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1、<p><b> 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</b></p><p> 基于單片機(jī)的智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p> 系 別:電子與電氣工程系 </p><p> 專 業(yè):電子信息工程 </p><p> 班 級(jí):
2、 </p><p> 學(xué) 號(hào): </p><p> 學(xué)生姓名: </p><p> 指導(dǎo)教師:xx 職稱:副教授 </p><p> 2012年5月31日</p><p><b
3、> 教務(wù)處制</b></p><p> 基于單片機(jī)的智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b> 摘要</b></p><p> 交通控制系統(tǒng)是近現(xiàn)代社會(huì)隨著物流、出行等交通發(fā)展產(chǎn)生的一套獨(dú)特的公共管理系統(tǒng)。要保證高效安全的交通秩序,除了制定一系列的交通規(guī)則,還必須通過(guò)一定的科技手段加以實(shí)現(xiàn)。本文在對(duì)目前交通控制進(jìn)
4、行深入分析的基礎(chǔ)上,運(yùn)用檢測(cè)傳感、實(shí)時(shí)調(diào)整智能化控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù),將傳感器監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)調(diào)整車輛通行時(shí)間的算法與單片機(jī)控制作用相結(jié)合,提出了基于單片機(jī)的交通控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。 </p><p> 8051單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)由8051單片機(jī)、交通燈顯示、LED倒計(jì)時(shí)、車流量檢測(cè)及調(diào)整、違規(guī)檢測(cè)、緊急處理、時(shí)間模式手動(dòng)設(shè)置等模塊組成。系統(tǒng)除基本交通燈功能外,還具有通行時(shí)間手動(dòng)設(shè)置、可倒計(jì)時(shí)顯示、急車強(qiáng)行通過(guò)、車流量檢
5、測(cè)及調(diào)整、交通異常狀況判別及處理等相關(guān)功能。理論證明該系統(tǒng)能夠簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、有效地疏導(dǎo)交通,提高交通路口的通行能力。 </p><p> 本設(shè)計(jì)主要做了如下幾方面的工作:一是確定系統(tǒng)交通控制的總體設(shè)計(jì),包括,十字路口具體的通行禁行方案設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)應(yīng)擁有的各項(xiàng)功能,二是進(jìn)行傳感器的硬件電路、顯示電路等的設(shè)計(jì)和基本功能要求。</p><p> 關(guān)鍵詞:交通控制;傳感檢測(cè);AT89C51/AT
6、89S51;恒流二極管;倒計(jì)時(shí)顯示</p><p> Based on single chip microcomputer intelligent traffic control system design</p><p><b> ABSTRACT</b></p><p> Traffic control system is a mod
7、ern society with logistics, travel etc of traffic development a unique set of public management system. To ensure the effective safety traffic, except for a series of traffic rules, still must through certain technologic
8、al means to achieve. Based on analysis of traffic control, based on real-time detection sensor, adjust the implementation technology of intelligent control, real-time monitoring, sensor adjust vehicles time algorithm and
9、 single-chip microcomputer co</p><p> The 8051 microcontroller control system consists of the traffic lights display, 8051 monolithic integrated circuits, and LED the countdown, traffic violation detection,
10、 emergency adjustment, manual mode, time as modules. In addition to the basic traffic function outside, still have time to manually set, can pass the countdown, car that forced through traffic, inspection and </p>
11、<p> adjustment, transportation and processing abnormal discriminant functions. Theory shows that the system can simple, economic and effective relieves traffic, improve the crossroads capacity. </p><p&
12、gt; This design mainly do the following aspects: one is the work of the traffic control system design, including the crossroads, specific design and system should be restricted with each function, two is that the sensor
13、, the hardware circuit design of the circuit and the basic function and requirement.</p><p> Key words: traffic control;sensing detection; AT89C51/AT89S51;display and countdown</p><p><b>
14、 目 錄</b></p><p><b> 1 前言1</b></p><p> 1.1 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的選題背景和現(xiàn)實(shí)意義1</p><p> 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其發(fā)展2</p><p> 1.3 交通控制存在的問(wèn)題2</p><p> 1.4 單片機(jī)
15、交通控制系統(tǒng)主要研究的內(nèi)容3</p><p> 2 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)4</p><p> 2.1 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的通行方案設(shè)計(jì)(共設(shè)計(jì)了兩套模型)4</p><p> 2.2 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的功能要求5</p><p> 2.2.1 倒計(jì)時(shí)顯示5</p><p> 2.2.2 車流
16、量檢測(cè)及調(diào)整5</p><p> 2.2.3緊急處理6</p><p> 2.3 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理6</p><p> 3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)7</p><p> 3.1 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介7</p><p> 3.1.1 AT89C51單片機(jī)的主要特性7</p>
17、;<p> 3.1.2 主要引腳功能8</p><p> 3.1.3 MCS—51的中斷源11</p><p> 3.2 系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成11</p><p> 3.3 系統(tǒng)電路其它硬件介紹12</p><p> 3.3.1 八段LED數(shù)碼管12</p><p> 3.3.2 步
18、進(jìn)電機(jī)13</p><p> 3.3.3 ULN200314</p><p> 3.3.4 車流量檢測(cè)電路15</p><p> 4 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)16</p><p> 4.1 程序主體設(shè)計(jì)功能16</p><p> 4.2 定時(shí)器原理17</p><p> 4.3
19、 最終模擬仿真結(jié)果17</p><p><b> 結(jié)論19</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)20</b></p><p><b> 附錄21</b></p><p><b> 致謝32</b></p><p&
20、gt;<b> 1 前言</b></p><p> 1.1 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的選題背景和現(xiàn)實(shí)意義</p><p> 英國(guó)工程師納伊特于1868年,在倫敦某街口安裝了第一臺(tái)煤油驅(qū)動(dòng)的紅綠兩色“交通信號(hào)燈”,控制交叉路口馬車的通行。1914年,美國(guó)的芝加哥和紐約出現(xiàn)了電力驅(qū)動(dòng)的交通信號(hào)燈,其功能已經(jīng)與現(xiàn)在的信號(hào)燈相差無(wú)幾。到了1926年,第一個(gè)利用自動(dòng)化的控制器實(shí)
21、現(xiàn)信號(hào)控制的交通燈,在英國(guó)首次出現(xiàn)和使用,標(biāo)志著城市交通進(jìn)入了自動(dòng)控制的階段。 </p><p> 20世紀(jì)30年代,車輛感應(yīng)式信號(hào)控制器在美國(guó)、英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家出現(xiàn),以氣動(dòng)橡皮管作為檢測(cè)器的主要材料。車輛感應(yīng)控制器的特點(diǎn)是:能根據(jù)測(cè)量所得的交通流量,調(diào)整綠燈時(shí)間的長(zhǎng)短,使綠燈時(shí)間更有效地被利用,減少車輛在交叉口的時(shí)間延誤,其靈活性大大增強(qiáng)。在此基礎(chǔ)上,雷達(dá)、光電、微波、環(huán)形線圈以及紅外等檢測(cè)器相繼問(wèn)世。當(dāng)今在
22、道路交通自動(dòng)控制、監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,環(huán)形線圈車輛檢測(cè)器應(yīng)用最為廣泛。在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家,超聲波檢測(cè)器也逐步應(yīng)用。 </p><p> 計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn),實(shí)現(xiàn)了以一個(gè)城市或者更大地域的交通總體控制系統(tǒng)。加拿大多倫多市在1964年建立了一套由IBM650型計(jì)算機(jī)控制的交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),成為世界上首個(gè)利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)城市交通自動(dòng)控制的城市,使得道路交通控制技術(shù)的發(fā)展達(dá)到了一個(gè)新的高度。 </p>
23、<p> 道路交通信號(hào)控制系統(tǒng)在其近百年的發(fā)展歷程中,經(jīng)歷了固定配時(shí)到靈活配時(shí),手動(dòng)到自動(dòng),單點(diǎn)控制到干線控制,無(wú)感應(yīng)控制到有感應(yīng)控制,區(qū)域控制到網(wǎng)絡(luò)控制等幾個(gè)階段。 </p><p> 交通關(guān)系著人們對(duì)于財(cái)產(chǎn),安全和時(shí)間相關(guān)的利益。具有優(yōu)良科學(xué)的交通控制技術(shù)對(duì)資源物流和人們出行都是十分有價(jià)值的,因此交通控制技術(shù)的研究和發(fā)展有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。</p><p> 1
24、.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其發(fā)展 </p><p> 當(dāng)前世界廣泛使用的、最具代表性的城市道路交通信號(hào)控制系統(tǒng)有英國(guó)的TRANSYT與SCOOTS交通控制系統(tǒng)和澳大利亞的SCATS系統(tǒng)。目前美國(guó)的許多大學(xué)和研制機(jī)構(gòu),都在研制自適應(yīng)交通信號(hào)控制系統(tǒng),其中美國(guó)亞利桑那大學(xué)研制的RHODES最具代表性。</p><p> 我國(guó)交通領(lǐng)域的發(fā)展起步比較晚,基本是從新中國(guó)建國(guó)之后,隨著各方面的條件的成
25、熟以及社會(huì)發(fā)展的要求,才建立及健全交通系統(tǒng)的。城市交通是一個(gè)高度綜合而又復(fù)雜的問(wèn)題,必須從政策,機(jī)構(gòu),體質(zhì),管理,收費(fèi)價(jià)格,基礎(chǔ)設(shè)施和投資各個(gè)方面同時(shí)入手解決。我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的高速發(fā)展使得社會(huì)對(duì)交通的需求急劇增加,也對(duì)此提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此我國(guó)城市發(fā)展的規(guī)劃,建設(shè)以及運(yùn)行,在廣泛借鑒和吸取國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上應(yīng)當(dāng)建立并完善適合我國(guó)國(guó)情的城市交通系統(tǒng)。</p><p> 1.3 交通控制存在的問(wèn)題 <
26、/p><p> 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,汽車數(shù)量也在迅速的猛增,大中型城市的城市交通,正面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn),從而導(dǎo)致交通問(wèn)題日益嚴(yán)重,其主要表現(xiàn)如下:交通事故頻發(fā),對(duì)人類生命安全造成極大威脅;交通擁堵嚴(yán)重,導(dǎo)致出行時(shí)間增加,能源消耗加大;空氣污染和噪聲污染程度日益加深等。日常的交通堵塞成為人們司空見(jiàn)慣而又不得不忍受的問(wèn)題,在這種背景下,結(jié)合我國(guó)城市道路交通的實(shí)際情況,開(kāi)發(fā)出真正適合我們自身特點(diǎn)的智能信號(hào)燈控制系統(tǒng)已經(jīng)
27、成為當(dāng)前的主要任務(wù)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,利用單片機(jī)技術(shù)對(duì)交通燈進(jìn)行智能化管理,已成為目前廣泛采用的方法。</p><p> 國(guó)內(nèi)的交通燈一般設(shè)在十字路門,主要采用紅、綠、黃三種顏色作為指示燈,再加上倒計(jì)時(shí)的顯示器來(lái)控制車輛的運(yùn)行。對(duì)于一般情況下的安全行車,車輛分流尚能發(fā)揮作用,但根據(jù)實(shí)際行車過(guò)程中出現(xiàn)的情況,還存在很多缺點(diǎn),比如車道的車輛輪流放行時(shí)間相同且固定、沒(méi)有考慮特殊車輛(如救護(hù)車、消防車)通過(guò)時(shí)的應(yīng)急措
28、施等。</p><p> 基于傳統(tǒng)交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)于死板,紅綠燈交替是間過(guò)于程式化的缺點(diǎn),智能交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就更顯示出了它的研究意義,它能根據(jù)道路交通擁護(hù),交叉路口經(jīng)常出現(xiàn)擁堵的情況。利用單片機(jī)控制技術(shù).提出了軟件和硬件設(shè)計(jì)方案,能夠?qū)崿F(xiàn)道路的最大通行效率。</p><p> 1.4 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)主要研究的內(nèi)容 </p><p> 基于整個(gè)交通
29、控制系統(tǒng)的發(fā)展情況,本設(shè)計(jì)主要進(jìn)行如下方面的研究:用智能,集成,且功能強(qiáng)大的單片機(jī)芯片為控制中心,設(shè)計(jì)出一套十字路口的交通控制系統(tǒng),以指揮該路口的實(shí)時(shí)通行狀態(tài)。 </p><p> 本設(shè)計(jì)主要做了如下幾方面的工作: </p><p> 一是確定系統(tǒng)交通控制的總體設(shè)計(jì),包括,十字路口具體的通行禁行方案設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)應(yīng)擁有的各項(xiàng)功能,在這里,本設(shè)計(jì)除了有信號(hào)燈狀態(tài)控制能實(shí)現(xiàn)基本的交通功能,還
30、增加了倒計(jì)時(shí)顯示提示,基于實(shí)際情況,又要求了對(duì)車流量檢測(cè)及自調(diào)整模擬功能,違規(guī)檢測(cè)及處理,緊急狀況處理和鍵盤可設(shè)置等強(qiáng)大功能。 </p><p> 二是進(jìn)行智能傳感器的硬件電路,顯示電路等的設(shè)計(jì)對(duì)各器件的選擇及連接,大體分配各個(gè)器件及模塊的基本功能要求。 </p><p> 三是進(jìn)行軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì),對(duì)于本系統(tǒng),本人采用單片機(jī)C語(yǔ)言程序編寫和proteus硬件模擬仿真,對(duì)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)
31、和工作情況做了充足的研究,了解定時(shí)器,中斷以及延時(shí)原理,總體上完成了軟件的編寫和硬件的模擬仿真。</p><p> 2 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</p><p> 2.1 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的通行方案設(shè)計(jì)(共設(shè)計(jì)了兩套模型)</p><p> 本次設(shè)計(jì)中,共設(shè)計(jì)了兩種交通模型,并可根據(jù)客觀需求進(jìn)行切換。</p><p><b&g
32、t; 交通燈模型一:</b></p><p> 圖2.1(交通燈模型一)</p><p><b> 交通燈模型二:</b></p><p> 圖2.2(交通燈模型二)</p><p> 2.2 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的功能要求</p><p> 本設(shè)計(jì)能模擬基本的交通控制系統(tǒng),
33、用紅綠黃燈表示禁行,通行和等待的信號(hào)發(fā)生,還能進(jìn)行倒計(jì)時(shí)顯示,車流量檢測(cè)及調(diào)整,交通違規(guī)處理和緊急處理等功能。 </p><p> 2.2.1 倒計(jì)時(shí)顯示 </p><p> 倒計(jì)時(shí)顯示可以提醒駕駛員在信號(hào)燈燈色發(fā)生改變的時(shí)間、在“停止”和“通過(guò)”兩者間作出合適的選擇。駕駛員和行人普遍都愿意選擇有倒計(jì)時(shí)顯示的信號(hào)控制方式,并且認(rèn)為有倒計(jì)時(shí)顯示的路口更安全。倒計(jì)時(shí)顯示是用來(lái)減少駕駛員在信
34、號(hào)燈色改變的關(guān)鍵時(shí)刻做出復(fù)雜判斷的1種方法,它可以提醒駕駛員燈色發(fā)生改變的時(shí)間,幫助駕駛員在“停止”和“通過(guò)”兩者間作出合適的選擇 。 </p><p> 2.2.2 車流量檢測(cè)及調(diào)整 </p><p> 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的蓬勃發(fā)展,城市人口和機(jī)動(dòng)車擁有量在急劇增長(zhǎng),交通流量日益加大,交通擁擠堵塞現(xiàn)象日趨嚴(yán)重,交通事故時(shí)有發(fā)生。車輛檢測(cè)器作 為智能交通系統(tǒng)的基本組成部分,在智能交通系統(tǒng)
35、中占有重要的地位?,F(xiàn)階段,車輛檢測(cè)器檢測(cè)方式有很多,各有其優(yōu)缺點(diǎn),如紅外線檢測(cè)器、地磁檢測(cè)器、機(jī)械壓電檢測(cè)器,磁頻檢測(cè)器、波頻檢測(cè)器、視頻檢測(cè)器等。一般車流量檢測(cè)器采用傳感器+單片機(jī)+外圍器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。 而且,目前國(guó)內(nèi)使用的紅綠燈都是固定的紅綠燈時(shí)間,并自動(dòng)切換。紅燈時(shí)間和綠燈時(shí)間,是根據(jù)道口東西向和南北向的車流量,利用統(tǒng)計(jì)方法確定的。交通警察不斷觀察十字路口的兩個(gè)方向,根據(jù)車輛密度和流速?zèng)Q定是否切換紅綠燈,以保證最佳的道路交通控制狀態(tài)。
36、 </p><p> 2.2.3緊急處理 </p><p> 交通路口出現(xiàn)緊急狀況在所難免,如特大事件發(fā)生,救護(hù)車等急行車通過(guò)等,我們都必須盡量允許其暢通無(wú)阻,畢竟在這種情況下是分秒必爭(zhēng)的,時(shí)時(shí)刻刻關(guān)系著公共財(cái)產(chǎn)安全,個(gè)人生死攸關(guān)等。由此在交通控制中增設(shè)禁停按鍵,就可達(dá)到想此目的。 </p><p> 2.3 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理 </p&
37、gt;<p> 單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng),可用單片機(jī)直接控制信號(hào)燈的狀態(tài)變化,基本上可以指揮交通的具體通行,當(dāng)然,接入LED數(shù)碼管就可以顯示倒計(jì)時(shí)以提醒行使者,更具人性化。本系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上,加入了違規(guī)檢測(cè)電路和車流量檢測(cè)電路為單片機(jī)采集數(shù)據(jù),單片機(jī)對(duì)此進(jìn)行具體處理,及時(shí)調(diào)整控制指揮,為了超越視覺(jué)指揮的局限性,同時(shí)接上蜂鳴器,在聽(tīng)覺(jué)上加強(qiáng)了指揮提醒作用。</p><p> 圖2.3 系統(tǒng)的總體框圖
38、</p><p> 圖3.1 AT89C51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖</p><p> 3.1.2 主要引腳功能</p><p> 圖3.2 AT89C51引腳圖</p><p><b> VCC:電源電壓</b></p><p><b> GND:接地</b>
39、;</p><p> P0口:P0口是一組8位雙向I/0口。P0口即可作地址/數(shù)據(jù)總線使用,又可以作為通用的I/O口使用。當(dāng)CPU訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí),P0口分時(shí)先作低8位地址總線,后作雙向數(shù)據(jù)總線,此時(shí),P0口就不能再作I/O口使用了。在訪問(wèn)期間激活要使用上拉電阻。</p><p> P1口:Pl 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8準(zhǔn)位雙向I/O口,P1作為通用的I/O口使用。</p>
40、<p> P2 口:P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位準(zhǔn)雙向I/O 口,P2即可作為通用的I/O口使用,也可以作為片外存儲(chǔ)器的高8位地址總線,與P0口配合,組成16位片外存儲(chǔ)器單元地址。</p><p> P3 口:P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位準(zhǔn)雙向I/0 口。P3 口除了作為通用的I/O口使用之外,每個(gè)引腳還具有第二功能,具體分配如表3.1</p><p>
41、 3.1.3 MCS—51的中斷源</p><p> 8051有5個(gè)中斷源,它們是兩個(gè)外中斷INT0(P3.2)和INT1(P3.3)、兩個(gè)片內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器溢出中斷TF0和TF1,一個(gè)是片內(nèi)串行口中斷TI或RI,這幾個(gè)中斷源由TCON和SCON兩個(gè)特殊功能寄存器進(jìn)行控制,其中5個(gè)中斷源的程序入口地址如表3.2所示:</p><p> 表3.2中斷源程序入口:</p>
42、<p> 3.2 系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成 </p><p> 本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心,組成一個(gè)集車流量采集、處理、自動(dòng)控制為一身的閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電路由車流量檢測(cè)電路、單片機(jī)、違規(guī)檢測(cè)電路,狀態(tài)燈,LED顯示,按鍵,蜂鳴器組成。其具體的硬件電路總圖如圖3.3所示。</p><p> 圖3.3 總體設(shè)計(jì)電路圖</p><p> 其中P0用于送顯兩片L
43、ED數(shù)碼管(數(shù)碼管段控制),P2.0,P2.1用于控制數(shù)碼管位控制,P2.5,P2.6,P2.7用于控制紅綠黃發(fā)光二極管,P3.1,P3.2,P3.3,P3.4用于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制XTAL1和XTAL2接入晶振時(shí)鐘電路,RESET引腳接上復(fù)位電路,P3.3即INT1接違規(guī)檢測(cè)電路和P3.2即INT0接緊停/東西時(shí)間設(shè)置鍵J,P1.1,P1.2接車流量檢測(cè)電路,P1.0交通意外緊急按鍵,P1.4 接蜂鳴器。P1.5交通燈模型1,P1.6交通燈
44、模型2,P1.7整個(gè)交通燈系統(tǒng)進(jìn)行初始化,P1.3車輛闖紅燈。</p><p> 3.3 系統(tǒng)電路其它硬件介紹</p><p> 3.3.1 八段LED數(shù)碼管 </p><p> LED(Light Emitting Diode),發(fā)光二極管,它是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件, </p><p> 可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)
45、體的晶片,晶片的一端是負(fù)極,另一端連接電源的正極,使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹(shù)脂封裝起來(lái)。當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候,電子和空穴就會(huì)被推向量子阱,在量子阱內(nèi)電子跟空穴復(fù)合,然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量,這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長(zhǎng)也就是光的顏色,是由形成P-N結(jié)的材料決定的。 </p><p> LED顯示屏作為大型顯示設(shè)備的一種,具有亮度高、價(jià)格低、壽命長(zhǎng)、維護(hù) </p><p>
46、 簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,分為七段和八段兩種形式,也有共陽(yáng)和共陰之分。以八段共陽(yáng)管為例,它有8個(gè)發(fā)光二極管(比七段多一個(gè)發(fā)光二極管, 用來(lái)顯示sP,即點(diǎn)),每個(gè)發(fā)光二極管的陰極連在一起。這樣,一個(gè)LED數(shù)碼管就有1根位選線和8根段選線,要想顯示一個(gè)數(shù)值,就要分別對(duì)它們的高低電平來(lái)加以控制。為方便起見(jiàn),本文主要討論共陽(yáng)八段LED數(shù)碼顯示管,其他類形的顯示管與其類似。</p><p> 圖3.4 LE
47、D數(shù)碼管</p><p> LED 燈的顯示原理:通過(guò)同名管腳上所加電平的高低來(lái)控制發(fā)光二極管是否點(diǎn)亮而顯示不同的字形,如 dp,g,f,e,d,c,b,a全亮顯示為8,采用共陽(yáng)極連接驅(qū)動(dòng)代碼,代碼表如下表3.3所示。</p><p><b> 下所示:</b></p><p> 圖3.5步進(jìn)電機(jī)原理示意圖</p><
48、p> 表3.4 四相雙四拍脈沖驅(qū)動(dòng)表</p><p> 3.3.3 ULN2003</p><p> ULN是集成達(dá)林頓管IC,內(nèi)部還集成了一個(gè)消線圈反電動(dòng)勢(shì)的二極管,可用來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器。它是雙列16腳封裝,NPN晶體管矩陣,最大驅(qū)動(dòng)電壓=50V,電流=500mA,輸入電壓=5V,適用于TTL COMS,由達(dá)林頓管組成驅(qū)動(dòng)電路。ULN2003是一個(gè)非門電路,包含7個(gè)單元,但獨(dú)每個(gè)
49、單元驅(qū)動(dòng)電流最大可達(dá)350mA.資料的最后有引用電路,9腳可以懸空。 比如1腳輸入,16腳輸出,你的負(fù)載接在VCC與16腳之間,不用9腳。</p><p> ULN2003的作用:ULN2003是大電流驅(qū)動(dòng)陣列, 可直接驅(qū)動(dòng)繼電器等負(fù)載,多用于單片機(jī)等控制電路中。其具有工作電壓高、電流增益高、帶負(fù)載能力強(qiáng)、溫度范圍寬等特點(diǎn),適應(yīng)于要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。</p><p> 4 系統(tǒng)軟
50、件程序的設(shè)計(jì)</p><p> 4.1 程序主體設(shè)計(jì)功能</p><p><b> 模型一主要功能:</b></p><p> 初始化時(shí),東西南北電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),分別控制各通道車輛的通行。</p><p> 初始化后,東方向紅燈亮60s,南方向綠燈亮20s,西方向紅燈亮20s,北方向紅燈亮40s;當(dāng)南方向綠燈亮20s,
51、西方向紅燈亮20s后,南西方向電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),南方向禁止通行,紅燈亮60s,西方向通道放行,綠燈亮20s。此時(shí),東方向紅燈剩40s,北方向紅燈剩20s;當(dāng)西方向綠燈亮20s,北方向紅燈亮20s后,西北方向電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),西方向禁止通行,紅燈亮60s,北方向通道放行,綠燈亮20s。此時(shí),東方向紅燈剩20s,南方向紅燈剩40s;當(dāng)北方向綠燈亮20s,東方向紅燈亮20s后,北東方向電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),北方向禁止通行,紅燈亮60s,東方向通道放行,綠燈亮20s。此時(shí)
52、,南方向紅燈剩20s,西向紅燈剩20s;如此依次循環(huán)(其模型見(jiàn)圖一)。</p><p> 當(dāng)發(fā)生意外事故時(shí),東西南北方向電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),禁止各通道車輛通行,當(dāng)事故處理完畢后,按初始化鍵重新開(kāi)始工作。</p><p><b> 模型二主要功能:</b></p><p> 初始化時(shí),東西南北電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),分別控制各通道車輛的通行。</p>
53、<p> 初始化后,東西方向紅燈亮,南北方向綠燈亮。</p><p> 延遲30s后,東西南北電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),分別控制各通道車輛的通行,完畢后,東西方向綠燈亮,南北方向紅燈亮。</p><p> 延遲30s后,東西南北電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),分別控制各通道車輛的通行,完畢后,南北方向綠燈亮,東西方向紅燈亮。如此依次循環(huán)。</p><p> 當(dāng)發(fā)生意外事故時(shí),東西南北
54、方向電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),禁止各通道車輛通行,當(dāng)事故處理完畢后,按初始化鍵重新開(kāi)始工作。</p><p> 當(dāng)東西方向車流量較大時(shí),可以增加?xùn)|西方向綠燈的時(shí)間或減少東西方向紅燈的時(shí)間;當(dāng)南北方向車流量較大時(shí),可以增加南北方向綠燈的時(shí)間或減少南北方向紅燈的時(shí)間(其模型見(jiàn)圖2.2)。</p><p><b> 4.2 定時(shí)器原理</b></p><p>
55、 定時(shí)器的實(shí)質(zhì)就是一個(gè)16位的加1計(jì)數(shù)器,對(duì)不同的脈沖源進(jìn)行計(jì)數(shù),每來(lái)一個(gè)脈沖就進(jìn)行加1計(jì)數(shù)。當(dāng)加滿溢出時(shí),就會(huì)向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求。對(duì)其送不同的初值,就可以改變加滿溢出的計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)。因此,我們可以把計(jì)數(shù)器計(jì)滿溢出的值設(shè)定為M,初值設(shè)定為TC ,則計(jì)數(shù)值C=M-TC。計(jì)數(shù)值并不是目的,目的是時(shí)間值,設(shè)計(jì)1次的時(shí)間,即定時(shí)器計(jì)數(shù)脈沖的周期為T0,它是單片機(jī)系統(tǒng)主頻周期的12倍,設(shè)要求的時(shí)間值為T,則有C=T/T0。計(jì)算通式變?yōu)椋篢=(M
56、-TC)T0模值和計(jì)數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式0時(shí)M為8192;在方式1時(shí)M的值為65536;在方式2和3為256。就此可以算出各種方式的最大延時(shí)。如單片機(jī)的主脈沖頻率為12MHZ,經(jīng)過(guò)12分頻后,若采用方式0最大延時(shí)只有8.129毫秒,采用方式1最大延時(shí)也只有65.536毫秒。這就是為什么掃描周期為50ms的原因,若使用軟件則會(huì)耽擱程序流程,顯然不可行。相反,時(shí)間計(jì)時(shí)方面卻不可能 只用計(jì)數(shù)器,因?yàn)轱@然1秒鐘已經(jīng)超過(guò)了計(jì)數(shù)器的最大定時(shí)間,
57、所以我們還必須采用定時(shí)器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個(gè)問(wèn)題。</p><p> 4.3 最終模擬仿真結(jié)果</p><p><b> 結(jié)論</b></p><p> 交通燈控制在交通運(yùn)輸領(lǐng)域有著非常重要的作用。本文完成了基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與模擬。包括通行方案的設(shè)計(jì),系統(tǒng)的硬件開(kāi)發(fā)、軟件編程與仿真調(diào)試等。在論文完成過(guò)程中,主要做
58、的工作有: </p><p> 確定交通系統(tǒng)具體的通行方案,規(guī)定東西向和南北向車輛的行止?fàn)顟B(tài)和時(shí)間分配,以及要求其他多功能的實(shí)現(xiàn)。 </p><p> 以ATMEL公司的AT89C51單片機(jī)為核心進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì),輸入包括:車流量,按鍵狀態(tài)和違規(guī)處理;輸出控制交通信號(hào)燈亮滅狀態(tài)及時(shí)間,以及LED數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示。 </p><p> 在車流量檢測(cè)系統(tǒng)中采用模糊
59、控制方法,這需要知道被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行清晰化,具體化。因此,必須實(shí)施調(diào)查確定車流量少,中,多所要求的具體數(shù)量,然后經(jīng)過(guò)單片機(jī)控制器的相關(guān)算法及處理確定紅綠燈亮滅時(shí)間。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> 【1】張毅坤.單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社,1998.</p><p> 【2】雷麗
60、文.微機(jī)原理與接口技術(shù).電子工業(yè)出版社,1997 </p><p> 【3】李鴻恩,熊國(guó)奎.?dāng)?shù)字電子技術(shù).重慶大學(xué)出版社,1994 </p><p> 【4】吳黎明, 王桂棠,洪添勝,等.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù).科學(xué)出版社,2005. </p><p> 【5】韓克,柳秀山,等電子技能與EDA 技術(shù).暨南大學(xué)出版社, 2004. </p><
61、p> 【6】張毅坤.單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社,1998 </p><p> 【7】胡宴如.模擬電子技術(shù).高等教育出版社,2004 </p><p> 【8】房小翠.單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù).國(guó)防工業(yè)出版社,1999</p><p> 【9】付家才.單片機(jī)控制工程實(shí)踐技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社,2004</p><p&
62、gt; 【10】潘新民.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù).人民郵電出版社,1999</p><p> 【11】]曹國(guó)華.單片機(jī)原理及接口技術(shù).西安電子科技大學(xué)出版社,2004</p><p> 【12】吳仲城.傳感器的發(fā)展方向-網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器.電子技術(shù)應(yīng)用,2001</p><p> 【13】彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo).高等教育出版社,1997</p>
63、<p> 【14】胡漢才.單片機(jī)原理及接口技術(shù).清華大學(xué)出版社,1996</p><p> 【15】RD.Middlebrook, Small-Signal Modeling of Pulse-Width Modulated Switched-Mode PowerConverters,Proceedings of the IEEE,1988. </p><p><b&g
64、t; 附錄</b></p><p><b> 本設(shè)計(jì)程序代碼:</b></p><p> #include <AT89X51.H></p><p> #define unint unsigned int</p><p> #define unchar unsigned char</
65、p><p> int redTime,greenTime,shi,ge,model_run_flag=1;</p><p> unint displayflag,motorflag,soundflag=0,time1_count_1s,</p><p> time1_count_3s,time2_count_1s,time2_count_100ms,i;</
66、p><p> unint trafficModel=0,changeRedTime=29,changeGreenTime=30;</p><p> unchar code table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,</p><p> 0x80,0x90};</p><p> unch
67、ar code F_Rotation[4]={0x0c,0x18,0x12,0x06};//雙向通電正轉(zhuǎn)表格</p><p> unchar code R_Rotation[4]={0x12,0x18,0x0c,0x06};//雙向通電反轉(zhuǎn)表格</p><p> void delay(unint z);</p><p> void init();</p&
68、gt;<p> void init2();</p><p> void run();</p><p> void run2();</p><p> void display_run(unint display,unchar shi,unchar ge);</p><p> void main()</p>
69、<p><b> { </b></p><p><b> while(1){</b></p><p> if(trafficModel==0){</p><p><b> init();</b></p><p> while(model_run_flag)
70、</p><p><b> { </b></p><p><b> run();</b></p><p><b> }</b></p><p> }else if(trafficModel==1){</p><p><b> in
71、it2(); </b></p><p> while(!model_run_flag){</p><p><b> run2();</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p>&
72、lt;b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> void run(){</p><p> if(P1_0==0){</p><p><b> P2_5=1;</b></p><p><b> P2_6=0
73、;</b></p><p><b> P2_7=0;</b></p><p><b> P0=0xff;</b></p><p><b> ET0=0;</b></p><p> time2_count_1s=0;</p><p>
74、 motorflag=1;</p><p> while(P1_7){</p><p> if(time2_count_1s>=20){</p><p> motorflag=0;</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b>&l
75、t;/p><p><b> }</b></p><p> if(P1_6==0){</p><p><b> ET0=0;</b></p><p> time1_count_1s=0;</p><p> time2_count_1s=0;</p><
76、p><b> i=0;</b></p><p> trafficModel=1;</p><p> model_run_flag =0;</p><p><b> return;</b></p><p><b> }</b></p><p&g
77、t; if(P1_7==0||P1_5==0){</p><p><b> ET0=0;</b></p><p> time1_count_1s=0;</p><p> time2_count_1s=0;</p><p><b> i=0;</b></p><p>
78、<b> init();</b></p><p><b> return;</b></p><p><b> }</b></p><p> display_run(displayflag,shi,ge);</p><p> if(redTime<0&&a
79、mp;greenTime<0){</p><p> redTime=59;</p><p> greenTime=20;</p><p> shi=redTime/10;</p><p> ge=redTime%10;</p><p> motorflag=0;</p><p>
80、 displayflag=1;</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> void run2(){</p><p> if(P1_0==0){</p><p><b> P2_5=1;</b>
81、;</p><p><b> P2_6=0;</b></p><p><b> P2_7=0;</b></p><p><b> P0=0xff;</b></p><p><b> ET0=0;</b></p><p>
82、time2_count_1s=0;</p><p> motorflag=1;</p><p> while(P1_7){</p><p> if(time2_count_1s>=20){</p><p> motorflag=0;</p><p><b> }</b></p
83、><p><b> } </b></p><p><b> }</b></p><p> if(P1_1==0){</p><p> if(changeRedTime>10&&changeGreenTime<=50){</p><p> if
84、(redTime>5){</p><p> redTime=redTime-5;</p><p> changeRedTime=changeRedTime-5;</p><p> }else if(redTime<0&&greenTime>0){</p><p> greenTime=greenTim
85、e+5;</p><p> changeGreenTime=changeGreenTime+5;</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> while(!P1_1){}</p><p><b> }<
86、;/b></p><p> if(P1_2==0){</p><p> if(changeRedTime>10&&changeGreenTime<=50){</p><p> if(redTime>0){</p><p> redTime=redTime+5;</p><p&
87、gt; changeRedTime=changeRedTime+5;</p><p> }else if(redTime<0&&greenTime>5){</p><p> greenTime=greenTime-5;</p><p> changeGreenTime=changeGreenTime-5;</p>&
88、lt;p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> while(!P1_2){}</p><p><b> }</b></p><p> if(P1_5==0){</p><p><b>
89、ET0=0;</b></p><p> time1_count_1s=0;</p><p> time2_count_1s=0;</p><p><b> i=0;</b></p><p> trafficModel=0;</p><p> model_run_flag =1
90、;</p><p><b> return;</b></p><p><b> }</b></p><p> if(P1_7==0||P1_6==0){</p><p><b> ET0=0;</b></p><p> time1_count_
91、1s=0;</p><p> time2_count_1s=0;</p><p><b> i=0;</b></p><p><b> init2();</b></p><p><b> return;</b></p><p><b>
92、 }</b></p><p> display_run(displayflag,shi,ge);</p><p> if(redTime<0&&greenTime<0){</p><p> redTime=changeRedTime;</p><p> greenTime=changeGree
93、nTime;</p><p> shi=redTime/10;</p><p> ge=redTime%10;</p><p> motorflag=0;</p><p> displayflag=1;</p><p><b> }</b></p><p><
94、;b> }</b></p><p> void display_run(unint display,unchar shi,unchar ge)</p><p><b> { </b></p><p> if(display==1){</p><p> if(redTime>0){<
95、/p><p><b> P2_5=1;</b></p><p><b> P2_6=0;</b></p><p> if(redTime<=5){</p><p> P2_7=~P2_7;</p><p><b> }else{</b><
96、;/p><p><b> P2_7=0;</b></p><p><b> }</b></p><p> if(shi==0){ P0=0xff;}</p><p> else{P0=table[shi];}</p><p><b> P2_0=1;</
97、b></p><p><b> delay(1);</b></p><p><b> P2_0=0;</b></p><p> P0=table[ge];</p><p><b> P2_1=1;</b></p><p><b>
98、 delay(1);</b></p><p><b> P2_1=0;</b></p><p> if(P1_3==0){</p><p> soundflag=1;</p><p><b> }</b></p><p> }else if(redTi
99、me==0){</p><p><b> P0=0xff;</b></p><p><b> P2_0=1; </b></p><p><b> P2_1=1;</b></p><p> motorflag=2;</p><p><b>
100、; }else{</b></p><p> displayflag=2;</p><p> motorflag=0; </p><p><b> }</b></p><p> }else if(display==2){</p><p> if(greenTime>0)
101、{</p><p> if(greenTime>5){P2_6=1;}</p><p> else {P2_6=~P2_6;}</p><p><b> P2_5=0;</b></p><p><b> P2_7=0;</b></p><p> if(shi=
102、=0){ P0=0xff;}</p><p> else{P0=table[shi];}</p><p><b> P2_0=1;</b></p><p><b> delay(1);</b></p><p><b> P2_0=0;</b></p>&l
103、t;p> P0=table[ge];</p><p><b> P2_1=1;</b></p><p><b> delay(1);</b></p><p><b> P2_1=0;</b></p><p> }else if(greenTime==0){<
104、;/p><p><b> P0=0xff;</b></p><p><b> P2_0=1;</b></p><p><b> P2_1=1;</b></p><p> motorflag=1;</p><p><b> }else{&l
105、t;/b></p><p> displayflag=1;</p><p> motorflag=0; </p><p><b> }</b></p><p> }else if(displayflag==0){</p><p> motorflag=1;</p>
106、<p><b> P2_5=0;</b></p><p><b> P2_6=0;</b></p><p><b> P2_7=1;</b></p><p> if(time2_count_1s>=20){</p><p> displayflag
107、=1;</p><p> motorflag=0;</p><p><b> ET0=1;</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></
108、p><p> void delay(unint z)</p><p><b> {</b></p><p> unint x,y;</p><p> for(x=z;x>0;x--)</p><p> for(y=110;y>0;y--);</p><p>
109、;<b> }</b></p><p> void init()</p><p><b> { </b></p><p> redTime=59;</p><p> greenTime=20;</p><p> shi=redTime/10;</p>
110、<p> ge=redTime%10;</p><p> displayflag=0;</p><p> TMOD=0x11;</p><p> TH0=(65536-50000)/256;</p><p> TL0=(65536-50000)%256;</p><p> TH1=(65536-
111、50000)/256;</p><p> TL1=(65536-50000)%256;</p><p><b> EA=1;</b></p><p><b> TR0=1;</b></p><p><b> ET1=1;</b></p><p>
112、;<b> TR1=1;</b></p><p><b> }</b></p><p> void init2(){</p><p> redTime=changeRedTime;</p><p> greenTime=changeGreenTime;</p><p&g
113、t; shi=redTime/10;</p><p> ge=redTime%10;</p><p> displayflag=0;</p><p> TMOD=0x11;</p><p> TH0=(65536-50000)/256;</p><p> TL0=(65536-50000)%256;<
114、/p><p> TH1=(65536-50000)/256;</p><p> TL1=(65536-50000)%256;</p><p><b> EA=1;</b></p><p><b> TR0=1;</b></p><p><b> ET1=1;
115、</b></p><p><b> TR1=1;</b></p><p><b> }</b></p><p> void timer0() interrupt 1</p><p><b> { </b></p><p> TH0
116、=(65536-50000)/256;</p><p> TL0=(65536-50000)%256;</p><p> time1_count_1s++;</p><p> if(time1_count_1s==20){ </p><p> time1_count_1s=0;</p><p> if(red
117、Time>=0){</p><p> redTime--;</p><p> shi=redTime/10;</p><p> ge=redTime%10;</p><p><b> }</b></p><p> if(redTime<0&&greenTime
118、>=0){</p><p> greenTime--;</p><p> shi=greenTime/10;</p><p> ge=greenTime%10;</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p>
119、<p> if(soundflag==1){</p><p> P1_4=~P1_4; </p><p> time1_count_3s++;</p><p> if(time1_count_3s>=60){</p><p> soundflag=0;</p><p> time1_coun
120、t_3s=0;</p><p><b> }</b></p><p><b> } </b></p><p><b> }</b></p><p> void timer1() interrupt 3</p><p><b>
121、 { </b></p><p> TH1=(65536-50000)/256;</p><p> TL1=(65536-50000)%256;</p><p> time2_count_100ms++;</p><p> time2_count_1s++;</p><p> if(time2_
122、count_100ms>=2){</p><p> time2_count_100ms=0;</p><p> if(motorflag==0){</p><p><b> return;</b></p><p> }else if(motorflag==1){</p><p>
123、if(i>3){i=0;}</p><p> P3=F_Rotation[i++]; </p><p> }else if(motorflag==2){</p><p> if(i>3){i=0;}</p><p> P3=R_Rotation[i++];</p><p><b> }&
124、lt;/b></p><p><b> }</b></p><p><b> 致謝</b></p><p> 本論文是在各位老師指導(dǎo)下完成的。從論文選題到課題難點(diǎn)的解決,都給予了本人悉心地指導(dǎo)。老師的治學(xué)態(tài)度、專業(yè)造詣和敬業(yè)精神都使我收益非淺,在此,我向各位老師致以衷心的感謝! </p><
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