文档介绍：摘要
近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不地走向深入,同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用,单片机方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点的软件结合,加以完善。交通信号灯的出现,使交通得以有效管制,对于疏导交通流量、提高道路通行能力,减少交通事故有明显效果。本系统采用单片机AT89S52为中心器件来设计交通灯控制器,系统实用性强、操作简单、扩展性强。
关键词:
1、单片机最小系统。
2、红、黄、绿LED交通灯。
3、紧急通车开关。
一、设计任务与要求
用AT89S52单片机控制一个交通信号灯系统,晶振采用12MHZ。
设A车道与B车道交叉组成十字路口,A是主道,B是支道。设计要求如下:
用发光二极管模拟交通信号灯,用按键开关模拟车辆检测信号。正常情况下,A、B两车道轮流放行,A车道放行50s,其中5s用于警告;B车道放行30s,其中5s用于警告。交通繁忙时,交通信号灯控制系统应有手控开关,可人为地改变信号灯的状态,以缓解交通拥挤状况。在B 车道放行期间,若A车道有车而B车道无车,按下开关K1 使 A车道放行15s;在 A车道放行期间,若B车道有车而A车道无车,按下开关K1 使B 车道放行15s。有紧急车辆通过时,按下K2开关使 A、B车道均为红灯,禁行20s。
二、方案设计与论证
方案一:
交通控制系统主要控制A、B两车道的交通,以AT89S52单片机为核心芯片,通过控制三色LED的亮灭来控制各车道的通行;另外通过2个按键来模拟各车道有无车辆的情况和有紧急车辆的情况。根据设计要求,制定总体设计思想如下:
1、正常情况下运行主程序,。
2、一道有车而另一道无车时,采用外部中断1执行中断服务程序,并设置中断为低优先级中断。
3、有紧急车辆通过时,采用外部中断0执行中断服务程序,并设置中断为高优先级中断,实现二级中断嵌套。
该电路具有电路简单,设计方便,显示亮度高,耗电较少,也非常的可靠等点。
总体设计框图如图1所示:
AT89S52
单片机
复位电路
晶振电路
按键电路
七段数码管倒计时显示电路
A、B车道LED
显示电路
图1 系统整体设计方框图
方案二:
采用标准AT89S52单片机作为控制器;通行倒计时显示采用3位数码管;主、次通道及行人指示灯采用双色高亮发光二极管;LED显示采用动态扫描,以节省端口。紧急车辆通行采用实时中断完成,识别方法采用手动按钮。按以上系统构架设计,单片机端口资源刚好满足要求。该系统具有电路简单,设计方便,显示亮度高耗电少,可靠性高,但是占用单片机资源太多了。整个电路组成框图如图2所示。
P1
P2
INT1
P0
P3
南北通行灯
东西通行灯
3位LED显示器
列扫描驱动
上电复位电路
紧急车辆放行电路
图2
方案三:
采用AT89C2051单片机作为控制器,通行倒计时、主、次车道及行人通行指示采用单块LCD液晶点阵显示器。这种方案设计占用单片机的端口最少,硬件也最少,耗电也最少;虽然显示图案也很精美,但由于亮度太暗,晚上还得必须开背光灯,所以较少采用。
通过以上综合分析可以看出,方案一具有综合设计优点,因此城市道口交通灯控制系统模型采用方案一设计。
三、硬件单元电路设计与参数计算
1、时钟电路模块
时钟电路由一个晶体振荡器12MHZ和两个30pF的瓷片电容组成。时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号,而时序所研究的是指令执行中各信号之间的相互关系。单片机本身就如一个复杂的同步时序电路,为了保证同步工作方式的实现,电路应在唯一的时钟信
号控制下严格地工作。其电路如图3所示:
图3 时钟电路模块
2、复位电路模块
复位电路是使单片机的CPU或系统中的其他部件处于某一确定的初始状态,并从这状态开始工作,除了进入系统的正常初始化之外,当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时,为摆脱困境,也需按复位电路以重新启动。本设计采用的是按键复位电路。其电路如图4所示:
图4 复位电路
3、主控制系统模块
主控制器采用AT89S52,是ATMEL公司生产的一款性能稳定的8位单片机。AT89S52具有1个8KB的FLASH程序存储器,1个512字节的RAM,4个8位的双向可位寻址I/O端口,3个16位定时/计数器及1个串行口和6个向量二级中断结构。
单片机的P0口分别用于控制南北及东西的通行灯,P2口和P3^4-P3^7口用于4组4位LED计时器的控制,紧急车辆通行时使用外中断