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基于51单片机交通灯电路的研究

时间:2015-08-20 10:32 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:李秀苹 点击次数:

  摘要:交通灯在我们日常生活中随处可见,并且在交通系统中处于至关重要的位置。交通灯的使用可以使车辆行人有序通行,有效减少交通事故,在现有道路的路状下,有效提高道路的利用率,给行人和车辆提供一个安全的交通环境,人们的生命和财产安全有了保障。本设计旨在模拟十字路口的交通灯,以AT89S52单片机为基础,结合按键和数码管等元器件设计出一个基于51单片机的交通灯控制系统。本系统除具有基本交通灯功能外,还具有显示倒计时功能、设置时间功能、在特殊情况下可以做出特殊的处理功能。随着社会积极的发展,城市交通问题越来越引起人们关注,更是当今现代城市不可缺少的管理监控系统之一。

  关键词:交通灯;AT89S52;单片机

  0引言

  近年来,随着农业人口城镇化的迅速发展,人们的收入不断增高,私家车辆也在不断的增多,公共车辆投入也在增加,道路的扩充远远低于车辆增长的速度,所以交通拥挤和阻塞现成为当今社会迫切需要解决的社会问题。而传统交通已经不能满足社会发展的需求,这要求在现有道路条件下,合理使用现有交通设施,采用先进的技术,提高交通控制和管理水平,提高道路的利用率,解决交通问题。

  1系统硬件电路设计

  基于51单片机交通灯电路设计以51单片机为核心,以LED数码管作为倒计时显示,实现实时显示系统各种状态,51单片机中,核心部件是中央处理器(CPU),负责协调整个系统的工作。LED数码管,是输出的显示信号的,使路况指示灯亮或灭。在进行整个单片机的交通灯电路总体设计时,采用了几大电路组成,这几大电路有:电源模块,电源模块为模块提供可靠稳定电源,使模块能够稳定工作。时钟电路:实现定时、计数功能,配合软件延时实现到计时。复位电路:实现将电路恢复到起始状态,重新可进行计算。按键控制电路:通过按键控制电路可实现东西、南北方向常绿灯、紧急通行功能。信号灯控制电路:对红、黄、绿三个状态灯的电路控制,通过编程实现。提供的框图如下图所示。

  2各模块电路介绍

  (1)电源模块。本设计所用电源采用自制的单相整流滤波稳压电路实现,采用三端稳压集成电路LM7805输出+5V的电源。

  (2)时钟电路。时钟电路是产生像时钟一样准确的振荡电路,在51单片机片内集成了反相放大器,它的输入端为XTAL1,输出端为XTAL2,两端跨接晶体或陶瓷振荡,晶体振荡器的振荡信号从XTAL2端送入内部时钟电路,供单片机使用。

  (3)复位电路。51单片机复位电路设计的好坏,直接影响到整个交通灯系统工作的可靠性,在上电或复位过程中,控制CPU的复位状态,防止CPU发出错误的指令,采用上电加按钮电平复位方式,当手动按下按钮时,在复位输入端RST加上高电平,RST管脚高电平被触发。为保证复位可靠,RST高电平信号必须需要足够长的时间。

  (4)LED显示电路。本设计采用两位共阴数码管显示,采用74LS245驱动数码管显示。

  (5)信号灯控制电路。信号灯控制电路由东西南北四个方向各三个LED灯组成,这些LED灯分别显示灯的三种状态红、黄、绿。制作过程中采用仿真:通过仿真来观察二极管的亮灭,模拟红黄蓝3个LED的发光情况,查看电路是否异常,调试电路的设计。由仿真再到实际制作,这样减少了部分弯路。在信号灯控制电路设计时涉及多方面知识,如电路原理,电压、电流,交流电压直流电压转换,振荡器、触发器,振荡电路多谐振荡,时序逻辑,门控制电路等。最后通过软件编程,可实现:南北方向和东西方向两条交叉道路上的车辆交替运行。

  (6)按键控制电路。按键控制电路中,设置了7开关控制,这些开关连接到单片机,对单片机上的每个控制按钮进行编码,再通过软件编程,可以实现东西和南北方向的切换、数码管显示时间的增减、确认、东西方向常绿灯、南北方向常绿灯、紧急通行功能。

  3单片机及其它芯片简介

  AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器。该单片机拥有很多优点,如灵活方法,亦适于常规编程器。鉴于以上的优点本系统采用AT89S52作为主控芯片,实现对整个系统的控制。

  芯片74LS245在51单片机交通灯电路设计中用来驱动led设备,这是我们在设计基本单片机系统时常常采用的一组芯片,该芯片可双向传输数据。当19脚E为H时,A、B为高阻。E为L时,DIR为L时,数据由B传向A;DIR为H时,由A传向B。

  4软件系统设计

  单片机交通灯电路设计中软件设计占有重要的地位,没有软件的良好的设计无法完成各部件的控制与协调,软件就是系统实现的灵魂,单片机交通灯电路设计中软件设计采用模块化设计思想,这样软件相对独立性,使程序易于调试,也可实现跨系列产品间的模块的通用。模块化的设计也可减小软件故障率和提高软件的可靠性。交通灯电路设计中C语言编写,对红绿灯显示系统和按键系统都采用Keil软件调试程序。

  5结论

  基于51单片机交通灯电路设计以51单片机为核心,以LED数码管作为倒计时显示,本设计融合了单片机技术,通信技术,数字电路、模拟电路技术及软件编程技术等,很好的完成了设计的各项要求,能够实现在南北方向和东西方向两条交叉道路上的车辆交替运行,每次通行时间都设30秒,时间可设置修改。能够实现在红绿灯转换时,黄灯先亮5秒钟的要求。遇到交通管制的时候,可以允许南北或者东西方向的车辆通行。遇到有救护车、消防车等紧急车辆要求通过时,系统要能禁止东西和南北两条路上所有的车辆通行。

  参考文献:

  [1]陆彬.21天学通51单片机开发[J].电子工业出版社出版社,2011年.

  [2]吴孝慧,鹿业勃,陈丽娟.单片机应用技能与实训[J].清华大学出版社,2014年.

 

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