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交通灯控制系统设计.rar

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    交通灯 控制系统 设计
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    科技学院 2011 届本科毕业论文交通灯控制系统设计学科专业: 电子信息工程 指导教师: 屠 葵 葵 学生姓名: 孔 明 学生学号: 072004110506 中国﹒贵州﹒贵阳贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 2页2011 年 5 月贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 I页目录摘要 ...........................................................................................................................................IIIAbstract.....................................................................................................................................IV第一章 绪论 .............................................................................................................................11.1 选题背景 ....................................................................................................................11.2 国内外研究现状及发展趋势 ....................................................................................11.3 研究的主要内容 ........................................................................................................2第二章 系统总体方案及硬件设计 .........................................................................................32.1 系统方案设计 ............................................................................................................32.2 方案的实现 ................................................................................................................62.3 总体硬件设计 ............................................................................................................62.4 AT89C51 单片机简介 ...............................................................................................62.4.1 AT89C51 芯片内部结构简介 ........................................................................72.4.2 系统时钟电路 .................................................................................................82.4.3 系统复位电路 .................................................................................................82.5 计时器显示电路 ........................................................................................................92.6 信号灯显示控制电路 ..............................................................................................102.7 按键电路设计 ..........................................................................................................11第三章 软件系统设计 ...........................................................................................................133.1 设计思路及关键技术 ..............................................................................................133.2 软件流程 ..................................................................................................................133.3 软件设计程序说明 ..................................................................................................143.4 延时函数 ..................................................................................................................143.5 读状态函数程序及流程图 ......................................................................................153.6 显示函数 ..................................................................................................................163.7 定时器 0 中断函数 ..................................................................................................17贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 II页第四章 系统仿真 ...................................................................................................................194.1 Proteus 仿真软件介绍 .............................................................................................194.2 Proteus 软件的功能特点与模块 .............................................................................194.3 Keil C51 软件简介 ..................................................................................................194.4 Keil uVision2 编译程序 ..........................................................................................204.5 Proteus 软件仿真 .....................................................................................................21第五章 总结与展望 ...............................................................................................................24参考文献 ...................................................................................................................................25附录 A.......................................................................................................................................26附录 B.......................................................................................................................................27致谢 ...........................................................................................................................................33贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 III页交通灯控制系统设计摘要交通灯控制系统是近现代经济快速发展下的产物,随着社会经济的发展,城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的和谐,已经成为了交通治理部分需要解决的主要问题之一。交通工具的爆炸性的增加和道路资源的有限性产生了一套独特的公共管理系统。要保证高效安全的交通秩序,还需要通过一定的科技手段加以实现。本文对目前交通控制进行了深入的分析之后,提出以单片机为核心,以双色LED 发光管箭头作为直行和左右拐弯指示,以 LED 数码管作为倒计时,LED 行人通行指示的系统方案,并对十字路口的直行做了模拟仿真。设计过程中对在编写软件程序的时,对各种情况下的函数做了简要的分析,和对于编译程序 Keil 软件和仿真软件Proteus 关键使用做了说明。基于 80C51 单片机的交通灯控制系统是由 80C51 单片机、交通灯显示、LED 倒计时等模块组成。系统除基本交通灯功能外,还具有通行按键紧急状况处理、可倒计时显示等相关功能。理论证明该系统能够简单、经济、有效地疏导交通,提高交通路口的通行能力。关键词:交通控制;MCS-51 单片机;LED 显示; Proteus贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 IV页Traffic control system designAbstractTraffic light control system is the modern product of rapid economic development, with the social and economic development, urban transport problems has drawn increasing attention. People, vehicles, road three harmony between the traffic control has become part of one of the main issues to be resolved. The explosive increase in transport and road limited resources had a unique set of public management systems. To ensure safe and efficient traffic order, but also scientific and technological means by some to be realized. In this paper, traffic control is currently conducted in-depth analysis, the proposed single chip as the core, two-color LED light tube as a straight left and right arrows turn directions to a countdown LED digital tube, LED indication of system solutions pedestrians, and the Crossroads straight mouth made a simulation. The design process for the preparation of software program, the function of each case a brief analysis, and software for the Keil compiler and simulation software, the key used to make the description of Proteus.80C51 microcontroller based traffic light control system is a 80C51 microcontroller, traffic lights display, LED countdown and other modules. In addition to basic traffic light system function, but also has the access key emergency treatment, the countdown display and other related functions. Theoretical proof that the system is simple, economical and effective way to ease the traffic junction to improve traffic capacity.Keywords: Traffic control, MCS-51 microcontroller, LED display, Proteus贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 1页第一章 绪论1.1 选题背景近年来,人口的快速增长,经济水平的快速发展。人们的生活水平也日益好了起来,因此交通工具爆炸性的增加了。由于道路资源的有限,所以交通控制就应运而生,在人类的生活、工作环境中,交通扮演着极其重要的角色,人们的出行都无时不刻与交通打着交道。自 18 世纪工业革命以来,工业发展带动整个交通运输的发展,从而催生了单独的交通控制学问与管理机构。然而随着近现代社会物流、出行等交通的发展产生了一套独特的公共管理系统—交通控制系统。要保证高效安全的交通秩序,除了制定一系列的交通规则,还需要通过一定的技术手段加以实现。就目前人类的科学技术,特别是电子科学技术的发展和成熟能比较好的解决系统建立中硬软件方面要求的技术难题。交通对于社会的工业经济和人们的生活生产中有着十分重要的意义。城市道路交通自动控制的发展与汽车工业是并行发展的。在其各个发展阶段,由于交通的各种矛盾不断出现,人们总是尽可能地把各个历史阶段当时的最新科技成果应用到交通自动控制中来,从而促进了交通自动控制技术的不断发展。交通控制研究的发展,旨在解决人类交通因需求的增多而日益繁重带来的问题,局限于道路建设的暂时不足和交通工具的快速增长,就要使更多的车辆安全高效的利用有限的道路资源,避免因无序和抢行等无控制原因造成的不必要阻塞甚至瘫痪。1.2 国内外研究现状及发展趋势近年来,交通红绿灯已经安装在各个城市的道口上,成为了疏导交通的最常见有效的方法。但这以技术早在 19 世纪就已经出现了。19 世纪 50 年代伦敦街头安装的是以燃煤气为光源的红蓝信号灯。随后 60 年代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。1914 年,美国纽约出现了电器启动的红绿灯,它由红绿黄三色圆形的投光器组成。贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 2页红色表示“停止” ,绿色表示“通行” 。1918 年又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯,一种是把压力探测器安在地下,车辆一接近红灯便变为绿灯;另一种是用扩音器来启动红绿灯,司机遇红绿灯时按一下喇叭,就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时,它就能察觉到有人要过马路。红外光速能把信号灯的红灯延长一段时间,推迟汽车放行,以免发生交通事故。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。目前设计交通灯的方案有很多,有应用 CPLD 设计实现交通信号灯控制器方法;有应用 PLC 实现对交通灯控制系统的设计;有应用单片机实现对交通信号灯设计的方法。目前,国内的交通灯一般设在十字路门,在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯加上倒计时显示计时器来控制行车。1.3 研究的主要内容基于整个交通控制系统的发展情况,这次设计主要进行如下方面的研究,用智能,集成,且功能强大的单片机芯片为控制空心,设计出一套简单、有效并且经济的十字路口的交通控制系统,以指挥该路口的实时通行状态。并且对十字路口车辆通行方案做了全面、深入、具体的剖析及论证。使在道路中通行的车辆,人能够和谐有规律的流动。然后就是。确定系统交通控制的总体设计,包括,十字路口具体的通行方案设计以及系统应拥有的各项功能,本次设计除了有信号灯状态控制能实现基本的交通功能,还增加了倒计时显示提示和按键紧急处理等功能。对于硬件系统的各个硬件分开进行了简单的介绍和分析其使用性能。然后进行了显示电路等的设计对各器件的选择及连接,大体分配各个器件及模块的基本要求。最后进行系统软件的设计,对于这次系统的设计,采用了 C 语言进行编写,通过 keil uVision2 进行编译。在对单片机内部结构和工作情况做了充足的研究,了解定时器,中断以及延时原理。采用流行的proteus 软件进行电路图的绘制与仿真。贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 3页第二章 系统总体方案及硬件设计2.1 系统方案设计在城市的各个路口都由交通控制系统来指挥车辆和行人的安全,各道上都有一组LED 红、黄、绿指示灯,红灯用来表示禁止通行,绿灯用来表示允许通行,黄灯用来人们注意红绿灯状态即将切换。对于城市的十字路口,不同的城市的不同路段所设计的交通控制系统方案是有区别的,对于道路宽敞,车流量小的城市的十字路口所设计系统则比较简单,而且倒计时时间长。然而对于道路资源窄,车流量大的路口则需要一套能够在某时间段能最大限度的疏通车辆的系统。第一套方案:城市十字路口,双向通车。十字路口被分为路口 1、路口 2、路口3、路口 4 四个路口 2 个干道。图中用 A、B、C、 K 分别来表示各个路口主车道的左行车道,直行车道,右行车道以及人行道。然后分别用小写 a、b、c 、d 来表示 LED 信号灯的左转、直行、右转和人行道。 (a、b、c 信号灯都有红、黄、绿三个状态的灯色) 。将车辆运行通行状态分为四种 S1、S2、S3、S4 四种状态,交通灯以这四种状态为一个周期,循环执行。下面状态 S1→状态 S4 都可以看到,各个路口直行时,其各个路口 LED 信号灯的闪亮情况,如下图 2.1—2.4 所示 ,:图 2.1 状态 S1 图 2.2 状态 S2贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 4页图 2.3 状态 S3 图 2.4 状态 S4第二套方案:下面的方案主要介绍的是在道路资源有限,且车流量大的十字路口。能最大限度的疏通较大的车流量。以缓解交通压力 [1]。两干道相交于一个十字路口,各干道有一组 LED 信号显示灯(如下图所示),用来指挥行人和车辆的安全通行。设南北方向为主干道,东西为次干道。南北干道比东西干道的车流量大,交通灯以以下四种状态循环。图 2.5 状态 S5 图 2.6 状态 S6
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