基于at89c51單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　單片機(jī)交通燈的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p><b>　　學(xué) 號(hào)</b></p><p>　　專 業(yè) 通信工程</p><p>　　班 級(jí) </p>

2、<p><b>　　指導(dǎo)老師</b></p><p>　　———————————</p><p>　　二Ｏ一三 年 十二 月 八 日</p><p>　　基于AT89C51單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要：本文研究的是以AT89C51單片機(jī)為控制器的智能交通燈控制系統(tǒng)，通過(guò)車輛檢測(cè)

3、電路采集路況信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)處理后，分配各車道的綠燈時(shí)間，實(shí)現(xiàn)車流動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，并由74HC244驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管顯示通行倒計(jì)時(shí)；左拐、右拐、直行及行人的通行指示燈采用雙色高亮度發(fā)光二極管，設(shè)計(jì)中還添加了聲音提示電路，方便盲人過(guò)人行道。本設(shè)計(jì)是以軟件和硬件相結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，文中給出了具體的硬件電路圖和軟件流程及</p><p><b>　　程序源碼。</b></p><p&g

4、t;　　關(guān) 鍵 詞：智能交通燈，AT89C51，車輛檢測(cè)，74HC244，LED</p><p>　　Abstract: This study is based on AT89C51 single-chip microcomputer intelligent controller for traffic lights control system,  

5、;traffic signal acquisition, SCM processing, distribution of green light time for each lane, the traffic flowdynamic adjustment, and driven by the 74HC244 LED digital tub

6、e display trafficcountdown; traffic lights turn left, turn right, go straight and pedestrian using dual color high brightness light-emitting diode, design also added 

7、;voice prompt circuit, convenient for th</p><p>　　Key words: intelligent traffic lights, AT89C51, vehicle detection, 74HC244,LED</p><p><b>　　1 引言</b>&l

8、t;/p><p>　　在人類的生活、工作環(huán)境中，交通扮演著極其重要的角色，人們無(wú)時(shí)無(wú)刻不與交通打交道。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人口的快速增加，人們對(duì)各種交通車輛的需求更是越來(lái)越大，交通工具的迅猛發(fā)展以及道路資源的局限性，交通擁堵問(wèn)題已成為影響現(xiàn)代城市可持續(xù)發(fā)展的重要因素。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)一定的技術(shù)手段加以實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　作為車輛通行

9、瓶頸所在的十字路口，找出提高其車輛通行效率，對(duì)緩解交通擁堵，提高道路暢通率具有十分現(xiàn)實(shí)的意義[1]。國(guó)內(nèi)的在十字路口的交通燈，一般用紅 、綠 、黃三種顏色的指示燈和一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示計(jì)時(shí)器來(lái)控制行車。且絕大多數(shù)交通燈的時(shí)間都是設(shè)定好的。</p><p>　　近年來(lái)，國(guó)家雖然不斷加大城市道路建設(shè)的力度，但仍趕不上城市機(jī)動(dòng)車的增長(zhǎng)速度，這是制約著我國(guó)大城市發(fā)展的一個(gè)重要原因。隨著交通需求越來(lái)越旺盛，車多、路多了，但運(yùn)營(yíng)

10、成了瓶頸，運(yùn)輸效率逐步下降。我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家在車輛、道路、交通管理系統(tǒng)、人工智能技術(shù)在交通管制中的應(yīng)用、信息采集和提取等方面存在著很大的差距。由于交通控制系統(tǒng)不健全等原因，我國(guó)交通道口的交通事故率居高不下，且隨著城市交通運(yùn)量逐年的增長(zhǎng)，城市車流行駛速度逐年下降，這些都是由于交通通行不佳。</p><p>　　針對(duì)整個(gè)交通控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，本設(shè)計(jì)根據(jù)道路交通擁擠，十字路口經(jīng)常出現(xiàn)擁堵的情況，運(yùn)用智能、集成，且功能強(qiáng)

11、大的單片機(jī)芯片為控制核心，設(shè)計(jì)出了十字路口智能交通燈控制系統(tǒng)，以改善十字路口實(shí)時(shí)通行狀況。</p><p>　　本設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)交通燈比較，有以下幾點(diǎn)改進(jìn)措施：1）可根據(jù)十字路口的各道口車流量自動(dòng)調(diào)節(jié)通行時(shí)間；2)擁有車流量檢測(cè)電路和特種車輛自動(dòng)通行控制模塊，設(shè)計(jì)緊急切換開(kāi)關(guān)；3）設(shè)置盲人提示音電路，考慮到社會(huì)弱勢(shì)群體通行問(wèn)題；4）進(jìn)行軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，簡(jiǎn)單、方便。</p><p&

12、gt;　　一 交通燈控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　（1） 交通燈控制系統(tǒng)硬件框圖</p><p>　　該交通燈控制系統(tǒng)有以下幾個(gè)部分組成：車輛檢測(cè)、緊急控制、單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)和顯示電路[6]。如圖所示：</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件組成總框圖</b></p><p>　　交通燈控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)&l

13、t;/p><p>　?。?） 系統(tǒng)硬件組成及原理圖</p><p>　　根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的具體功能，經(jīng)過(guò)比較，我選用AT89C51單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，4組雙色燈構(gòu)成信號(hào)燈指示模塊，東西南北方向分別構(gòu)成倒計(jì)時(shí)顯示模塊，CCD采集車輛數(shù)量數(shù)據(jù)，紅外線接收器接收中斷信號(hào)，使實(shí)時(shí)中斷來(lái)響應(yīng)特種車輛的通行要求，接LED顯示器[8]。硬件原理圖如圖3.1所示：</p><p&

14、gt;<b>　　硬件電路原理圖</b></p><p>　?。?） 單片機(jī)AT89C51</p><p>　　AT89C51是一種高效微控制器，它是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4Kbytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only M

15、emory) 和128×8位的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，該器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，它與MCS-51系統(tǒng)產(chǎn)品兼容，AT89C51單片機(jī)功能強(qiáng)大，具有8Kb中央處理器（CPU）和4KbFlash程序存儲(chǔ)器，性價(jià)比高，可應(yīng)用于很多要求高性價(jià)比的場(chǎng)合，靈活地應(yīng)用于各個(gè)控制領(lǐng)域[9]。</p><p><b>　　各模塊電路</b></p>&

16、lt;p><b>　　1 車輛檢測(cè)電路</b></p><p>　　車輛檢測(cè)電路如圖所示。</p><p><b>　　車輛檢測(cè)電路</b></p><p>　　2 通行燈輸出控制</p><p>　　道口指示燈電路如圖所示。</p><p>　　城市道口交通指示燈

17、電路</p><p><b>　　3 時(shí)間顯示電路</b></p><p>　　時(shí)間顯示驅(qū)動(dòng)電路如圖所示。</p><p><b>　　時(shí)間顯示驅(qū)動(dòng)電路</b></p><p>　　4 LED顯示接口電路</p><p><b>　　LED顯示器結(jié)構(gòu)圖</

18、b></p><p>　　交通燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　1 軟件設(shè)計(jì)思路及流程圖</p><p><b>　　主程序</b></p><p>　　1主程序流程圖如圖所示。</p><p><b>　　主程序流程圖</b></p><p

19、><b>　　2定時(shí)中斷服務(wù)程序</b></p><p>　　定時(shí)中斷服務(wù)程序是用于行車及行人通行的通行指示，按通行的規(guī)律，紅綠燈的控制轉(zhuǎn)換邏輯如表所示。</p><p>　　道口通行方式控制碼數(shù)據(jù)表</p><p><b>　　通行規(guī)則如下：</b></p><p>　?。?）南北方向的行車

20、直行，各路右拐，南北向行人通行，設(shè)置南北向通行時(shí)間為1min,且各路右拐比直行滯后10s放行。</p><p>　?。?）南北方向的行車向左拐，各路右拐，行人禁止通行。通行時(shí)間為1min。</p><p>　?。?）東西方向的行車直行，各路右拐，東西方向的行人通行。東西方向通行時(shí)間為1min，且各路右拐比直行要滯后20s放行。</p><p>　?。?）東西方向的行

21、車向左拐，各路右拐，行人禁止通行。通行時(shí)間為1min。</p><p>　　上述的4種交通規(guī)則是通過(guò)控制紅綠燈端口送控制碼的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。其原理是根據(jù)不同規(guī)則通行時(shí)各路口的紅綠燈亮滅情況轉(zhuǎn)換為單片機(jī)端口的控制碼。指示燈功能通過(guò)T0定時(shí)中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)。定時(shí)器T0定時(shí)溢出的中斷周期設(shè)為50ms,中斷累計(jì)20次時(shí)對(duì)120s倒計(jì)時(shí)單元進(jìn)行減1操作。本設(shè)計(jì)中將4種通行規(guī)則分成幾種不同的亮燈方式，通過(guò)查詢秒倒計(jì)時(shí)單元的數(shù)據(jù)，

22、以實(shí)現(xiàn)在不同的時(shí)間段給控制端口送不同的控制數(shù)據(jù)碼?？刂拼a分為120s～110s、110s～70s、70s～60s、60s～10s、10s～0s這5個(gè)時(shí)間段。交通燈管理定時(shí)功能程序流程圖如圖所示。</p><p>　　T0定時(shí)中斷服務(wù)程序流程圖</p><p>　　3 車輛檢測(cè)中斷服務(wù)程序</p><p>　　車輛檢測(cè)中斷流程圖如圖所示。</p>&l

23、t;p><b>　　車輛檢測(cè)中斷流程圖</b></p><p>　　二 交通燈控制系統(tǒng)的調(diào)試</p><p><b>　　1 調(diào)試方法 </b></p><p>　　以電子線路為基礎(chǔ)的各種電子產(chǎn)品在安裝完成后一般都要進(jìn)行調(diào)試，才能正常地進(jìn)行工作。在調(diào)試過(guò)程中常常會(huì)出現(xiàn)各種電路故障，經(jīng)過(guò)檢測(cè)、排查，才能準(zhǔn)確地排除故

24、障。調(diào)試主要是包括調(diào)整和測(cè)試兩個(gè)部分。</p><p>　　調(diào)整主要是對(duì)電路參數(shù)的調(diào)整。一般是對(duì)電路中可調(diào)元器件，例如電容、電感等部分進(jìn)行調(diào)整，使電路功能達(dá)到預(yù)期的效果。測(cè)試主要是對(duì)電路的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和功能進(jìn)行測(cè)試和檢查，并與設(shè)計(jì)要求的性能指標(biāo)相比較，以確定電路是否能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。</p><p>　　調(diào)試和調(diào)測(cè)試是相互依賴、互相補(bǔ)充的，統(tǒng)稱為調(diào)試。由于在實(shí)際工作中，二者是一項(xiàng)工作的兩個(gè)

25、方面。經(jīng)測(cè)試、調(diào)整、再測(cè)試、再調(diào)整，直到實(shí)現(xiàn)電路要求的設(shè)計(jì)指標(biāo)為止。能夠采用適當(dāng)?shù)姆椒ú檎摇⑴袛嗪痛_定故障的具體部位及其原因，是故障檢測(cè)的關(guān)鍵。</p><p>　　在應(yīng)用中，我們檢測(cè)電子線路故障經(jīng)常采用觀察法。觀察法又分為靜態(tài)觀察法和動(dòng)態(tài)觀察法。所謂靜態(tài)觀察法就是在電子線路通電前通過(guò)目視檢查找出某些故障。主要檢查焊點(diǎn)是否虛焊、導(dǎo)線接頭是否接好、接插件是否松脫、管腳是否插錯(cuò)方向或折彎等。當(dāng)靜態(tài)觀察沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，

26、可進(jìn)一步采用動(dòng)態(tài)觀察法。</p><p>　　動(dòng)態(tài)觀察法又稱通電觀察法，即給電路通電后，通過(guò)觀察電路內(nèi)有無(wú)打火，冒煙現(xiàn)象，或是聞到電路內(nèi)有無(wú)燒焦、燒糊的異味；手觸摸一些器件有無(wú)發(fā)燙。發(fā)現(xiàn)異常立刻斷開(kāi)電源。由通電觀察，可以確定故障原因，但大部分情況下并不能確認(rèn)故障的確切位置。例如集成電路的發(fā)熱，可能是周邊電路故障導(dǎo)致的，也可能是供電電壓有問(wèn)題，或負(fù)載過(guò)重等問(wèn)題。因此配合其他檢測(cè)方法，分析判斷，可更準(zhǔn)確找出故障所在。

27、</p><p><b>　　2調(diào)試及性能分析</b></p><p><b>　　1紅綠燈控制程序</b></p><p>　　不通過(guò)定時(shí)器T0，直接可按照表算好的數(shù)據(jù)嗎送出控制燈，再觀察其邏輯狀態(tài)是否符合要求。可以反復(fù)多次進(jìn)行調(diào)試，直到邏輯關(guān)系正確，但要注意，東西方向、南北方向的指示燈要同時(shí)調(diào)試。</p>

28、<p>　　2車輛檢測(cè)電路的調(diào)試</p><p>　　可在將示波器輸入端端接在交通控制燈的車輛檢測(cè)模塊的輸出引腳上，給CCD一個(gè)一定距離里的車隊(duì)信號(hào)，可檢測(cè)車隊(duì)長(zhǎng)度是否能被檢測(cè)。如果該引腳輸出為低電平，則說(shuō)明可以檢測(cè)車隊(duì)長(zhǎng)度，調(diào)整綠燈時(shí)間，電路正常。</p><p><b>　　三 結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的飛

29、速發(fā)展，交通燈控制在交通運(yùn)輸領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。本文主要論述了基于AT89C51單片機(jī)的智能交通燈控制系統(tǒng)，雖然智能交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)取得不少成就，且道路相對(duì)好的地方，傳統(tǒng)的固定時(shí)間的交通燈控制還是有一定的作用。但隨著城市化日益完善，車的數(shù)量也在快速的增加。此時(shí)，可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)的交通狀況實(shí)時(shí)改變通行時(shí)間的智能交通將可起到疏導(dǎo)交通，提高運(yùn)輸效率，改善城市交通環(huán)境，推動(dòng)城市化日益完善。本文完成過(guò)程中，要做的工作有：</p>

30、<p>　?。?）確定交通控制系統(tǒng)的通行方案，規(guī)定各個(gè)方向行車的通行時(shí)間及分配。</p><p>　?。?）以ATMEL公司的AT89C51單片機(jī)為系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)核心，輸入量有：車流量、特種車輛自動(dòng)通行信號(hào)、定時(shí)中斷；輸出量控制交通燈信號(hào)燈亮滅狀態(tài)、時(shí)間、LED倒計(jì)時(shí)顯示及盲人語(yǔ)音提示。</p><p>　?。?）車流量檢測(cè)采用模糊控制的方法，通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行清晰化、具體化

31、，經(jīng)單機(jī)控制器的相關(guān)算法與處理確定紅綠燈的亮滅時(shí)間。</p><p>　?。?）運(yùn)用匯編語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟件編程，為了便于編寫(xiě)、調(diào)試、修改和增減，系統(tǒng)軟件的編寫(xiě)采用模塊化的設(shè)計(jì)方法。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]鄭思銘等.交通燈的一種新型智能控制系統(tǒng).廣東自動(dòng)話與信息工程,2006(2):16-18&l

32、t;/p><p>　　[2]陳森發(fā)等.城市主干道交通信號(hào)燈模糊線控制的探討.運(yùn)籌與管理,1998,7(1):35-41</p><p>　　[3]查振業(yè),葉信陽(yáng).智能交通燈控制系統(tǒng).華中理工大學(xué)學(xué)報(bào),1997,25(2):63-65</p><p>　　[4]姚林芳.交通燈智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用技術(shù),2008,(5):1234-1237</p&g

33、t;<p>　　[5]鄭建光等.基于AT89C51單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).自動(dòng)化與儀器儀表,2008,(6):30-33</p><p>　　[6]吳黎明,王桂棠.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù).北京:科學(xué)出版社,2005</p><p>　　[7]董加禮,曹旭東,史明仁.數(shù)學(xué)建模.北京:北京工業(yè)大學(xué)出版社,1990</p><p>　　[8]彭志剛.利用單

34、片機(jī)改進(jìn)交通燈控制系統(tǒng).湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2003.2(2):25-27</p><p>　　[9]朱善君等.單片機(jī)接口技術(shù)與應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社,2005</p><p>　　[10]李建忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社,2008</p><p>　　[11]馮冬青,謝宋和.模糊控制.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000</p>

35、<p>　　[12]樓然苗,李光飛. 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo). 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2009</p><p>　　[13]溫欣玲,張玉葉.基于單片機(jī)交通智能控制系統(tǒng)研究.微計(jì)算機(jī)信息,2007,23(10-2):90-92</p><p>　　[14]王慶有.光電傳感器應(yīng)用技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007</p><p><b>　　附