交通灯控制系统的设计演示ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,交通灯控制系统的设计,1,交通灯控制系统的设计,?,1.1,设计概述,?,1.2,设计要求,?,1.3,系统设计,?,1.4,硬件设计,?,1.5,软件设计,?,1.6,系统仿真及调试,2,1.1,设计概述,?,随着微控技术的口益完善和发展，单片机的应用不断走向深,入。它的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。,它在工业控制、数据采集、智能仪表、机电一体化、家用电,器等领域得到广泛的应用，极大地提高了这些领域的技术水,平和自动化控制。同时，伴随着我国经济的高速发展，私家,车、公交车的增加，无疑会给我国的道路交通系统带来沉重,的压力，很多大城市都不同程度地受到交通堵塞问题的困扰。,下面以,AT89 C51,单片机为核心，设计出以人性化、智能化为,目的的交通灯控制系统。,?,本项目主要从单片机应用上来实现十字路口交通灯智能化的,管理，用来控制过往车辆的正常化运作。,3,1.2,设计要求,?,设计一个模拟交通灯控制系统,:,?,(1),红灯和绿灯停留的时间为一分钟即,60,秒钟，黄,灯停留的时间是,5,秒钟,;,?,(2),系统包括人行道，左转，右转，以及基本的交,通灯的功能,;,?,(3),系统除基本的交通灯功能外，还具有倒计时，,时间设置，紧急情况处理，分时段调整信号灯的点,亮时间以及根据具体情况手动控制等功能。,4,1.3,系统设计,?,交通灯控制系统主要控制,A, B,两车道,的交通，以,AT89C51,单片机为核心芯,片，通过控制三色,LED,灯的亮灭来控,制各车道的通行,;,另外通过,4,个按键来,模拟各车道有无车辆的情况和有紧急,车辆的情况。,5,1.3,系统设计,?,框图设计,?,基于,AT89C51,单片机的交通信号控制系统由电源电路、单片,机主控电路、按键控制电路、时钟电路、复位电路和数码管,显示电路几部分组成，框图所示,。,6,系统原理,?,单片机设计交通灯控制系统，可用单片机直接控制,信号灯的状态变化，指挥交通的具体通行。当然，,接入,LED,数码管就可以显示倒计时，以提醒行使,者，更具人性化。,?,据此，本设计系统以单片机为控制核心，连接成最,小系统，由按键设置模块等产生输入，信号灯状态,模块、,LED,倒计时模块接受输出。系统的总体框图,如上图所示。系统进入正常工作状态，执行交通灯,状态显示控制，同时将倒计时数据输入到,LED,数,码管上实时显示。在此过程中还要实时检测按键信,号，以达到对异常状态进行实时控制的目的。,7,系统原理,?,(1),单片机控制模块：单片机将计算机的基本部件,微型化并集成到一块芯片上，具有优异的性能价格,比，控制功能强，这将使各模块功能的实现变得简,单方便。本系统中，,51,单片机的,P2,口控制数码管,的段选，,P1.4;P1.5;P1.6;P1.7,控制位选，,P0.0;P0.1;P0.2;P0.3;P0.4;P0.5,口控制信号灯,的点亮；,P1.0P1.1;P1.2;P1.3,口接键盘开关，可,设置适应当前状况的通行时间和暂缓通行时间。,?,(2),信号灯显示模块：利用发光二极管代替交通信,号灯，通过单片机控制使其按要求点亮。,?,(3),倒计时显示模块：此模块有两种方案。第一种,是采用数码管显示。该方案实现简单，但只能显示,有限的符号和数码字符。第二种是采用点阵式,LED,显示。该方案实现复杂，须完成大量的软件工作，,8,但功能强大，可方便的显示各种英文字符、汉字和图,形。由于本控制系统只需显示倒计时时间，利用数码,管即可完成此功能，因此本控制系统中利用,2,位一体,的共阴数码管显示道路两个方向的通行时间和暂缓通,行时间，通过单片机控制进行倒计时显示。,(4),键盘设置模块：在交通道路突发情况时，可通过,按键手动设置通行时间和暂缓通行时间，通过单片机,控制进行时间设置。此模块有两种方案：第一种是采,用扩展,I/O,口及键盘、信号灯显示等。该方案使用灵,活，可提供较多,I/O,口，但操作复杂。另一种是直接,在,I/O,口线上接上按键开关。该方案设计精简，但提,供的,I/O,口数量有限。由于本控制系统对于交通灯及,数码管的控制只用单片机本身的,I/O,口就可实现，故,选择第二种方案。,9,1.3,系统设计,?,通行状况,10,1.3,系统设计,?,通过具体的路口交通灯状态的演示分析我们可以把这四个状,态归纳如下：,?,（,1,）南北方向红灯灭，同时绿灯亮，东西方向黄灯灭，同,时红灯亮，倒计时,60,秒。此状态下，东西向禁止通行，南北,向允许通行。,?,（,2,）南北方向绿灯灭，同时黄灯亮，东西方向红灯亮，倒,计时,5,秒。此状下，除了已经正在通行中的其他所以车辆都,需等待状态转换。,?,（,3,）东西方向红灯灭，同时绿灯亮，南北方向黄灯灭，同,时红灯亮，倒计时,60,秒。此状态下，东西向允许通行，南北,向禁止通行。,?,（,4,）东西方向绿灯灭，同时黄灯亮，南北方向红灯亮，倒,计时,5,秒。此状态下，除了已经正在通行中的其他所以车辆,都需等待状态转换。,11,1.4,硬件设计,?,（,1,）,STC89C51,芯片,?,（,2,）晶振电路,?,（,3,）复位电路,?,（,4,）按键电路,?,（,5,）,LED,灯电路,?,（,6,）数码管显示电路,12,STC89C51,芯片,?,STC89C51,是宏晶科技的,STC89,系列单片,机。,STC89,系列单片机也是,MCS-51,系列,单片机的派生产品，近几年受到市场的追捧,。,DIP,40,封装系列与标准,80C51,完全兼,容。,STC89,系列的,ISP,功能可通过,232,接口,和,PC,的串口连接，在线下载程序。它的开,发手段简单，无需仿真器。这一特性避开了,以往学习单片机时对仿真器的依赖，极大的,简化了学习和开发手段。故本设计采用,STC89C51,单片机。,13,STC89C51,芯片引脚,14,晶振电路,?,首先介绍一下单片机的晶振电路，即时钟电路。单,片机的工作流程，就是在系统时钟的作用下，一条,一条地执行存储器中的程序。单片机的时钟电路由,外接的一只晶振和两只起振电容，以及单片机内部,的时钟电路组成，晶振的频率越高，单片机处理数,据的速度越快，系统功耗也会相应增加，稳定性也,会下降。单片机,系统常用的晶振频率有,6MHz,、,11,0592MHz,、,12MHz,、本系统采用,12MHz,振，电容选,30pF,。,15,晶振电路,16,复位电路,系统刚上电时，单片机内部的程序还没有开始执行，需要一,段准备时间，也就是复位时间。一个稳定的单片机系统必须设,计复位电路。当程序跑飞或死机时，也需要进行系统复位。复,位电路有很多种，有上电复位，手动复位等。,17,按键电路,本设计设置了有,4,个,键：,（,1,）、,S1,键设置按键。,（,2,）、,S2,键为增加时间按,键。,（,3,）、,S3,键为减少时间按,键。,（,4,）、,S4,键为模式切换按键。,18,按键电路,?,南北每次通行时间设为,60,秒、东西每次通行间为,60,秒，时间按,S1,可设置修改。按,S1,一次进入调东,西通行时间，再按一次,S1,进入调南北通行时间。,再按一次,S1,退出设定,;,通行时间模式，进入设定通,行时间模式后按,S2,加,1,，按,S3,减,1,。再正常模式下,按,S4,进入南北优先通行模式，再按一下,S4,进入东,西南北禁止通行模式，再按一下,S4,进入夜间模式,。再按一下,S4,进入东西优先通行模式。在正常模,式下按下复位按键，恢复为正常状态。,19,LED,灯电路,?,根据本设计的特点，红绿黄灯的显示不可,少，红绿黄灯的显示采用普通的发光二极,管。每个方向上设置红绿黄灯，总共,4,组,。如果东西红灯亮，那南北方向就是绿灯,亮，反之亦然，所以在硬件上连接图上也,是对称分布的，在本设计中，实际控制的,灯有,12,个，即：东西红灯，东西绿灯，东,西黄灯，南北红灯，南北绿灯，南北黄灯,均是高电平有效，如图所示。,20,LED,灯电路,21,数码管显示电路,?,本系统使用数码管完成倒计时显示功能。以,南北方向为例，数码管显示的数值从绿灯的,设置时间最大值开始往下减，每秒钟减,1,，,最后减到,0.,然后又从红灯的设置时间最大值,往下减，一直见到,0,，接着显示黄灯的设置,时间，一直减到,0,，然后一直循环下去。系,统共有,8,个数码管，每,2,个分别放置在模拟,交通灯上方，道路口剩余通行时间采用红色,七段共阴数码管显示。本系统中，,51,单片,机的,P1.4;P1.5;P1.6;P1.7,控制位选，本,系统中，,P2,口控制数码管的段选。,22,图,1.2,基于,AT89C51,单片机的交通,信号模拟控制系统电路图,23,电路工作原理,?,（,1,）开关键输入交通灯初始时间，通过,89C51,单,片机,P1,输入到系统,?,(2),由,89C51,单片机的定时器每秒钟通过,P0,口向,数据口送信息，由单片机的,P0,口显示红、绿、黄灯,的燃亮情况；由,P2,口显示每个灯的燃亮时间。,?,(3)89C51,通过设置各个信号等的燃亮时间，绿、,红时间为,60,秒、黄灯为,5,秒循环由,P0,口向数码管,输出。,?,（,4,）,通过单片机的,P3.0,位来控制系统是工作或设,置初值，当为,0,就对系统进行初始化，为,1,系统就,开始工作。,24,元件清单,25,软件设计,总体流程图,26,1.6,系统仿真及调试,?,基于,AT89 C51,单片机的交通信号灯控制系统仿真过程参考附,录,C,。交通信号与控制状态仿真结果。,?,单片机系统的硬件调试和软件调试是不能分开的，许多硬件,错误是在软件调试过程中被发现和纠正的。但通常是先排除,明显的硬件故障以后，再和软件结合起来调试以进一步排除,故障。可见硬件的调试是基础，如果硬件调试不通过，软件,设计则无从谈起。,?,硬件的调试主要是把电路各种参数调整到符合设计要求。先,排除硬件电路故障，包括设计性错误和公益性故障。一般原,则是先静态后动态。,27,1.6,系统仿真及调试,?,利用万用表或逻辑测试仪器，检查电路中的各器件以及引脚,是否连接正确，是否有短路故障。,?,先要将单片机,AT89 S51,芯片取下，对电路板进行通电检查，,通过观察看是否有异常，然后用万用表测试各电源电压，这,些都没有问题后，接上仿真机进行联机调试观察各接口线路,是否正常。,?,单片机,AT89 S51,是系统的核心，利用万用表检测单片机电源,Vcc,是否为,(40,脚,)+5 V,、晶振是否正常工作,(,可用示波器测试，,也可以用万用表检测，两引脚电压一般为,1.82.3V),、复位引,脚,RST(,复位时为高电平，单片机工作时为低电平,),、,EA,是否,为,+5V(,高电平,),，这样一来单片机就能工作了，再结合电路图，,检测故障就很容易了。,28,电路仿真图,29,实物图,30,正常工作模式,31,南北方向紧急通行模式,32,东西方向紧急通行模式,33,夜间模式,34,南北禁止，东西禁止,35,