交通管理與控制課程設(shè)計(jì)---道路交叉口信號燈控制仿真

1、<p>　　交通管理與控制課程設(shè)計(jì)</p><p>　　題目：道路交叉口信號燈控制仿真</p><p>　　學(xué) 院： 信息工程學(xué)院 專 業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)</p><p>　　班 級： 學(xué) 號： </p><p>　　學(xué)生姓名：

2、 指導(dǎo)老師： </p><p>　　課設(shè)成績： 完成日期：2011年6月18日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1．摘 要3</b></p><p>　　2．課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求3</p

3、><p><b>　　3．系統(tǒng)設(shè)計(jì)3</b></p><p>　　3.1 設(shè)計(jì)原理3</p><p>　　3.2 硬件設(shè)計(jì)部分4</p><p>　　3.2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)5</p><p>　　3.2.2顯示電路5</p><p>　　3.3 程序算法描述7

4、</p><p>　　3.3.1 延時算法7</p><p>　　3.3.2 相位設(shè)計(jì)算法7</p><p>　　3.3.3 黃燈閃爍算法8</p><p>　　3.3.4 數(shù)碼管顯示算法8</p><p>　　4．運(yùn)行結(jié)果及分析8</p><p><b>　　5．體會感想

5、8</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)9</b></p><p><b>　　任務(wù)分工9</b></p><p><b>　　附錄19</b></p><p><b>　　1．摘 要</b></p><p&

6、gt;　　在城鎮(zhèn)街道的十字交叉路口，為了保證交通秩序和行人安全，一般在每條道路上各有一組紅、黃、綠交通信號燈，其中紅燈亮，表示該條道路禁止通行；黃燈亮表示該條道路上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行；綠燈亮表示該條道路允許通行。交通燈控制電路自動控制十字路口、丁字路口和環(huán)形路口的紅、黃、綠交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，指揮各種車輛和行人安全通行，實(shí)現(xiàn)交通管理的自動化。</p><p>　　2．課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和要

7、求</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)內(nèi)容：</b></p><p>　　十字路口的四相位控制；</p><p>　　丁字路口的三相位控制；</p><p><b>　　環(huán)道相位控制。</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)基本要求：</b>&l

8、t;/p><p>　　使用proteus和keil兩款軟件進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)；</p><p>　　每個進(jìn)口道必須有紅、黃、綠三色交通信號燈；</p><p>　　在綠燈變綠燈期間黃燈亮，并要求沒秒閃亮一次；</p><p>　　各個進(jìn)口道的通行時間和黃燈亮的時間均可在0~99秒內(nèi)任意設(shè)定；</p><p>　　內(nèi)容任選一個，或

9、者全選做。</p><p><b>　　3．系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1 設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　本次的交通管理與控制課程設(shè)計(jì)，我們?nèi)齻€人主要做的是丁字路口三相位的信號燈控制設(shè)計(jì)，包括西進(jìn)口、東進(jìn)口和北進(jìn)口的信號燈設(shè)計(jì)。在查閱書上內(nèi)容和相關(guān)資料后，我們設(shè)計(jì)的三相位包括：</p&g

10、t;<p>　　第一相位是西進(jìn)口允許直行禁止左轉(zhuǎn)，東進(jìn)口允許直行和右轉(zhuǎn)，北進(jìn)口禁止左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)相位圖如圖1：</p><p><b>　　圖1 第一相位圖</b></p><p>　　第二相位是西進(jìn)口允許左轉(zhuǎn)和直行，東進(jìn)口禁止直行和右轉(zhuǎn)，北進(jìn)口允許右轉(zhuǎn)禁止左轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)相位圖如圖2：</p><p><b>　　圖2 第

11、二相位圖</b></p><p>　　第三相位是西進(jìn)口禁止直行和左轉(zhuǎn)，東進(jìn)口禁止直行允許右轉(zhuǎn)，北進(jìn)口允許左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)相位圖如圖3：</p><p><b>　　圖3 第三相位圖</b></p><p>　　我們這樣設(shè)計(jì)可以使每個進(jìn)口道都不存在沖突點(diǎn)，使得每個進(jìn)口道設(shè)計(jì)最合理，同時也滿足課程設(shè)計(jì)要求。</p><

12、;p>　　3.2 硬件設(shè)計(jì)部分</p><p>　　本次的交通管理與控制課程設(shè)計(jì)，我們利用AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)作為最主要部分進(jìn)行電路控制，用LED-GREEN作為綠燈，LED-RED作為紅燈，LED-YELLOW作為黃燈，使用7SEG-BCD數(shù)碼管對各個進(jìn)口道的通行時間進(jìn)行控制顯示。其中電路連接時為了使得電路圖看得清晰明了，我們沒有采用傳統(tǒng)的線路連接法，而是使用終端模式。下面對每部分進(jìn)行介紹：<

13、;/p><p><b>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)</b></p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)包括AT89C51單片機(jī)芯片，時鐘電路和復(fù)位電路。其中AT89C51單片機(jī)芯片是整個系統(tǒng)的核心，程序燒錄到芯片中，通過芯片控制電路；時鐘電路由一個晶振和兩個電容構(gòu)成，用于產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘；復(fù)位電路由一個電容、一個電阻和一個開關(guān)構(gòu)成，可以有上電復(fù)位、手動復(fù)位和看門狗復(fù)位。最小系統(tǒng)電路圖如圖4：

14、</p><p>　　圖4 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖</p><p><b>　　顯示電路</b></p><p>　　我們利用LED和7SEG-BCD數(shù)碼管對顯示電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)總設(shè)計(jì)圖如圖7：</p><p>　　圖5 LED示意圖圖6 7SEG-BCD數(shù)碼管示意圖</p><p>&l

15、t;b>　　圖5 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)圖</b></p><p>　　3.3 程序算法描述</p><p>　　3.3.1 延時算法</p><p>　　我們利用兩函數(shù)來設(shè)計(jì)延時算法，包括微妙函數(shù)和毫秒函數(shù)，程序如下：</p><p>　　void DelayUs2x(uchar t){ //微妙函數(shù)</p><

16、p>　　while(--t);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void DelayMS(uint t){//毫秒函數(shù)，延時t毫秒</p><p>　　while(t--){</p><p>　　DelayUs2x(245);</p><p>　　DelayUs

17、2x(245); </p><p>　　//時間運(yùn)算為：2*（2*245+5）=990us，約等于1 ms</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.3.2 相位設(shè)計(jì)算法</p><p>　　在設(shè)計(jì)交通信號燈函

18、數(shù)時，我們使用了switch…case…選擇分支，并且分6個分支，其中前3個case是用來設(shè)計(jì)相位，舉例說明程序如下：</p><p>　　case 1://第一相位</p><p><b>　　//初始化各端口</b></p><p>　　RED_WEST=1;YELLOW_WEST=1;</p><p>　　GRE

19、EN_LEFT_WEST=1;GREEN_STRIGHT_WEST=0;</p><p>　　RED_EAST=1;YELLOW_EAST=1;</p><p>　　GREEN_RIGHT_EAST=0;GREEN_STRIGHT_EAST=0;</p><p>　　RED_NORTH=0;YELLOW_NORTH=1;</p><p>　　

20、GREEN_RIGHT_NORTH=1;GREEN_LEFT_NORTH=1;</p><p>　　for(i=20;i>=0;i--){ //設(shè)計(jì)第一相位通行20秒</p><p>　　num_display(i); //調(diào)用顯示函數(shù)，從20顯示到0</p><p>　　DelayMS(1000); //延時1秒</p>&l

21、t;p>　　if(i==0){ //當(dāng)i的值為0</p><p><b>　　i=99;</b></p><p>　　break; </p><p>　　//退出for循環(huán)，避免數(shù)的回繞而無法退出for循環(huán)</p><p><b>　　}</b></p>&

22、lt;p><b>　　}</b></p><p>　　Operation_Type = 4; //轉(zhuǎn)到case4進(jìn)行黃燈閃爍</p><p><b>　　break;</b></p><p>　　3.3.3 黃燈閃爍算法</p><p>　　switch…case…選擇分支的后3個cas

23、e是用來設(shè)計(jì)3次黃燈閃爍，列舉其中一個，程序如下：</p><p>　　case 4: //進(jìn)行黃燈閃爍</p><p>　　if(Flash_Count%2==0) //當(dāng)Flash_Count為偶數(shù)是進(jìn)行閃爍</p><p>　　num_display(3-Flash_Count/2); //調(diào)用顯示函數(shù)，從3顯示到0<

24、;/p><p>　　GREEN_RIGHT_EAST=1;GREEN_STRIGHT_EAST=1; //初始化各端口</p><p>　　YELLOW_EAST=~YELLOW_EAST; //YELLOW_EAST取反</p><p>　　DelayMS(500); //延時0.5秒</p><p>　　if(

25、++Flash_Count!=7) //if判斷</p><p>　　return;//如果還未到7則回到case4開頭</p><p>　　Flash_Count=0;//將Flash_Count復(fù)位</p><p>　　Operation_Type=2;//轉(zhuǎn)到case2</p><p><b>

26、;　　break;</b></p><p>　　3.3.4 數(shù)碼管顯示算法</p><p>　　因?yàn)槲覀冞x用的是7SEG-BCD數(shù)碼管進(jìn)行顯示，其特點(diǎn)是管腳只有4個，可以直接和單片機(jī)芯片的管腳相連。又其是BCD數(shù)碼管，特點(diǎn)是直接給數(shù)碼管便可直接進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示。程序描述如下：</p><p>　　void num_display(uint num){

27、//7SEG-BCD顯示函數(shù)</p><p>　　uint a,b,c; //定義三個無符號整數(shù)</p><p>　　a=num/10; //a存的是十位數(shù)</p><p>　　b=num%10; //b存的是個位數(shù)</p><p><b>　　c=b;</b></p>

28、<p>　　a=a<<4; //a左移4位</p><p>　　c=c|a; //進(jìn)行或運(yùn)算，得到a和b的組合數(shù)</p><p>　　dataport=c; </p><p>　　//將c的值給P2端口，高4位的是十位數(shù)a的值，低4位的值是個位數(shù)b的值</p><p><b&g

29、t;　　}</b></p><p><b>　　4．運(yùn)行結(jié)果及分析</b></p><p>　　當(dāng)把設(shè)計(jì)好電路，并把程序裝載到單片機(jī)中，啟動電源后可以看到LED燈按照設(shè)計(jì)的相位開始點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管也在進(jìn)行數(shù)據(jù)的遞減，完全吻合程序設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　5．體會感想</b></p>&l

30、t;p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)，我受益匪淺，一方面是對學(xué)過的課內(nèi)知識的溫習(xí)和鞏固，一方面是鍛煉了我的動手能力、分析能力、寫作能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，再一方面是學(xué)會了使用proteus和keil這兩款軟件，為今后的學(xué)習(xí)做好了鋪墊。感謝XX老師，謝謝老師的講課和課設(shè)指導(dǎo)！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 吳兵，李曄等.交通管理與控

31、制[M].北京：人民交通出版社，2010.</p><p>　　[2] 袁俊泉．單片機(jī)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002.</p><p><b>　　任務(wù)分工</b></p><p>　　在本次課設(shè)中，我們的分工如下：XX負(fù)責(zé)課設(shè)報告的撰寫，XX和XX負(fù)責(zé)程序和電路圖的設(shè)計(jì)。</p><p><

32、b>　　附錄1</b></p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#define uchar unsigned char //類型重定義</p><p>　　#define uint unsigned int </p><p>　　#define dataport P2

33、 //定義P2端口</p><p>　　//定義西進(jìn)口交通燈的端口號</p><p>　　sbit RED_WEST=P0^0;</p><p>　　sbit YELLOW_WEST=P0^1;</p><p>　　sbit GREEN_LEFT_WEST=P0^2;</p><p>　　sbit GREE

34、N_STRIGHT_WEST=P0^3;</p><p>　　//定義東進(jìn)口交通燈的端口號</p><p>　　sbit RED_EAST=P0^4;</p><p>　　sbit YELLOW_EAST=P0^5;</p><p>　　sbit GREEN_RIGHT_EAST=P0^6;</p><p>　　sbi

35、t GREEN_STRIGHT_EAST=P0^7;</p><p>　　//定義北進(jìn)口交通燈的端口號</p><p>　　sbit RED_NORTH=P1^0;</p><p>　　sbit YELLOW_NORTH=P1^1;</p><p>　　sbit GREEN_RIGHT_NORTH=P1^2;</p><p

36、>　　sbit GREEN_LEFT_NORTH=P1^3;</p><p>　　uchar Flash_Count = 0; //閃爍計(jì)數(shù)變量</p><p>　　Operation_Type = 1; //操作類型變量</p><p>　　void num_display(uint num) {//7SEG-BCD顯示函數(shù)</p

37、><p>　　uint a,b,c; //定義三個無符號整數(shù)</p><p>　　a=num/10; //a存的是十位數(shù)</p><p>　　b=num%10; //b存的是個位數(shù)</p><p><b>　　c=b;</b></p><p>　　a=a<<4

38、; //a左移4位</p><p>　　c=c|a; //進(jìn)行或運(yùn)算，得到a和b的組合數(shù)</p><p>　　dataport=c;</p><p>　　//將c的值給P2端口，高4位的是十位數(shù)a的值，低4位的值是個位數(shù)b的值</p><p><b>　　}</b></p><

39、p>　　void DelayUs2x(uchar t){ //延時函數(shù)</p><p>　　while(--t);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void DelayMS(uint t){ //延時t毫秒</p><p>　　while(t--){</p>&l

40、t;p>　　DelayUs2x(245);</p><p>　　DelayUs2x(245); //時間運(yùn)算為：2*（2*245+5）=990us，約等于1 ms</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Traffic

41、_light() //交通信號燈函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint i;</b></p><p>　　switch(Operation_Type) { //switch選擇</p><p>

42、　　case 1: //第一相位</p><p><b>　　//初始化各端口</b></p><p>　　RED_WEST=1;YELLOW_WEST=1;</p><p>　　GREEN_LEFT_WEST=1;GREEN_STRIGHT_WEST=0;</p><p>　　R

43、ED_EAST=1;YELLOW_EAST=1;</p><p>　　GREEN_RIGHT_EAST=0;GREEN_STRIGHT_EAST=0;</p><p>　　RED_NORTH=0;YELLOW_NORTH=1;</p><p>　　GREEN_RIGHT_NORTH=1;GREEN_LEFT_NORTH=1;</p><p>

44、　　for(i=20;i>=0;i--){ //設(shè)計(jì)第一相位通行20秒</p><p>　　num_display(i); //調(diào)用顯示函數(shù)，從20顯示到0</p><p>　　DelayMS(1000); //延時1秒</p><p>　　if(i==0) { //當(dāng)i的值為0</p><p>

45、;<b>　　i=99;</b></p><p>　　break;//退出for循環(huán)，避免數(shù)的回繞而無法退出for循環(huán)</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　Operation_Type = 4; //轉(zhuǎn)到

46、case4進(jìn)行黃燈閃爍</p><p><b>　　break;</b></p><p>　　case 2: //第二相位</p><p><b>　　//初始化各端口</b></p><p>　　RED_WEST=1;YELLOW_WEST=1;</p><p&g

47、t;　　GREEN_LEFT_WEST=0;GREEN_STRIGHT_WEST=0;</p><p>　　RED_EAST=0;YELLOW_EAST=1;</p><p>　　GREEN_RIGHT_EAST=1;GREEN_STRIGHT_EAST=1;</p><p>　　RED_NORTH=1;YELLOW_NORTH=1;</p><

48、p>　　GREEN_RIGHT_NORTH=0;GREEN_LEFT_NORTH=1;</p><p>　　for(i=25;i>=0;i--){ //設(shè)計(jì)第二相位通行25秒</p><p>　　num_display(i); //調(diào)用顯示函數(shù)，從25顯示到0</p><p>　　DelayMS(1000); //延時1秒<

49、;/p><p><b>　　if(i==0){</b></p><p><b>　　i=99;</b></p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}&

50、lt;/b></p><p>　　Operation_Type = 5; //跳到case5進(jìn)行黃燈閃爍</p><p><b>　　break;</b></p><p>　　case 3: //第三相位</p><p><b>　　//初始化各端口</b></p&g

51、t;<p>　　RED_WEST=0;YELLOW_WEST=1;</p><p>　　GREEN_LEFT_WEST=1;GREEN_STRIGHT_WEST=1;</p><p>　　RED_EAST=1;YELLOW_EAST=1;</p><p>　　GREEN_RIGHT_EAST=0;GREEN_STRIGHT_EAST=1;</p&

52、gt;<p>　　RED_NORTH=1;YELLOW_NORTH=1;</p><p>　　GREEN_RIGHT_NORTH=0;GREEN_LEFT_NORTH=0;</p><p>　　for(i=30;i>=0;i--){ //設(shè)計(jì)第三相位通行30秒</p><p>　　num_display(i); //調(diào)用顯示函

53、數(shù)，從30顯示到0</p><p>　　DelayMS(1000); //延時1秒</p><p><b>　　if(i==0){</b></p><p><b>　　i=99;</b></p><p><b>　　break;</b></p><p&

54、gt;<b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　Operation_Type = 6; //跳到case6進(jìn)行黃燈閃爍</p><p><b>　　break;</b></p><p>　　case 4: //進(jìn)行

55、黃燈閃爍</p><p>　　if(Flash_Count%2==0) //當(dāng)Flash_Count為偶數(shù)是進(jìn)行閃爍</p><p>　　num_display(3-Flash_Count/2); //調(diào)用顯示函數(shù)，從3顯示到0</p><p>　　GREEN_RIGHT_EAST=1;GREEN_STRIGHT_EAST=1; //初始化各端

56、口</p><p>　　YELLOW_EAST=~YELLOW_EAST; //YELLOW_EAST取反</p><p>　　DelayMS(500); //延時0.5秒</p><p>　　if(++Flash_Count!=7) //if判斷</p><p>　　return; //如果還未到7

57、則回到case4開頭</p><p>　　Flash_Count=0; //將Flash_Count復(fù)位</p><p>　　Operation_Type=2; //轉(zhuǎn)到case2</p><p><b>　　break;</b></p><p>　　case 5: <

58、/p><p>　　if(Flash_Count%2==0)</p><p>　　num_display(3-Flash_Count/2);</p><p>　　GREEN_LEFT_WEST=1;GREEN_STRIGHT_WEST=1;</p><p>　　YELLOW_WEST=~YELLOW_WEST; //YEL

59、LOW_WEST取反</p><p>　　DelayMS(500);</p><p>　　if(++Flash_Count!=7) </p><p><b>　　return;</b></p><p>　　Flash_Count=0;</p><p>　　Operation_Type=3;

60、 //轉(zhuǎn)到case3</p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　case 6:</b></p><p>　　if(Flash_Count%2==0)</p><p>　　num_display(3-Flash_Count/2);</p>&

61、lt;p>　　GREEN_RIGHT_NORTH=1;GREEN_LEFT_NORTH=1;</p><p>　　YELLOW_NORTH=~YELLOW_NORTH; //YELLOW_NORTH取反</p><p>　　DelayMS(500);</p><p>　　if(++Flash_Count!=7) </p><p>&l

62、t;b>　　return;</b></p><p>　　Flash_Count=0;</p><p>　　Operation_Type=1; //轉(zhuǎn)到case1</p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b></p>

63、;<p><b>　　}</b></p><p>　　void main()//主函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(1) //死循環(huán)</p><p><b>　　{</b></p>