交通信号灯设计与仿真.doc

天津理工大学 电信学院专业设计 题 目 交通信号灯设计与仿真 项目成员 俞东 专业班级 信息二班 学 院 电信学院 完成日期 20014年，12月3日 15交通信号灯设计与仿真摘要十字路口车辆穿梭，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MSC-51系列单片机AT89S52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单片机芯片的P2口设置红、绿灯燃亮时间的功能；显示时间直接通过单片机的P0、P3口输出，系统实用性强、操作简单、扩展性强。 关键词：单片机 交通灯 控制器 概述1.1红绿灯发展史当今，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。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，1914年始安装于纽约市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。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。 1.2单片机概述 单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。 通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。 单片机经过1、2、3、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。题目及要求红绿灯的设计，电脑仿真2.2实验原理图 图1 交通灯电路原理图（1）图2交通灯电路原理图（2）软件设置keil uvision4软件初始化：由于KEIL必须要新建一个项目才可以进行c51单片机编程操作，因此以下进行初始化操作。1.新建project图32. 保存工程：新建立一个文件夹，输入工程名称。例如LED_DEMO图43.选择CPU：ATMEL-AT89C524.建立main.c图55.选中 Source Group 1，鼠标右击，选择Add File to Group “Source Group 1”6.选择 main.c 工程文件列表框出现main.c，则表示成功，便可在程序框里填写程序。7.设置生成HEX文件，最后烧入程序与硬件相配合实现交通灯功能。keilc与proteus联调：1. 在proteus里画好下图：图62.双击proteus里的单片机出现下图：图7选择刚刚用keil编译后的HEX文件，点击运行按钮发光管一闪一闪。然后用记事本打开keil目录下的tools.ini，在C51 栏目下加入 TDRV9=BINVDM51.DLL (Proteus VSM Monitor-51 Driver )，在keil软件里的options for targettarget1Debug选项里选中右边的use，在下拉菜单中选择proteus vsm simulator。最后在 proteus 的 debug 菜单中选中 use remote debug monitor即可实现联调。硬件原理图图8 硬件模块图9硬件连接硬件介绍：交通灯控制器实例主要使用了 89C51 单片机的定时器计数器，基础知识主要包括交通灯的变化规律、定时器计数器的概念、定时器计数器的相关寄存器、定时器计数器的 4 种工作方式、以及定时器计数器的变成。 定时器/计数器定时器计数器是单片机中最常用、最重要的功能模块之一，本节通过交通灯控制器实例来演示定时器的使用，并复习如何使用散转程序。首先介绍交通灯以及定时器计数器的基础知识，接着介绍本实例的硬件电路构成，然后逐步分析定时器的变成以及程序的全貌，最后总结一下本实例的技巧与注意点。一、 软件流程图开始初始化中断初始化中断触发YY状态一0N=251s中断NNumber+1Y状态二25N60Y状态三Y30N=55NYN55N=60状态四N=1设计结果（仿真+实物）状态一状态1：南北方向绿灯通车，东西方向红灯。经过一段时间（25S），倒计时。图6 状态一 状态二状态2，南北方向绿灯闪几次转亮黄灯，延时5S，东西方向仍然红灯。图7 状态二状态三状态3，东西方向绿灯通车，南北方向红灯，过一段时间（25S）倒计时。图8 状态三状态四状态4，东西方向绿灯闪几次转亮黄等，延时5S，南北方向仍然红灯。图9 状态四参考文献1余发山 ,王福忠.单片机原理及应用技术.徐州：中国矿业大学出版社，20082 张靖武 ,周灵彬.单片机原理、应用与PROTEUS仿真.北京: 电子工业出版社, 20093 白延敏 .51单片机典型系统开发实例精讲.北京: 电子工业出版社, 20094 欧阳文 .ATMEL89系列单片机的原理与开发实践. 北京: 中国电力出版社, 2007附件#include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int /uint FUNC = 1 ; /0:数码管功能, 1:红绿灯功能uint T_Count= 0;uint number=0;uint a=0,a1=0,a2=0;uint b=0,b1=0,b2=0;sbit LED=P10; int LEDSHOW10 = 0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0x90;/#define LED P10 /延时void DelayMS(uint x) uchar i; while(x-) for(i=0;i120;i+); /主程序 void main() /定时器0中断初始化代码 TMOD=0x00; /定时器0 工作方式0 TH0=(8192-5000)/32; /5ms 定时 TL0=(8192-5000)%32; IE=0x82; /允许T0 中断 TR0=1; /开始循环 while(1) if(number0)/状态一 /南北绿灯，东西红灯 东西 红黄绿 南北 红黄绿 P1=0xde; /显示倒计时 b=30-number+1; b1=b/10; b2=b%10; a=25-number+1; a1=a/10; a2=a%10; P2 = 0X01; /00001110 /南北1 P0 = LEDSHOWa1; DelayMS(5); P2 = 0X02; /00001101 /南北2 P0 = LEDSHOWa2; DelayMS(5); P2 = 0X04; /00001011 /东西1 P0 = LEDSHOWb1; DelayMS(5); P2 = 0X08; /000001