部選擇振蕩頻率位12MHz的石英晶體，由XTAL1端向單片機(jī)送入振蕩脈沖，由單片機(jī)內(nèi)部觸發(fā)器二分頻后成為單片機(jī)時(shí)鐘脈沖[2]。微調(diào)電容選擇兩個(gè)22pF的普通非電解電容。電路具體設(shè)計(jì)為，AT89C51第18腳和第19腳跨接12MHz晶振，并分別通過(guò)電容C1和C2接地，C1和C2取值為22pF。

2.2復(fù)位電路的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)選擇按鍵復(fù)位方式，當(dāng)按下BUTTON0后，RST引腳出現(xiàn)高電平使單片機(jī)復(fù)位。其中C3選擇10μF電解電容，R2阻值設(shè)定位1kΩ，R3阻值設(shè)定為10kΩ。電路基本連接關(guān)系為，5V電源通過(guò)電解電容C3接電阻R1接地，C3為5μF，R1為500Ω，按鈕Button0跨接在C3上。單片機(jī)AT89C51第9腳RST，連在電容C3和電阻R1之間。當(dāng)按鈕Button0按下，電容C3短路，5V接在RST上單片機(jī)復(fù)位。按鈕松開(kāi)RST通過(guò)R1接地，單片機(jī)正常工作。

2.3倒計(jì)時(shí)顯示電路的設(shè)計(jì)

向交通燈倒計(jì)時(shí)秒數(shù)，共需要八位七段數(shù)碼顯示。采用靜態(tài)顯示方式過(guò)于占用I/O口資源，顯然不現(xiàn)實(shí)，故本設(shè)計(jì)選用四個(gè)兩位七段數(shù)碼動(dòng)態(tài)顯示倒計(jì)時(shí)。在設(shè)計(jì)中統(tǒng)一使用7SEG-MPX2-CA共陽(yáng)極數(shù)碼器件，通過(guò)查表法將值在數(shù)碼器件上顯示。其中單片機(jī)的P1口為字形碼輸入端，P2口得到低兩位為字選段輸入端，選入端高電平有效。使用端子DEFAULT與單片機(jī)P1口與P2口通過(guò)驅(qū)動(dòng)相連。

2.4交通指示燈的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中，各路通燈使用各色LED燈代替。使用紅，黃，綠三種顏色的LED燈，采用共陽(yáng)極接法，當(dāng)P0口輸出低電平，LED點(diǎn)亮。為防止LED器件被燒壞，還應(yīng)在陽(yáng)極與電源之間加上限流電阻，但該電阻不易過(guò)大否則導(dǎo)致電路驅(qū)動(dòng)能力不足，在P0口輸出地點(diǎn)平時(shí)也不發(fā)光。在本設(shè)計(jì)中，電阻選取200Ω。此外，由于LED與單片機(jī)P0口相連，P0口無(wú)法獨(dú)自輸出高電平，所以還應(yīng)該在P0口處設(shè)置上拉電阻阻排。P0.0～P0.4口分別于車行道綠燈、車行道黃燈、車行道紅燈、人行道綠燈、人性道紅燈相連接。

2.5行人中斷電路的設(shè)計(jì)

行人中斷為本設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)，由于外部中斷為低電平有效，當(dāng)按鈕被按下時(shí)，大地向P3.3口輸出低電平，使中斷開(kāi)始響應(yīng)。電路設(shè)計(jì)為5V電源通過(guò)1kΩ電阻，接到單片機(jī)P3.3，P3.3通過(guò)10μF電容接地，按鈕BUTTON1跨接在電容上。

2.6電源模塊的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的電源模塊采用一個(gè)穩(wěn)壓裝置將200V交流電轉(zhuǎn)化成5V直流電壓，首先通過(guò)變壓器將220V交流電變?yōu)?8V交流電，經(jīng)過(guò)整流濾波后到達(dá)穩(wěn)壓器，再經(jīng)過(guò)濾波后輸出為5V的直流電。該模塊電路圖見(jiàn)圖2，交流220V通過(guò)1A保險(xiǎn)絲連接8W變壓器，通過(guò)橋式整流，2200μF電解電容，0.33μF陶瓷電容濾波，連接到三端穩(wěn)壓器7805，在輸出端再進(jìn)行濾波，接0.33μF陶瓷電容和1000μF/25V電解電容。。

2.7器件匯總

單片機(jī)AT89C511片，電阻10kΩ1只，電阻1kΩ2只，電阻200Ω10只，發(fā)光二極管（紅色）LED-RED4只，發(fā)光二極管（黃色）LED-GREEN2只，發(fā)光二極管（綠色）LED-YELLOW4只兩位七段數(shù)碼器件顯示器7SEG-MPX2-CA4只，按鈕3個(gè)，陶瓷電容10pF2只，電解電容10μF2個(gè)，排阻RESPACK-71個(gè)，8W變壓器220V/6V1只，整流橋1個(gè)，LM78051只。

3軟件的設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)中軟件主要可以分為初始化程序，數(shù)碼顯示子程序，定時(shí)中斷0服務(wù)程序，外部中斷1服務(wù)程序，定時(shí)中斷1服務(wù)程序五個(gè)部分。初始化程序的作用是設(shè)置程序各個(gè)循環(huán)參數(shù)，并且設(shè)置中斷參數(shù)，裝填定時(shí)初始值初始化堆棧。數(shù)碼顯示子程序的作用是將顯存中存放的非壓縮BCD碼送到通過(guò)遠(yuǎn)程查表的方法送入數(shù)碼器件，在數(shù)碼器件上顯示數(shù)字。定時(shí)中斷0服務(wù)程序是這個(gè)設(shè)計(jì)的主體，主要的邏輯判斷都在這個(gè)服務(wù)程序中完成，利用定時(shí)中斷和條件轉(zhuǎn)移語(yǔ)句可以實(shí)現(xiàn)1s執(zhí)行一次其中的程序。每執(zhí)行一次操作，則TIME加一，利用對(duì)TIME數(shù)值的判斷就可以實(shí)現(xiàn)交通燈各個(gè)狀態(tài)的切換。再條件轉(zhuǎn)移語(yǔ)句的選擇上，因?yàn)镃JNE再判斷后不會(huì)改變操作數(shù)的值，故需要累積判斷的數(shù)均使用CJNE指令。但是因?yàn)榈刂凡荒苤g做CJNE指令的操作數(shù)，應(yīng)先將地址內(nèi)的值給A，然后再用條件轉(zhuǎn)移語(yǔ)句進(jìn)行判斷。外部中斷1服務(wù)程序的作用關(guān)閉定時(shí)/計(jì)數(shù)器0，打開(kāi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器1。讓原來(lái)的計(jì)數(shù)循環(huán)暫停工作，開(kāi)始一個(gè)10s的新運(yùn)行周期。定時(shí)中斷1服務(wù)程序是本設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)所在，它的功能是在原倒計(jì)時(shí)不丟失的情況下開(kāi)始一個(gè)新的倒計(jì)時(shí)。當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)結(jié)束后可以從原來(lái)中斷的地方繼續(xù)工作。借助這個(gè)子程序，可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)交通燈的人性化控制。

4結(jié)語(yǔ)

由于技術(shù)的尖端，單片機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越深入，目前，單片機(jī)已成為人數(shù)最多、應(yīng)用最廣泛的計(jì)算機(jī)[3-5]。本設(shè)計(jì)基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)的智能交通燈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了交通燈的數(shù)字器件動(dòng)態(tài)顯示倒數(shù)，實(shí)現(xiàn)了行人開(kāi)關(guān)交通燈的狀態(tài)功能，使交通燈更加人性化，促進(jìn)了行人與汽車的和諧。該設(shè)計(jì)成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作可靠，易于擴(kuò)展。

參考文獻(xiàn)

[1]郭文川．MCS－51單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013.

[2]郭循釗,鄺帆,邵平,許宏科.基于單片機(jī)的多功能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真實(shí)現(xiàn)[J].公路交通技術(shù),2010(01):128-131.

[3]楊兆升.城市交通流誘導(dǎo)系統(tǒng)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2004.

[4]靳達(dá).單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例導(dǎo)航[M].北京:人民郵電出版社,2003.

[5]白駒珩,雷曉平.單片計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用[M].四川:電子科技大學(xué)出版社,1997.

作者：翟明欣 單位：西北農(nóng)林科技大學(xué)