基于51单片机控制交通灯

Ⅰ 11.1课题研究目的 1 21.3本文的主要工作 32系统方案设计 32.1总体方案设计与分析 32.2主控制器方案 42.3显示方案 53系统电路设计 53.1主控制器电路 53.1.1单片机电路 5 73.1.3复位电路 73.2显示电路 83.3按键电路 83.4交通灯电路 94系统硬件设计 94.1主程序软件设计 94.2子程序软件设计 4.2.1显示软件设计 4.2.2按键扫描软件设计 5系统测试 5.1系统调试 5.2故障检查 6硬件组装与调试 6.2上电后调试 参考文献 错误!未定义书签。 21 21 22于煤气的交通信号灯，这种方案在后期的设备运行中很容易产生爆炸，所以后有人开发了选取自动化的设计方案去操作的交通灯，这种设计标志着交通自动传感器的主要特点为，此设计能够按照交通拥堵的具体情况去操作交通灯运行的时间参数，这样来解决交通十字路口的拥堵问题，使得车辆可以很快的通过路口，此方案被很多地区进行使用。现在城市道路交通信号控制设备最有影响力的有美国的TRANSYT和地区的很多大学以及研究企业都在设计自适应交通信号控制设备的理论。在十字路口安装交通灯能够对交通秩序做到有效的管理，而且给交通参与者的安全设立了非常有效的强有力的保障。胆儿由于社会、经济的不断进步，传统的十字路口交通指示灯，通常的开发是：必须提早去对车辆流量情况进行数据采集，选取统计的方法将十字路口指示等的亮灭时间进行调节。但是，很多时候车辆流量是根本没有规律的，很多的路线在不一样的时刻可能会还会出现非常奇怪的现象：绿灯路线基本无车辆行驶，但是红灯路线有很多数量的车在排队行驶。路口车辆数量的变化根本没有规律，不可能找到一种方案展的趋势，现在的需求是，必须设计开发出能够按照车流量进行运作的交通灯社会的发展，交通拥挤现象组建严重起来，这让我国对交通系统的要求越来越大。城市交通是一个高度集成以及繁琐的问题，必须在按照下进而多方面的去解决。现在我国的交通灯开发的产品有很多，有的是单片机方案开发设计的交通Ⅰ口进行安装，全部设计有红，绿，黄三种颜色的交通灯指示，搭配有交通灯倒数计时显示，便于车辆去判断交通灯的运行状态。此方案的开发很好的解决很多的道路交通拥堵的情况，让交通次序得到了很好的管理，然而由于交通情况非常多变，交通灯的变化和很多原因都有关系，所以此方案的设计还是有很多的缺点，比如无法按照道路的车流量去变换交通灯的运行状态，不能很好的控现在，很多地区的十字路口交通灯的操作大都还是选取时间不可变的时间间隔的操作方案。因为十字路口在不同时间车辆的数量比较复杂、无规律、多变的，选择不可变时间的开发方案，这种设备不能很好的解决高峰期交通拥堵情况，无法疏通交通拥堵。所以，选择不按照数学模型的通过车流量操作的方案开发交通灯操作设备，可以很好地处理当前交通情况。还有就是由于很多高科技方案在很多领域得到使用，整个环境里会存在很多的电磁干扰，因此设计开发出来的交通操作设备要非常的可靠、安全，因此选取了单片机，单片机的抗干扰能非常强，运行稳定、可靠，完全可以满足开发要求。由于科学方案每天都在不断的更新，自使得产品的智能化也逐渐加强，之前的交通控制设备根本无法达到要求。能够编程操作设备交通灯操作设备选取的设备；有效的选取电子方案技术管理了很多制作流程。一阶段构建系统的框架，绘制系统的所有部分架构图，第二章按照功能论证每细硬件电路，画出相应部分各自的原理图。第四章对开发的所有部分进行软件开发，选取编程环境进行程序的编写，通过以上的开发就完成了系统的整个软件部分的开发内容。第五章对整个项目做仿真，仿真不断优化软硬件的设计，I主控制器以及电源。显示包括东南西北四个方向的时间显示、交通灯指示，还有时间设置显示，可以设置交通灯变换的时间。按键用于设计时间、控制系统进行繁忙状态运行。总体框图如图2-1所示。按键模块按键模块主控制器图2-1总体框图方案一：采用STC89C51集成芯片。STC89C51集成芯片应用了集成度很高的很难丢失存储设备开发方案生产，和工业要求的MCS-51命令系统以及输出引脚能够搭配。芯片的能耗非常的小，功能强大的CMOS8位处理器，芯片里包括8KBytes的能够多次进行擦写10万多次的Flash,Flash是仅仅可以进行读处理器工作频率很高，频率可以达到90MHZ,稳定性强，计算快，最重要的是这种器件成本很低，很容易可以买到，开发者都很喜欢。方案二：采用MSP430系列集成芯片。此集成芯片为一类16位的处理器，搭配了简单的命令系统(RISC)结构，设计了很多的寻址操作(7类执行方法、4种目的执行方法)、简易的28条内部命令还有很多的模拟命令；很多的寄存器还有内部数据存储设备全能够进行很多的计算；快速的查表执行命令。所有的优势都确保了能够写出非常高质量的源代码。再有由于还它在很低的供电电压能力以及可变的还能够操作的执行时钟领域都有它非常独到的地方，因此MSP430单片机有着非常低的能耗的优势。方案三：选取STM32集成芯片，内核选取ARM32位的M3CPU,产品具有高效、费用小、能耗小的32位处理器，此产品在很多的电子设备中进行使用，就像工业操作行业、航空航天领域，智能硬件等方面。他的运行速度超过引脚的数量很大。拥有2个12位逐次逼近方式ADC处理模块，可以接18模拟信号，所有通道的A/D处理能够单次、多次、扫描方式运行，计算速度达到1MHz,通道的采样间隔能够进行控制。此产品具有非常明显的特点，在2个方面，首先为很好的计算能力，再有就是产品的反应时间非常短，因此在很多的地方都有使用此产品。Ⅰ能，主要是费用很小，代码编写简单，综合考虑优势更大，所以选择了方案一：选取数码管显示。数码管显示内容清楚、控制容易而且费用很小，在很多产品中有所使用，在显示内容要求不高的设计中非常合适。数码管本身为半导体发光材料，他大部分设计元素为发光二极管。数码管内部一共有7个可发光能够独立开展的发光体，有的数码管内部是8个独立的发光体。独立就是可以进行单独的控制哪一个亮。具有8个独立发光体的数码管比7个的多一多个发光二极管的阴极连接在一起，一种是阳极连接在一起。符位置设置，在给定显示字符数据，即可完成显示内容操作，此产品的电源可以和系统匹配，无需进行转换设计。方案选择：由于设计不单单要显示数字字符，数码管显示内容太单一，不能很好的满足项目要求，所以选取方案二。为系统主控核心处理器，这是使整个系统工作的基础器件。这款单片机在实际进行详细介绍，通对内部结构的了解，来分析其中所存在的规律。在进行系统设计之前，必须要对整个系统有着全面而透彻的了解，只有具体分析了系统的每一个结构，才能更好地完成设计。在设计程中，我们用Ⅰ地方都得到了使用，还有就是性能以及可靠程度较以前的产品有很大的增强。因为此类型的处理器它相当强性能以及非常小的费用还有它开发非常容易，使接，要想实现复位动作，给处理器的信号时间必须大于两个时钟时间，必须是I晶振电路是单片机系统必不可少的设计，他好比是单片机系统的心脏，必须时时刻刻运行才可以保证单片机的工作持续进行。晶振电路会输出一定频率的脉冲信号，单片机按照脉冲信号执行设计好的代码，没接收到一个脉冲，单片机就会执行一条代码，所以你在设计好代码后是可以大概计算出整个程序运行一次所需的时间。单片机的代码都存放在只读存储器中，所以运行的时候需要获取代码。单片机运行一条语句的时间就是一个时钟的时间。有了晶体，才有时钟周期，有了时钟周期，代码才能进行运行。单片机系统可以没有显示电路，可以没有按键电路，但是不能没有晶振电路。此项目选取的晶振频率是时钟设计的晶振电路。如图3-2所示。晶振为单片机输入的运行信号脉冲，此脉冲为单片机的运行速度，如果12M晶振单片机运行速度会为一秒12M,但是单片机的运行速度是存在限制的，不可能是无限制的大，极限值是24M,太大的话单片机就没有办法工作了单片机重置就像电脑重启，在所有一个单一的工作之前复位。作为处理器，复位是处理器在程序运行前需要完成的准备内容。通常的处理器的复位时选取上电复位。此项目开发选取按键复位电路，简单，能够把单片机运行状态I3.2显示电路为半导体发光材料，他大部分设计元素为发光二极管。数码管内部一共有7个可发光能够独立开展的发光体，有的数码管内部是8个独立的发光体。独立就点，即为小数点；数码管有1位、2位、4位的数码管：由于发光二极管是否正3.3按键电路I3.4交通灯电路交通灯电路为3个发光二极管，分别代表直行红灯、黄灯、绿灯。4系统硬件设计计自由，很多指令，代码设计方式多样，数据结构非常丰富，包括结构化的操作代码，代码编写自定义，代码的移植率很高等特点。但是汇编语言不好去理解，别人也很难读，所以根本不是很容易上手。此项目选取了Keil去完成代码4.1主程序软件设计系统硬件设计完成之后需要对主程序进行设计，通常我们会以模块化的方Ⅰ式来对单片机的程序代码进行设计，这样的设计方式其最大的好处就是可以让每一个模块变得更加简洁，模块程序设计完成后，对任务的执行、程序的编写以及调试和修改都会变得更加容易。此外模块化设计能够让系统对数据的读写性能变得更强，即便需要对其中一些代码进行修改也无需改写全部程序，所以对于程序设计而言，这样的设计当时将更加高效，不同模块之间的调用速度也此项目所有代码开发涵盖：软件初始化、急车信号检测、按键扫描、交通时间，此时东西红灯同时亮起，维持18秒时间。当南北绿灯亮12秒时间到达，3秒。18秒过后，此时南北红灯亮起，东西红灯灭，东西绿灯亮起，持续12见错误!未找到引用源。所示。I否是否是是否否否是结束是是否否图4-1软件设计流程图4.2子程序软件设计I开始开始选第一位第二位数据选第二位I系统设计的按键是独立按键，所以需要进行按键扫描控制，首先判断按键信号，判断是否有按键按下，此时需要进行按键消抖，因为有时检测到的按键信号是干扰信号，干扰信号的时间远远小于按键按下的信号，所以在按键消抖后，如果按键信号仍然有效，则表示按键确实按下。开始开始初始化按键按下是否按键按下是子程序返回针对系统程序设计的相关功能性要求，我们首先要确定整个的设计方案是否有效，也就是要根据所需要的功能来对整个的程序设计进行检验，并按照不同的功能需求设置相应的模块，同时对这些模块划分不同的任务。在对各模块Ⅰ进行功能划分时并没有统一的标准，但这并不表示能够进行随意地划分。通常在模块任务划分时需要遵循以下几方面的原则：首先是从模块功能上来看要做到各自的功能相对独立，避免重复或交叉，模块功能只有在独立的环境下才能进行有效地运行，最终达到所需要的标准。对系统模块的控制参数要进行最大限度的简化。通过控制模块能够让每一个模块在系统运行过程中顺利地进行接入和推出，而对于模块参与或退出系统运行的控制则要设置相应的简化参数，让模块与模块之间能够顺利地进行数据信息的交互。而一旦在数据交互中出现比较繁杂的参数，或者数据信息的交换过于频繁，会给整个系统的运行带来负担。除此之外，模块参数设置的时候还要考虑其长度的大小，要将其控制在一定的范围之内，通常保持在20-100之间比较适中，如果过长，在系统调试的时候会增加难度，分析起来也会更加复换会变得过于频繁，频率过高同样不适合系统的稳定运行。行状态：其中一个是运行正常，单片机会按照我们开发的思路运行；另一个是行一步一步找错，单片机是怎么样运行的没办法在实际运行时进行观察、语句是怎么样执行下去的、函数之间是怎么进行调用的等等。Keil工具配备了可以进行线上调试的方案。首先：设计好的代码必须要编译成功。再去选择“Debug”→"Start/StopIas.omo.p第二步：调出观察窗口；点击"第二步：调出观察窗口；点击"View"→"WatchWindow"。如图所示：×回buoenTAaDraaklsabaIeeakfrableIcaa<double-clickorF2toadd>第四步：在出现的”Watch“界面里输入需要监控的参数，选择”Watch#1I第五步：选择"单步调试"方式，按下一次，监控”Watch“窗口参数的变第六步：继续选择"单步调试"方案。不断监控”Watch"界面参数状态。在做开发的时候一般是完成项目设计，然后对所有功能进行方案设计，硬件和软件的设计需要先进行硬件开发吗，硬件设计没有一点问题，才可以开始软件开发，单片机系统无误后，进行为他外围设计的开发，可以借助单片机系统调试外围设备，可以设计简单的电路帮助我们进行开发，比如按键、指示灯最为开发指示作用。如果系统不工作了，首先要测量系统电源是否正常，在确认这个信息的情况下检查其他电路数据才是有意义的。如果电源正常，则就需要检测系统的核心部件，单片机的电源是否正常，检测电源需要在所以测量器件本身的电源处，越近越好，排除其他因素的干扰。如果单片机的电源正常，则需要测量他的核心电路，也就是晶振电路，晶振电路有问题，单片机也是无法工作的。晶振的测量除检测电源外，还可以使用示波器，观察晶振输出的脉冲信号是否有6硬件组装与调试Ⅰ上电前调试，首先需要完成实物的焊接，组装，需要有详细的器件清单。系统调试完成后，购买器件，器件清单如下所示：准备烙铁、焊锡、吸抢、高温棉、镊子等常用工具。进行实物焊接组装，按照设计的电路图连接关系，对实物进行焊接，首先完成最小系统的焊接，焊接完成每一部分功能电路都要对该部分的电路进行短路检测，防止在焊接过程中有短路出现，等所有电路焊接完成，检测短路就比较困难。组装完成后不可立即上电，首先需要用万用板测量电源正负是否短路，防止在焊接过程中有虚焊，造成电源短路