基于AT89C51单片机的交通灯研究设计(3)

2019-03-10 23:06

会闪烁以提醒。本交通灯以单片机为核心,以LED灯作为倒计时显示。有系统简单.实用性强.运行稳定且可靠等优点。

在今天,红绿灯安装在各个道口上,已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。

1858年,在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红,蓝两色的机械扳手式信号灯,用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年,英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上,安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成,红色表示“停止”,绿色表示“注意”。1869年1月2日,煤气灯爆炸,使警察受伤,遂被取消。 1914年,电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成,安装在纽约市C5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”,绿灯亮表示“通行”。而中国最早的马路交通灯却是诞生于1928年的上海英租界。从最早的手牵皮带到20世纪50年代的电气控制,从采用计算机控制到现代化的电子定时监控,交通信号灯在科学化、自动化上不断地更新、发展和完善。

交通指挥灯是非裔美国人加莱特?摩根在1923年发明的。此前,铁路交通已经使用自动转换的灯光信号有一段时间了。但是由于火车是按固定的时刻表以单列方式运行的,而且火车要停下来不是很容易,因此铁路上使用的信号只有一种命令:通行。公路交通的红绿灯则不一样,它的职责在很大程度上是要告诉汽车司机把车辆停下来。

现代交通灯应该更为人性化。

2.2 AT89C51芯片简介

AT89C51为8 位通用微处理器,采用工业标 PDIP封装的AT89C51引脚图 ,在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同,其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器.数据RAM及外部接口等功能部件的初始化,会聚调整控制,会聚测试图控制,红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有:XTAL1(19 脚)和XTAL2(18 脚)为振荡器输入输出端口,外接12MHz 晶振。RST/Vpd(9 脚)为复位输入端口,外接电阻电容组成的复位电路。VCC(40 脚)和VSS(20 脚)为供电端口,分别接+5V电源的正负端。P0~P3 为可编程通用I/O 脚,其功能用途由软件定义,在本设计中,

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P0 端口(32~39 脚)被定义为N1 功能控制端口,分别与N1的相应功能管脚相连接,13 脚定义为IR输入端,10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口,分别连接N1的SDAS(18脚)和SCLS(19脚)端口,12 脚.27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口,连接主板CPU 的相应功能端,用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。

在AT89C51 片内存储器中,80H-FFH 共128 个单元为特殊功能寄存器(SFE),SFR 的地址空间映象如表2 所示。

并非所有的地址都被定义,从80H—FFH 共128 个字节只有一部分被定义,还有相当一部分没有定义。对没有定义的

单元读写将是无效的,读出的数值将不确定,而写入的数据也将丢失。 不应将数据“1”写入未定义的单元,由于这些单元在将来的产品中可能赋予新的功能,在这种情况下,复位后这些单 元数值总是“0”。

AT89C51除了与AT89C51所有的定时/计数器0 和定时/计数器1 外,还增加了一个定时/计数器2。定时/计数器2 的控制和状态位位于T2CON(参见表3)T2MOD(参见表4),寄存器对(RCAO2H、RCAP2L)是定时器2 在16 位捕获方式或16 位自动重装载方式下的捕获/自动重装载寄存器。

AT89C51 有256 个字节的内部RAM,80H-FFH 高128 个字节与特殊功能寄存器(SFR)地址是重叠的,也就是高128字节的RAM 和特殊功能寄存器的地址是相同的,但物理上它们是分开的。

当一条指令访问7FH 以上的内部地址单元时,指令中使用的寻址方式是不同的,也即寻址方式决定是访问高128 字节

RAM 还是访问特殊功能寄存器。如果指令是直接寻址方式则为访问特殊功能寄存器。

主要功能特性:

1. 兼容MCS51指令系统

2. 8k可反复擦写(大于1000次)Flash ROM; 3. 32个双向I/O口;

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4. 256x8bit内部RAM;

5. 3个16位可编程定时/计数器中断; 6. 时钟频率0-24MHz;

7. 2个串行中断,可编程UART串行通道; 8. 2个外部中断源,共8个中断源; 9. 2个读写中断口线,3级加密位;

10.低功耗空闲和掉电模式,软件设置睡眠和唤醒功能;

11.有PDIP.PQFP.TQFP及PLCC等几种封装形式,以适应不同产品的需求。

图1 AT89C51引脚图

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3. 交通灯的研究思路

3.1概述:

这个设计是利用单片机最小系统来设计交通灯,单片机的最小系统包括:复位电路、外部晶振、低位地址锁存等。

此课程应具有的功能是: 使得十字路口的红,绿灯交替点亮;在灯色交换时,绿灯闪烁再黄灯亮提醒。并且设有主干道绿灯时间较长,以及紧急停车按钮,能够应对各种突发状况,最终完成课题。

3.2需求分析:

交通灯是我们日常生活出行经常见到的,是必不可少的,随着城市社会经济的发展,城市道路资源不足和机动车辆的数量与日俱增,并引发很多交通问题。这篇设计根据城市交通的特点和可能面临的交通问题,提出基于交通灯控制的管理系统。一个能够根据实际情况来更改规则的交通灯将会能够更为有效地处理各种交通问题。

3.3设计思想:

由于自身的切身体会,某些道路的主干道车辆较多每次需要通行的需求量很大可是绿灯时间却与支干道一样,很多车辆或行人来不及穿过马路,可是支干道却时间有余,没有充分的利用到交通灯的时间设置而导致交通拥堵。这样的交通灯很不合理,导致了多余资源的浪费

本课程设计是基于AT89C51设计的红绿交通灯。用AT89C51、 74LS244与电阻、开关、 LED等组成单片机的最小系统。为了能够适应现今交通如此发达的城市,而要拥有能够处理应急事件的能力,这样的交通灯才能够更好的服务于人民。

3.4设计要求:

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(1).主、支干道交替通行,主干道每次通行时间均为30秒,支干道每次通行时间均为20秒;

(2).绿灯亮时表示可以通行,红灯亮时表示禁止通行,红绿灯之间的转换通过黄灯来实现。

(3).每次绿灯变红灯时,黄灯先闪5秒(此时另一干道上的红灯不变); (4).十字路口要求有数字显示,作为时间提示,以便人们更直观地把握时间。 (5).能够控制交通灯仅放行东西、或南北、或者紧急停车,来处理各种紧急状况。

3.5交通灯管理系统功能

表1:交通灯管理系统电路原理图 30秒 5秒 30秒 ???? ???? ???? 东西方向灯 红灯 黄灯 绿灯 南北方向灯 绿灯 红灯 红灯 从上表中我们可以很容易的看出:

(1).当东西方向为红灯,此道车辆禁止通行,东西道行人可通过;南北道为绿灯,此道车辆通过,行人禁止通行。时间为30秒。

(2).黄灯闪烁3秒,警示车辆和行人红.绿灯的状态即将切换。 (3).当东西方向为绿灯,此道车辆通行;南北方向为红灯,南北道车辆禁止通过,行人通行,时间为20秒。

(4).这样如上表的时间和红.绿.黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆就能安全畅通的通行。

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