交通灯控制系统设计论文.doc

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交通灯控制系统设计论文
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的发展现状和研究意义，提出了本课题的任务要求。
系统设计的总体方案
系统设计目标
随着人们日常生活水平的提高，机动车辆不断增加，简单的交通控制系统已不能满足当前交通道路管理的需要。为了最大程度的满足交通管理的需要，为车辆提供准确的通行时间，本课题应结合先进的研究技术设计出功能完善的交通灯控制系统。此外，还需要充分考虑系统的可操作性，使控制系统具备与突发状况相适应的可调节能力。
交通道路管理方案
在设计交通灯控制系统之前，应明确交通道路中交通灯的管理方案。东西、南北两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯，以指挥车辆的安全通行。红灯亮禁止通行；绿灯亮允许通行；黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间。。
信号灯指示方案
状态
信号灯显示
S1
东西方向绿灯 南北方向红灯
S2
东西方向黄灯 南北方向红灯
S3
东西方向红灯 南北方向绿灯
S4
东西方向红灯 南北方向黄灯
系统设计总体方案
根据交通系统管理方案和本课题任务的要求，该系统应具有交通灯的显示功能、倒计时功能和通行时间设置功能，所以把系统分为四个模块，包括单片机控制、信号灯显示、倒计时显示和键盘设置，。
初 始 参
数 设 置
AT89C51单片机控制模块
倒计时显示模块
信号灯显示模块
键盘设置
74LS245
驱动
系统硬件设计结构
下面分别简单介绍这四个模块：
(1)单片机控制模块：单片机将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上，具有优异的性能价格比，控制功能强，这将使各模块功能的实现变得简单方便。本系统中，8051单片机的P0口控制南北方向的时间显示；P1口控制信号灯的点亮；P2口控制东西方向的时间显示；P3口接入键盘开关，可设置适应当前状况的通行时间和暂缓通行时间。
(2)信号灯显示模块：利用发光二极管代替交通信号灯，通过单片机控制使其按要求点亮。
(3)倒计时显示模块：此模块有两种方案。第一种是采用数码管显示。该方案实现简单，但只能显示有限的符号和数码字符。第二种是采用点阵式LED显示。该方案实现复杂，须完成大量的软件工作，但功能强大，可方便的显示各种英文字符、汉字和图形。由于本控制系统只需显示倒计时时间，利用数码管即可完成此功能，因此本控制系统中利用2位一体的共阴数码管显示道路两个方向的通行时间和暂缓通行时间，通过单片机控制进行倒计时显示。
(4)键盘设置模块：在交通道路突发情况时，可通过按键手动设置通行时间和暂缓通行时间，通过单片机控制进行时间设置。此模块有两种方案：第一种是采用8255扩展I/O口及键盘、信号灯显示等。该方案使用灵活，可提供较多I/O口，但操作复杂。另一种是直接在I/O口线上接上按键开关。该方案设计精简，但提供的I/O口数量有限。由于本控制系统对于交通灯及数码管的控制只用单片机本身的I/O口就可实现，故选择第二种方案。
综上所述，交通灯控制系统的总体方案已经确定，下面进行硬件设计。
2交通灯控制系统硬件设计
单片机简介
8051系列单片机是在美国Intel公司于20世纪80年代推出的MCS-51系列高性能8位单片机的基础上发展而来的，它在单一芯片内集成了并行I/O口、异步串行口、16位定时器/计数器、中断系统、片内RAM和片内ROM，以及其他一些功能部件[5]。单片机主要有如下特点：
(1)有优异的性能价格比。
(2)集成度高、体积小、有很高的可靠性。单片机把各功能部件集成在一块芯 片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性 与抗干扰能力。另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合在恶劣的环境下工作。
(3)控制功能强。为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O 口的逻辑操作以及位处理功能。单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。
(4)低功耗、低电压，便于生产便携式产品。
(5)外部总线增加了 IC(Inter-Integrated Circuit)及 SPI(Serial Peripheral Interface)等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构