交通灯设计资料.ppt

单位：信息工程学院 主讲：XXX 一、设计任务与要求 三、硬件电路设计 四、软件程序设计 五、其他设计方案举例 * * 课题三 基于单片机的交通灯控制系统设计 本设计能模拟基本的交通控制系统，用红绿黄灯表示禁行、通行和等待的信号发生，还能进行倒计时显示，车流量检测及调整，交通违规处理和紧急处理等功能。 设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通 行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行 禁行方向对换 。 二、通行方案设计 0 0 1 0 南北黄灯 0 0 0 1 南北绿灯 1 1 0 0 南北红灯 0 1 0 0 东西绿灯 1 0 0 0 东西黄灯 0 0 1 1 东西红灯 等待变换 禁行 等待变换 通行 南北向 等待变换 通行 等待变换 禁行 东西向 状态4 状态3 状态2 状态1 交通状态及红绿灯状态 本设计以单片机为控制核心，连接成最小系统，由车流量检测模块， 违规检测模块，和按键设置模块等产生输入，信号灯状态模块，LED 倒计时模块和蜂鸣器状态模块接受输出。 单片机 蜂鸣器 按键控制 红黄绿信号灯 车流量及违 规检测电路 最小系统外 围接口电路 8段LED数码管显示 系统的总体框图 3.1 AT89S51芯片最小系统 一个最简单的单片机系统包括单片机、振荡器结构、复位电路和 电源系统。 （1）振荡器结构（时钟电路） 内部时钟方式：由外接的一只晶振和两只起振电容与单片机内部结 构组成一个时钟信号源，作为单片机的工作时序。单片机系统常用 的晶振频率有6MHz、1.0592MHz、12MHz，本系统采用12MHz晶 振，电容选20pF或30pF均可。 外部时钟方式：直接把外部时钟信号输入到XTAL2脚上，把 XTAL1接地。 （2）复位电路 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。常用的复位电路有上电复位、按键电平复 位、按键脉冲复位。 （3）外部程序存储器访问控制端（ ） 单片机的EA脚控制程序从内部存储器还是从外部存储器读取程 序。由于现在单片机内部的flash容量都很大，因此基本都是从内 部的存储器读取程序，即不需要外接ROM来存储程序，因此， 脚须接高电平。 （4）电源端 AT89S51的第40管脚和20管脚分别为电源端和接地端，供电电 压范围为直流4～5.5V。 3.2 车流量检测电路 车流量检测传感器可对单片机控制系统提供实时数据，系统对所获 数据进行模糊处理。实现红绿灯模糊控制必须解决对当前十字路口 的交通状况的检测，并完成如下工作: ◆输入量的采集，系统采集两个方向的车流量。 ◆输出量的确认，即红绿灯时间值。 ◆设计将输入映照到输出的模糊规则。 ◆决定被激活模糊规则的组合方式和清晰处理，生成精确的输出控制 信号。 为了采集数据，在十字路口的四侧可设置2个传感器。分别检测 两个方向的车流量，在每半个循环周期，系统会检测到两个方向 的车流量数据，除以时间，那么就可以得到单位时间的车流量， 然后比较两个方向单位时间车流量，以确定下一次循环红绿灯时 间，达到调整的目的。 40秒 40秒 40秒 20秒 东往西多车，西往东多车 40秒 40秒 40秒 20秒 东往西多车，西往东少车 40秒 40秒 40秒 20秒 东往西少车，西往东多车 20秒 40秒 20秒 20秒 东往西少车，西往东少车 40秒 40秒 40秒 20秒 南往北多车，北往南多车 40秒 40秒 40秒 20秒 南往北多车，北往南少车 40秒 40秒 40秒 20秒 南往北少车，北往南多车 20秒 40秒 20秒 20秒 南往北少车，北往南少车 下次该方向 通行时间 本次该方 向通行时间 下次该方向 通行时间 本次该方 向通行时间 车辆情况 车流量检测是用外部中断引脚P06、P07捕获到一个低电平，则进入 相应的中断服务子程序，在子程序中，用R5计南北向车流量，用R6 计东西向车流量，此时南北向时间，东西向时间分别存储在R0，R1 中，则两个方向的流量比例为（R5/R0）/（R6/R1）=(R5*R1)／(R6*R0)，显然该比例是1左右带小数的值，然而单片机程序中只取 整数，所以首先将(R5*R1)乘以10，比例就变为10左右的值。将该比 例值放在A，然后进行时间调整。由于受到多方面的限制，时间调整 在此只划定3个范围。比例0到0.7为一个范围，0.8到1.5为一个范围， 1.5以上为一个范围。 20 20 40 调整东西向时间 40 20 20 调整南北向时间 1.5及以上 0.8—1.5 0—0.7 南北与东西向比例 3.3 违规检测电路 在红灯和黄灯期间，车辆是禁行的，为了对那些违反规则的车辆 进行检测，可使用超