基于STC90C51单片机的智能交通灯设计.pdf
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1、精心整理 基于 STC90C51 单片机的交通灯设计 1、 设计题目 基于 STC90C51 单片机的智能交通灯设计 2、设计要求 2.1、系统功能 (1)按照交通规则, 控制宝田路和前进路方向 及其人行道的交通信号灯(红黄绿)的通断。 (2)设置信号灯的通断时间。 (3) 可人工干预,使交通信号灯开启不同模式。 2.2、性能参数: (1)电源: 5VDC (2)LED 灯电流: 10mA (3)定时时间: 10s-200s 3、总体设计 根据系统功能和设计要求,系统采用单片机控制 的方案,基于HC6800S 开发板,由 STC90C51 , 74HC573 ,交通灯模块,动态数码显示管以及4
2、*2 精心整理 独立按键组成。 3.1 系统工作原理 在十字路口,分为宝田路和前进路,正常情况下, 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。其具体状态如下:? (1)普通模式 : 状态一:宝田路通行阶段(宝田路及其人行道 亮绿灯 30 秒、前进路及其人行道亮红灯30 秒) ; 状态二:黄灯阶段(宝田路和前进路亮黄灯5 秒、两侧人行道亮红灯5 秒) ; 状态三:前进路通行阶段(前进路及其人行道 亮绿灯 30 秒、宝田路及其人行道亮红灯30 秒) ; 状态四:黄灯阶段(宝田路和前进路亮黄灯5 秒、两侧人行道亮红灯5 秒) ; 返回到状态一
3、。 (2)高峰期模式(设宝田路为主干道): 按下按键 2(key2) ,开启高峰期模式; 状态一:宝田路通行阶段(宝田路及其人行道 亮绿灯 60 秒、前进路及其人行道亮红灯30 秒) ; 精心整理 状态二:黄灯阶段(宝田路和前进路亮黄灯5 秒、两侧人行道亮红灯5 秒) ; 状态三:前进路通行阶段(前进路及其人行道 亮绿灯 30 秒、宝田路及其人行道亮红灯30 秒) ; 状态四:黄灯阶段(宝田路和前进路亮黄灯5 秒、两侧人行道亮红灯5 秒) ; 返回到状态一; 按键 2 释放,回到普通模式。 (3)紧急模式 : 按下按键 1(key1) ,开启紧急模式,所有道路及其 人行道均红灯亮,数码管不显示
4、。释放按键1,回 到普通模式。 3.2? 单片机交通控制系统的功能要求? 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,通行时间调整功能和紧急情况全面禁 行。 ? (1)倒计时显示 ? 倒计时显示可以提醒驾驶员在信号灯灯色发生 改变的时间、在“停止”和“通过”两者间作出合 精心整理 适的选择。驾驶员和行人普遍都愿意选择有倒计时 显示的信号控制方式,并且认为有倒计时显示的路 口更安全。倒计时显示是用来减少驾驶员在信号灯 色改变的关键时刻做出复杂判断的一种方法,它可 以提醒驾驶员灯色发生改变的时间,帮助驾驶员在 “停止”和“通过”两者间作出合适的
5、选择?。? (2)时间的设置 ? 本设计中对时间进行了人为控制设置,正常情 况下宝田路和前进路的绿灯通行与红灯禁行时间均 设置为 30 秒、黄灯等待时间设置为5 秒。假设前进 路为主干道,考虑到主干道在上下班高峰期车流量 和人流量较大,人为增加开关K2。当 K2开启时, 主干道前进路上绿灯通行时间和宝田路上的红灯禁 行时间更改为60 秒,其余设置均不变;当K1关闭 时,又恢复正常情况下的时间设置。 (3)紧急情况全面禁行 精心整理 本设计中在紧急情况下增加了全面禁行状态, 增加开关 K1。当 K1开启时,宝田路和前进路及其 各自人行道均量红灯禁行;当 K1关闭时,交通灯恢 复正常状态。 4、详
6、细设计硬件设计 为了实现本设计要求的具体功能,选用STC90C51 单片机及外围器件构成最小控制系统,10 个发光二 极管分别分成两组红黄绿和两组红绿灯构成信号灯 指示模块, 4 个 LED动态数码管构成各个方向倒计 时显示模式,两个按键分别用来设置高峰期模式和 紧急模式。 4.1、单片机系统设计 单片机设计交通灯控制系统,可用单片机直接 控制信号灯的状态变化,基本上可以指挥交通的具 体通行,当然,接入LED数码管就可以显示倒计时 以提醒行使者,更具人性化。 精心整理 单片机上电后,系统进入正常工作状态,执行 交通灯状态显示控制,同时将时间数据倒计时输入 到 LED数码管上实时显示。 HC68
7、00S整体结构视图: STC90C51 内部结构图: 精心整理 STC90C51 芯片引脚图: 4.2、LED 数码管显示屏设计 LED动态数码管的显示原理为: 2 位 8 段数码管电路采用“共阳”连 接驱动代码,如右图所示。 段码和位码,段码即段选信号SEG , 它负责数码管显示的内容,图中ag、dp 组成的数据 (a 为最低位, dp 为最高位) 就是段码。 位码即位选信号DIG,它决定哪个数码管工作,哪 个数码管不工作。 LED 数码管显示代码表如下表所 示: 显示数值dp,g,f,e,d,c,b,a 代码 0 01111111 0x3f 1 00000110 0x06 2 010110
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