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)，通過車輛檢測

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，方便盲人過人行道。本設(shè)計(jì)是以軟件和硬件相結(jié)合的方式來實(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，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，人們無時(shí)無刻不與交通打交道。隨著我國國民經(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，國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)車的增長速度，這是制約著我國大城市發(fā)展的一個(gè)重要原因。隨著交通需求越來越旺盛，車多、路多了，但運(yùn)營

10、成了瓶頸，運(yùn)輸效率逐步下降。我國與發(fā)達(dá)國家在車輛、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，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)緊急切換開關(guān)；3）設(shè)置盲人提示音電路，考慮到社會(huì)弱勢群體通行問題；4）進(jìn)行軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用匯編語言編寫，簡單、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>　?。?） 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、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 車輛檢測電路</b></p><p>　　車輛檢測電路如圖所示。</p><p><b>　　車輛檢測電路</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>　　（3）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)則是通過控制紅綠燈端口送控制碼的方式來實(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 車輛檢測中斷服務(wù)程序</p><p>　　車輛檢測中斷流程圖如圖所示。</p>&l

23、t;p><b>　　車輛檢測中斷流程圖</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)試過程中常常會(huì)出現(xiàn)各種電路故障，經(jīng)過檢測、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)測試、調(diào)整、再測試、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?、判斷和確定故障的具體部位及其原因，是故障檢測的關(guān)鍵。</p><p>　　在應(yīng)用中，我們檢測電子線路故障經(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，通過觀察電路內(nèi)有無打火，冒煙現(xiàn)象，或是聞到電路內(nèi)有無燒焦、燒糊的異味；手觸摸一些器件有無發(fā)燙。發(fā)現(xiàn)異常立刻斷開電源。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題，或負(fù)載過重等問題。因此配合其他檢測方法，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?？梢苑磸?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)，可檢測車隊(duì)長度是否能被檢測。如果該引腳輸出為低電平，則說明可以檢測車隊(duì)長度，調(diào)整綠燈時(shí)間，電路正常。</p><p><b>　　三 結(jié)束語</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)顯示及盲人語音提示。</p><p>　　（3）車流量檢測采用模糊控制的方法，通過對(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)用匯編語言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟件編程，為了便于編寫、調(diào)試、修改和增減，系統(tǒng)軟件的編寫采用模塊化的設(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.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