交通灯控制电路设计.

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交通灯控制电路的设计(实验报告)

交通灯控制电路的设计(实验报告)

交通信号灯控制电路的设计一、设计任务与要求1、任务用红、黄、绿三色发光二极管作为信号灯,设计一个甲乙两条交叉道路上的车辆交替运行,且通行时间都为25s的十字路口交通信号灯,并且由绿灯变为红灯时,黄灯先亮5s,黄灯亮时每秒钟闪亮一次。

2、要求画出电路的组成框图,用中、小规模集成电路进行设计与实现用EAD软件对设计的部分逻辑电路进行仿真,并打印出仿真波形图。

对设计的电路进行组装与调试,最后给出完整的电路图,并写出设计性实验报告。

二、设计原理和系统框图(一)设计原理1、分析系统的逻辑功能,画出其框图交通信号灯控制系统的原理框图如图2所示。

它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。

秒脉冲信号发生器是该系统中定时器和该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源,译码器输出两组信号灯的控制信号,经驱动电路后驱动信号灯工作,控制器是系统的主要部分,由它控制定时器和译码器的工作。

图1 交通灯控制电路设计框图图中:Tl:表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25s,即车辆正常通行的时间间隔。

定时时间到,Tl=1,否则,Tl=0.Ty:表示黄灯亮的时间间隔为5s。

定时时间到,Ty=1,否则,Ty=0。

St:表示定时器到了规定的时间后,由控制器发出状态转换信号。

它一方面控制定时器开始下一个工作状态的定时,另一方面控制着交通信号灯状态转换。

2、画出交通信号灯控制器ASM图(1)甲车道绿灯亮,乙车道红灯亮。

表示甲车道上的车辆允许通行,乙车道禁止通行。

绿灯亮足规定的时间隔TL时控制器发出状态信号ST转到下一工作状态。

(2)乙车道黄灯亮乙车道红灯亮。

表示甲车道上未过停车线的车辆停止通行已过停车线的车辆继续通行乙车道禁止通行。

黄灯亮足规定时间间隔TY时控制器发出状态转换信号ST转到下一工作状态。

(3)甲车道红灯亮乙车道绿灯亮。

表示甲车道禁止通行乙车道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔TL时 控制器发出状态转换信号ST转到下一工作状态。

交通灯控制电路综合设计实验

交通灯控制电路综合设计实验

放风筝小学生二年级作文7篇放风筝是清明时节人们所喜爱的一项活动,此时的气候风向也非常适宜放风筝。

下面是小编为大家整理的放风筝小学生二年级作文7篇,仅供参考,欢迎大家阅读借鉴。

放风筝小学生二年级作文1星期天下午,阳光明媚,微风吹拂,天气格外温暖,我的心情也很好,因为叔叔要带我去放风筝。

我和叔叔一路走一路说笑着,不知不觉就来到了广场。

广场上的人可真多呀!很多人都在放风筝。

天上的风筝一个比一个飞得高,像鸟儿一样在空中自由地盘旋。

看着一个个高高飞起的风筝,我的心痒痒的,已经有些迫不及待了。

我是第一次放风筝,所以需要身为高手的叔叔示范一次。

只见叔叔拉着风筝线边跑边慢慢放线,不一会儿,风筝便高高地飞了起来。

看着叔叔的示范,我觉得我会放风筝了。

于是,我学着叔叔的样子慢慢放线。

因为我总站在原地,风一停,风筝就会掉下来。

这时,叔叔对我喊:“跑,跑起来!”听了这话,我立马在广场上跑起来,风筝果然如叔叔说的那样飞了起来。

但是广场上放风筝的人太多了,我一放开跑,风筝线就和别人的风筝线缠在一起。

叔叔赶紧过来帮我解开风筝线,并教了几种方法避开别的风筝。

我又重新开始放,这次很顺利,风筝飞得很高。

我仰望我的风筝,它像鸟儿一样在湛蓝的天空中飞翔,和其他风筝一起,让这场空中舞会变得热闹非凡。

望着天空飞舞的风筝,我不禁想到,有时我们就像那风筝,总想飞得更高更远,可总被拿着风筝线的父母紧紧拽着,可换个角度想,没有了父母的帮助,我们怎会高高飞起?放风筝小学生二年级作文2星期天下午,秋高气爽,微风习习,我兴高采烈地和妈妈去太子山公园放风筝我的风筝是金鱼形状的,它有一双圆溜溜的眼睛、淡蓝色的鱼鳞、金色的脑袋和金黄色的尾巴,非常惹人喜爱!我们来到太子山公园,看道人们三个一群五个一伙的在放风筝。

天上无颜六色、形态各异的风筝让人眼花缭乱,有展翅高飞的老鹰,有精美别致的脸谱,有喜气洋洋的猪八戒,还有拖着长长尾巴的蜻蜓……我一边欣赏,一边和妈妈找了一个空旷的地方放风筝。

交通灯控制电路设计

交通灯控制电路设计

交通灯控制电路设计由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口,为确保车辆安全、迅速地通行,在交叉路口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。

红灯亮禁止通行;绿灯亮允许通行;黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠在禁行线外。

实现红、绿灯的自动指挥对城市交通管理现代化有着重要的意义。

一、设计目的1.掌握交通灯控制电路的设计、组装与调试方法。

2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。

二、设计任务与要求1.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。

2.当主干道允许通行亮绿灯时,支干道亮红灯,而支干道允许亮绿灯时,主干道亮红灯。

3.主支干道交替允许通行,主干道每次放行30s、支干道20s。

设计30s和20s 计时显示电路。

4.在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间,要亮5s的黄灯作为过渡,以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外,设置5s计时显示电路。

三、交通灯控制电路基本原理及电路设计实现上述任务的控制器整体结构如图4-2-4主干道信号灯支干道信号灯译码驱动电路主控制器时传钟感信器号计时器图4-2-4交通灯控制器结构图1(主控制器主控电路是本课题的核心,它的输入信号来自车辆的检测信号和30s、20s、5s 三个定时信号,它的输出一方面经译码后分别控制主干道和支干道的三个信号灯,另一方面控制定时电路启动。

主控电路属于时序逻辑电路,可采用状态机的方法进行设计。

主控电路的输入信号有:主干道有车A,1,无车A,0;支干道有车B,1,无车B,0;主干道有车过30s为L,1,未过30s为L=0;支干道有车过20s为S,1,未过20s为S,0;黄灯亮过5s为P,1,未过5s为P,0。

主干道和支干道各自的三种灯(红、黄、绿),正常工作时,只有4种可能,即4种状态:主绿灯和支红等亮,主干道通行,启动30s定时器,状态为S; 0主黄灯和支红灯亮,主干道停车,启动5s定时器,状态为S; 1主红灯和支绿灯亮,支干道通行,启动20s定时器,状态为S; 2主红灯和支黄灯亮,支干道停车,启动5s定时器,状态为S。

交通灯逻辑控制电路设计

交通灯逻辑控制电路设计

交通灯逻辑控制电路设计
交通灯逻辑控制电路设计是一项必要的交通管理技术,用于控制十字路口的交通流量和秩序。

设计交通灯逻辑控制电路需要充分考虑交通流量、车速、车辆类型等因素,以保证交通流畅和安全。

交通灯逻辑控制电路设计的原理通常是通过安装在各个路口的
传感器、控制器和信号灯来实现的。

传感器用于检测车辆和行人的流量,控制器根据传感器采集的数据来控制信号灯的亮度和颜色,信号灯则会告知驾驶员和行人当前路口的通行状态。

交通灯逻辑控制电路的设计需要考虑多个因素,例如信号灯的时长、颜色切换频率、车辆和行人通行优先级等。

通常,设计师会使用电子控制器或微控制器来实现交通灯逻辑控制电路,以确保电路的可靠性和高效性。

在设计交通灯逻辑控制电路时,需要考虑交通安全和畅通的原则,严格按照交通法规的规定进行操作,以确保驾驶员和行人的安全。

同时,还需要考虑到节能和环保的理念,最大限度地减少能源浪费和环境污染。

总结起来,交通灯逻辑控制电路设计是一项复杂的技术工作,需要依据科学依据和实践经验来进行,以确保交通流畅和安全。

交通灯控制电路设计

交通灯控制电路设计

交通灯控制电路设计交通灯是城市交通管理的重要组成部分,通过交通灯控制电路来控制交通信号灯的亮灭,可以使交通流畅有序,提高交通效率和安全性。

下面将详细介绍交通灯控制电路的设计。

首先是输入接口部分。

交通灯控制电路可以通过光电传感器或者车辆探测器等装置来获取交通流量信息,并将其转化成电信号输入到控制电路中。

光电传感器一般采用红外线或激光来感应车辆的到来,车辆探测器则通过地感线圈感应车辆进入或离开的情况。

这些输入装置可以将车辆信息转化成电信号,为后续控制提供数据支持。

接下来是逻辑控制部分。

交通灯的控制有固定时间控制和可调控制两种方式,可以根据实际需要选择。

固定时间控制往往采用时序控制器来实现,时序控制器根据预设的时间来控制交通信号灯的亮灭。

可调控制则需要根据交通流量实时情况来动态调整交通信号灯的运行状态,可以采用微处理器或者PLC控制器来实现。

逻辑控制部分会根据输入接口的数据以及预设的控制规则进行相应的处理,控制交通信号灯的转换。

最后是输出接口部分。

输出接口部分主要是将控制信号转化成驱动交通信号灯的电信号。

交通信号灯一般有红、黄、绿三种颜色,分别表示停、警示和行。

通过驱动器来控制交通信号灯的亮灭状态,驱动器一般由继电器、晶体管等元件组成。

输出接口部分将逻辑控制部分产生的控制信号转化成驱动交通信号灯的电信号,实现交通信号灯的亮灭控制。

首先是稳定性。

交通灯控制电路应具有良好的稳定性,能够在各种环境条件下正常工作,不受外界干扰。

稳定性可以通过增加滤波电路和抗干扰设计来实现。

其次是可靠性。

交通灯是城市交通管理的重要设施,因此交通灯控制电路需要具备高可靠性,能够长时间稳定工作,减少故障率和维护成本。

再次是安全性。

交通灯控制电路在设计时需要遵循安全原则,确保交通灯的控制不会产生误操作,保证交通安全。

最后是灵活性。

交通灯控制电路应具备一定的灵活性,能够根据实际需要进行调整和扩展,以适应交通流量的变化和城市的发展。

综上所述,交通灯控制电路设计是一个涉及多个方面的复杂工程,需要根据实际需求和要求进行综合设计。

交通灯控制电路设计与制作

交通灯控制电路设计与制作

交通灯控制电路设计与制作交通灯控制电路设计与制作随着人口的不断增长和城市化的进程,各种交通工具的数量不断增加,交通技术的创新和发展也越来越受到关注。

交通灯是现代城市交通中非常重要的一种交通设施,它能够有效地控制车辆流量和行人行动,从而提高道路的安全性和交通效率。

交通灯控制电路是交通灯工作的核心系统。

它通过电子元器件将交通灯控制的信号转换成数字控制信号,进而实现交通灯的开关控制和颜色切换。

本文将介绍交通灯控制电路设计和制作的基本原理和步骤。

一、交通灯控制电路设计原理交通灯控制电路主要由以下几部分组成:时钟电路、数字控制电路、继电器控制电路、LED灯管控制电路等。

时钟电路:时钟电路是交通灯控制电路的基础部分,它通过高精度的电子元器件实现系统的节拍同步和计时。

在交通灯控制电路中,时钟电路的作用是控制信号频率和时间周期,为后面的数字控制和继电器控制提供时间基准。

数字控制电路:数字控制电路是交通灯控制电路的核心部分,它是把传统的机械式控制方式转化成数字化控制,实现自动控制的关键部分。

数字控制电路主要采用的是单片机技术,通过熟练掌握单片机编程语言和电路设计原理,可以实现复杂的交通信号控制方案。

继电器控制电路:继电器控制电路是一种实现数字控制信号与物理控制信号相互转换的电路。

它通过将数字控制信号转换成真实的高电平或低电平信号,从而控制车辆和行人信号灯的开关状态,改变交通灯的亮灭状态。

LED灯管控制电路:LED灯管控制电路是一种专门用于LED 灯传输控制信号的电路。

它通过对LED灯管的电流和电压进行调节,实现交通灯颜色的切换和灯管亮度的调节。

以上几个部分组成了一个完整的交通灯控制电路系统。

在实际设计和制作过程中,需要对各部分电路进行精心的设计和调试,以确保系统的可靠性和稳定性。

二、交通灯控制电路制作步骤1.准备材料和测试工具在制作交通灯控制电路时,需要准备一些基本的材料和测试工具。

其中包括电子元器件、电路设计软件、A/D转换器、逻辑单元、控制线缆、继电器、LED灯管、电路板和焊接工具等。

简易交通灯控制电路的设计

简易交通灯控制电路的设计交通灯控制电路是现代城市交通管理的重要组成部分,其设计方案的合理性和可靠性对保障人民出行的安全和畅通至关重要。

在本文中,我将介绍一个简单的交通灯控制电路的设计方案,涉及到所需材料、电路设计、电路连接和电路测试等方面,旨在提供一种可行的设计思路及实现方法。

一、所需材料1. PCB板2. AT89C2051单片机3. LCD12864液晶显示屏4. DS1302时钟模块5. 7段LED数码管6. 红绿黄LED发光二极管7. 继电器8. 12V电源适配器9. 74HC595芯片10. 电容、电阻、连接线等二、电路设计本次交通灯控制电路采用单片机AT89C2051作为控制核心,通过LCD12864液晶显示屏展示交通灯状态,并且控制红绿黄三色LED灯。

还采用DS1302时钟模块来实现交通灯的定时控制,以确保交通灯的安全和准确性。

具体的电路设计如下:1.电源模块本电路采用12V电源适配器作为供电来源,将电源接入100uf电解电容并接入AT89C2051芯片VCC引脚,以确保芯片工作电压稳定。

2.时钟模块DS1302时钟模块通过连接到P1.0、P1.1和P1.2引脚来实现对交通灯的定时控制。

还需将时钟模块的CLK、DIO和RST引脚分别连接到AT89C2051芯片的P1.4、P1.5和P1.6引脚来实现数据传输和控制信号输出。

3.LCD显示模块将LCD显示屏的RS、RW和E引脚连接到AT89C2051芯片的P3.0、P3.2和P3.1引脚,将LCD数据引脚DB0-DB7连接到AT89C2051芯片的P2.0-P2.7引脚,以在交通灯控制过程中显示交通灯状态。

4.7段LED数码管模块将74HC595芯片、CD4511译码器和7段LED数码管连接在一起,将74HC595芯片的SER、SRCLK和RCLK引脚连接到AT89C2051芯片的P1.7、P1.5和P1.6,将CD4511译码器的A、B、C、D和O引脚分别连接到74HC595芯片的Q0-Q3和74HC595芯片的Q4引脚,将7段LED数码管的公阴极连接到CD4511译码器的O引脚,在交通灯控制过程中实现倒计时显示。

交通灯控制电路设计 (2)

交通灯控制电路设计简介交通灯是每个城市道路上必不可少的设备,用于管理和控制车辆和行人的通行。

交通灯控制电路是交通灯正常运行的关键组成部分,它负责将电力信号转换为特定的灯光组合,在不同的情况下精确控制交通流量。

本文档将介绍交通灯控制电路的设计原理、主要组成部分和操作逻辑。

设计原理交通灯控制电路的设计原理基于以下几个主要方面:1.电源供应:交通灯控制电路需要一个稳定可靠的电源供应,以确保交通灯可以持续运行。

通常使用交流电源或直流电源,具体根据实际情况来确定。

2.时序控制:交通灯按照预定的时间序列切换灯光状态。

通过精确的时间计时器和逻辑控制电路,控制不同方向的交通灯按照预设的时间间隔进行切换。

3.灯光控制:根据交通信号灯的功能需求,设计灯光控制电路。

典型的交通信号灯包括红色、黄色和绿色灯。

灯光控制电路需要能够根据时序控制信号切换相应的灯光状态。

4.状态检测:交通灯控制电路还需能够检测交通流量和故障情况。

例如,当检测到交通流量较大时,交通灯应能自动调整时间间隔以适应道路状况。

主要组成部分交通灯控制电路通常由以下主要组成部分构成:1.电源模块:电源模块负责提供稳定的电源供应,可以包括电源适配器、稳压电路和滤波电路等。

2.控制单元:控制单元是交通灯控制电路的核心部分,负责协调各个信号灯的状态变化。

它通常由计时器、逻辑门电路和触发器等元件组成。

3.灯光模块:灯光模块包括红色、黄色和绿色交通信号灯。

每个信号灯使用一个独立的LED或灯泡,通过控制电路切换不同的灯光状态。

4.传感器模块:传感器模块用于检测交通流量和故障情况。

常见的传感器包括车辆检测器和故障检测器。

操作逻辑交通灯控制电路的操作逻辑可以简单描述如下:1.初始化:交通灯控制电路在启动时进行初始化。

将所有信号灯设置为红色,并开始计时。

2.时间切换:按照预设的时间序列,在设定的时间间隔内,依次切换信号灯的状态。

例如,绿灯亮10秒、黄灯亮5秒、红灯亮20秒。

3.交通流量检测:控制单元通过连接的车辆检测器检测交通流量。

EDA交通灯控制电路的设计

EDA交通灯控制电路的设计交通灯控制电路是城市交通管理系统中的重要组成部分,主要用于控制交通信号灯的亮灭和切换,以确保交通的有序进行。

本文将对EDA交通灯控制电路的设计进行详细介绍。

首先,我们需要了解交通灯的基本工作原理。

交通灯一般由红灯、黄灯和绿灯组成,红灯表示停车,黄灯表示准备停车或行驶警告,绿灯表示行驶。

交通灯的工作需要按照一定的时间间隔和顺序进行切换。

接下来,我们将介绍EDA交通灯控制电路的设计步骤。

第一步是确定控制模块。

在设计交通灯控制电路时,我们可以使用数字逻辑芯片或微控制器作为控制模块。

数字逻辑芯片适用于简单的交通灯控制电路,而微控制器可以实现更复杂的功能和灵活的控制。

第二步是确定交通灯的切换顺序和时间间隔。

交通灯的切换顺序和时间间隔需要根据实际道路情况和交通流量进行调整。

一般来说,红灯的时间较长,绿灯的时间较短,以确保交通的流畅和安全。

第三步是确定交通灯控制电路的输入信号。

交通灯的输入信号通常是来自于传感器或计时器。

传感器可以检测车辆、行人等情况,计时器可以按照设定的时间间隔控制灯的切换。

第四步是确定交通灯控制电路的输出信号。

交通灯的输出信号通常是控制灯的亮灭。

通过电路设计,我们可以控制每个交通灯的亮灭,以实现交通灯的切换。

第五步是进行电路设计和布局。

根据确定的输入和输出信号,我们可以开始进行电路设计和布局。

在设计过程中,需要考虑电源供给、输入输出电平、电路保护等因素。

第六步是进行电路仿真和测试。

在完成电路设计和布局后,我们可以使用EDA软件进行电路仿真和测试。

通过仿真和测试,可以确保电路的正常工作和性能符合设计要求。

第七步是进行电路制作和调试。

在电路仿真和测试通过后,我们可以进行电路的制作和调试工作。

在制作和调试过程中,需要注意电路元件的连接、焊接和固定,以确保电路的稳定和可靠性。

最后,我们需要进行交通灯控制电路的性能和安全评估。

通过对电路的性能和安全进行评估,可以检查和改进电路设计,以提高交通灯控制系统的可靠性和安全性。

交通灯控制电路的设计

注:0表示灯灭,1表示灯亮。

3、扩展功能能够用倒计时计数及显示模块,实现有效状态下交通灯的持续亮的时间,且用数码管显示,方便行人。

二、总体方案设计方案:用时间控制交通灯的状态转换1、原理本方案的主要思想是用时间控制交通灯状态的转换,时间变化是有规律的。

先南北直行红灯亮,而后黄灯亮3秒,再直行绿灯亮27秒,黄灯亮3秒;然后南北转弯绿灯亮,黄灯亮,南北交通灯都亮红灯;东西交通灯以同样规律变化。

(1)每次绿灯变红灯时,要求黄灯先亮3秒,黄灯亮时,绿灯灭。

(2)要求在绿灯亮(通行时间内)和红灯亮(禁止通行时间内)时均有倒计时显示。

所以基本符合现实功能,能够指挥车辆在十字路口完成左转和不同路口的直行。

2、基本功能、扩展功能分析考虑交通灯的功能,一个十字路口至少需8组交通灯:东西南北各两组,一组指挥转弯,一组指挥直行。

而设计的关键是控制交通灯的亮灭。

考虑南北、东西方向灯的亮灭规律相同,故可以考虑用四组交通灯来模拟实际的八组交通灯:东西两组灯,南北两组灯,分别用来指示转弯和直行。

可用计数器控制时间,在不同的时间显示不同的灯。

根据设计分析,可以采用如下方案实现交通灯显示:通过计数来计时,不同的时间输出不同的使能信号,使各方向的不同交通灯显示不同的颜色。

夜间车少需交通灯,则红灯、绿灯灭,黄灯闪烁使司机明白前方为十字路口,小心行驶。

倒计时显示需设计不同的倒计时计数器,显示不同方向交通灯的显示时间,通过数码管显示时间,使行人方便。

3、总体方案(1)结构图(2)主要模块交通灯设计主要分以下几个模块:时钟分频模块,交通灯亮灭控制模块,交通灯显示模块,倒计时计数模块,倒计时显示模块。

①时钟分频模块可以将10MHz的信号,用一个二进制计数器,对其进行分频,从而得到适合的频率。

选一个合适的作为时间计数器的扫描信号,另外再选一个作为数码管选通电路的触发信号。

本方案是用一个24位的计数器,倒计时计数的周期比较慢,而数码管比较快所以可以将分得的23位和10位分别给两者作为扫描信号。

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交通灯控制电路设计作者姓名:2B专业名称:测控技术与仪器指导教师:2B 讲师摘要本设计主要分为三大模块:输入控制电路、时钟控制电路和显示电路。

以AT89C51单片机为中心器件来设计交通灯控制器,实现了AT89C51芯片的P0口设置红灯、绿灯和黄灯的燃亮功能;为了系统稳定可靠,采用了74LS14施密特触发器芯片的消抖电路,避免了系统因输入信号抖动产生误操作;显示时间直接通过AT89C51的P2口输出,由CD4511驱动LED数码管显示红灯燃亮时间。

关键词:AT89C51 LED显示交通灯控制AbstractThis design mainly divided into three modules: input control circuit, control circuit and the clock display circuit. With AT89C51 single-chip microcomputer as the center device to designing traffic light controller, realize the AT89C51 chip P0 mouth red lights, a green light and set up the yellow lights brighten function; In order to system is stable and reliable, and USES 74 LS14 Schmitt toggle circuit chip away shaking, to avoid the system for the input signal jitter produce false operation; Show time directly through the P2 mouth AT89C51 output, driven by CD4511 LED digital display red light lit the time.Keywords: AT89C51, LED, display, traffic, control目录摘要 (II)ABSTRACT (III)目录 (IV)1 绪论 (1)1.1道路交通控制的发展背景 (1)1.2道路交通控制的目的和作用 (1)2 设计方案与比较 (2)2.1设计任务 (2)2.2总体方案设计 (3)2.2.1 方案比较 (3)2.2.2方案论证与确定 (4)3 系统原理分析 (5)3.1工作原理简介 (5)3.2总体方框图见图4 (5)3.3系统电路模块分析 (5)3.3.1 消抖电路 (5)3.3.2 振荡、时钟电路和CPU时序 (6)3.3.3 复位电路 (8)3.3.4 LED驱动显示电路 (8)3.3.5 AT89C51芯片控制电路 (11)3.3.6 辅助电源设计 (15)3.4程序设计 (15)3.4.1 主程序设计 (15)3.4.2 P0口的算法 (16)3.4.3 程序流程图 (17)4 元件参数设定 (19)4.1复位元件电路选折 (19)4.2消抖电路元件选折 (19)5 系统调试 (20)5.1系统的调试与故障排除 (20)5.1.1 硬件调试 (20)5.1.2 软件调试 (20)5.2系统的实际效果 (21)6 结束语 (21)[参考文献] (22)附录 (23)DJNZ R1, DEL2 (26)1 绪论1.1 道路交通控制的发展背景随着经济发展,城市化速度加快,机动车辆占有量急剧增加,由此引发出日益严重的交通问题:交通拥挤甚至堵塞,交通事故频繁,空气和噪声污染严重,公共运输系统效率下降等。

解决这一问题通常有两种办法,一种是修路造桥,这对道路交通状况的改善是一种最直接的办法,但它需要巨额的投资,且在城市中心区受拆迁的限制,很难实施.另一种是在现有的道路交通条件下,实施交通控制和管理,充分发挥现有道路的通行能力,大量事实已经证明这种方法的有效性。

通常,一个经验丰富的交通警察能在极短的时间内把一个交叉路口的交通阻塞缓解或解除,但他的作用范围往往局限于单个交叉路口。

而现代的道路交通非常复杂,常常是几个或几十个甚至是成百上千路口互相关联,在这种情况下,任何一个经验丰富的交通警察都无能为力了.因此,人们越来越关注把先进的科学技术用于交通管理,从而促进了交通自动控制技术的不断发展]1[。

1.2 道路交通控制的目的和作用道路交通控制的目的可定义为:在确定的行政规定约束下,采用合适的营运方法来确保公共和私人运输方式具有最佳的交通运行状态。

围绕这一目的研制出的道路交通控制系统,把受控对象看成一个整体,采用对交通流科学地时间分割的方法,最大限度地保证交通流运动的连续性,使受控区域的交通流减少冲突,同时平稳地、有规则地运动]1[。

道路交通控制的作用主要表现为以下几个方面:1)改善交通秩序,增加交通安全。

2)减少交通延误,提高经济效益。

3)降低污染程度,保护生态环境。

4)节省能源和土地消耗。

2.2 总体方案设计2.2.1 方案比较方案一本方案主要以8031为核心,用一块74LS373锁存器,2764扩展片外存储器。

电路特点扩展电路复杂。

图2方案一方框图方案二本方案主要以AT89C51为核心,利用8255扩展I/O口。

电路特点I/O口总数较多。

图3方案二方框图方案三本电路采用AT89C51为核心,用一块CD4511译码器,一块74LS14反相器(施密特)解决按键抖动问题。

采用AT89C51芯片使电路更加智能化,可靠性高,电路成本大大下减。

用三基色发光管形象的把交通灯模拟出来,更好达到设计的效果。

电路特点系统电路简单,容易实现,不用扩展I/O口。

图4方案三方框图2.2.2方案论证与确定综合上述三个方案,各有特点和缺点:方案一:采用老式的8031,其本身无内部存储器,为了扩展电路,使电路复杂化,而且无按键消抖电路,容易发生误操作,难以实现设计目的。

方案二:采用AT89C51和扩展口8255组成,电路I/O口较多,但在本电路中造成I/O口浪费和成本的提高。

同样无消抖电路,容易发生误操作。

方案三:采用AT89C51、CD4511译码器和74LS14施密特反相器,且用三基色发光管,本方案克服了方案一和方案二之中共同存在的容量少、无消抖、成本较高、电路复杂的问题。

系统电路不复杂,设计合理,可靠性高,较容易实现交通灯的控制。

所以,经论证和比较决定采用第三个方案更符合实际和经济。

3 系统原理分析3.1 工作原理简介当AT89C51上电复位后,给AT89C51置数,让四方向的红灯全亮,四方向的LED 全显示0。

进行测试,后等待开始命令。

当按下开始按钮,中断INT1非响应,并执行中断服务子程序:南北红灯亮,东西绿灯亮5S→南北红灯亮,东西绿灯闪亮2S→南北红灯亮,东西黄灯亮2S→延时1S→东西红灯亮,南北绿灯亮5S→东西红灯亮,南北绿灯闪亮2S→东西红灯亮,南北黄灯亮2S→不断循环上述过程。

LED数码管同时倒计时显示四方向红灯亮的时间。

当有停止命令,按下SB2,INT0非响应,因为其为优先级中断,所以不管INT1非执行到任何地方都中断。

INT0非中断响应后,LED数码管与交通灯全灭,等待再次开始.3.2 总体方框图见图43.3 系统电路模块分析3.3.1 消抖电路在单片机应用系统中,按键起到了人机对话的主要设备,用于向单片机应用系统输入数据、程序和操作命令。

当按钮按下或松开时,会向单片机CPU输入一个0电平或1电平,CPU根据接收到的0或1电平信号,决定具体的操作。

但是,在按键的按下和松开时,开关的机械触点会产生抖动,一般抖动时间是5~10ms左右,抖动的波形如图5。

在拉动期间CPU不能按收到稳定的电平而无法做出正确的判断,因此,需在对按钮进行去抖动处理。

图5按钮产生抖动的波形示意图为了消除抖动,如图6所示,是利用反相器集成电路来实现消除抖动功能的。

当开始按钮按下时,反相器的①端为高电平,尽管按下按键会产生抖动,但由于反相器的作用,在②端产生一个稳定的低电平。

在按钮松开的过程中,由于①变为低电平,同样由于反相器的作用,在②端产生一个稳定的高电平。

停止消抖动电路原理一样。

.R1图6 除抖动电路原理图74LS14芯片介绍:74LS14 是一个6反相器,如果输入端为高电平,那么输出为低电平。

如果输入低电平,那么输出为高电平。

本电路用74LS14而不用74LS04。

74LS14与74LS04都是74系列的非门。

两者不同的是输入不一样。

74LS04输入是TTL电平,74LS14输入是施密特输入(有滞回特性)。

因为输入不一样,两个芯片的应用场合也有所不同。

74LS04多用于板内一般数据的“非”控制,而74LS14一般用于某些信号的整形或者异受干扰信号的缓冲等]3[。

大部分情况下74LS14可以替代74LS04。

3.3.2 振荡、时钟电路和CPU时序1)振荡、时钟电路振荡、时钟电路。

如图7所示,时钟是单片机的心脏,各部分都以时钟频率为基准,有条不紊地一拍一拍的工作。

因此时钟频率直接影响单片机的速度,时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。

常用的时钟电路有内部时钟和外部时钟两种。

本设计利用AT89C51内部一个高增益的反相放大器,XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入、输出端。

这两个引脚外接一个石英晶体或陶瓷谐振器就可以与片内振荡器一起构成一个自激振荡器。

对外接电容的要求虽然没有严格的要求,但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度和温度稳定性。

对电容C4和电容C5的要求为:石英晶体:30PF±10PF;陶瓷谐振器:40PF±10PF。

把一个12.0MHZ晶振和两个33PF电容器组成的外部时钟振荡电路,接于XTAL1(19脚)和XTAL2(18脚)之间。

这样振荡器发出的脉冲直接送入内部的时钟电路。

GND图7时钟电路2)CPU时序单位因为单片机系统经常要控制一些外部的实时器件,这需要单片机系统提供实时的时钟信号,为了与CPU同步故必须采用同样的时钟信号。

单片机以晶体振荡器的振荡周期(或外部引入的时钟周期)为最小的时序单位,片内的各种微操作都以此周期为时序基准。

振荡频率二分频后形成状态周期或称s周期,所以,1个状态周期包含有2个振荡周期。

Fosc振荡频率l2分频后形成机器周期MC。

所以,1个机器周期包含有6个状态周期或12个振荡周期。

1个到4个机器周期确定一条指令的执行时间,这个时间就是指令周期。

AT89C51单片机指令系统中,各条指令的执行时间都在1个到4个机器周期之间。

4种时序单位中,振荡周期和机器周期是单片机内计算其它时间值(例如,波特率、定时器的定时时间等)的基本时序单位。

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