基于51单片机控制交通灯(设计源文件+万字报告+讲解)（支持资料、图片参考_降重降ai）_文章底部可以扫码

目 录1 绪论 21.1 课题研究目的 21.2 研究现状 31.3 本文的主要工作 42 系统方案设计 52.1 总体方案设计与分析 52.2 主控制器方案 52.3 显示方案 63 系统电路设计 63.1 主控制器电路 63.1.1 单片机电路 63.1.2 晶振电路 83.1.3 复位电路 83.2 显示电路 93.3 按键电路 93.4 交通灯电路 104 系统硬件设计 104.1 主程序软件设计 104.2 子程序软件设计 124.2.1 显示软件设计 124.2.2 按键扫描软件设计 145 系统测试 155.1 系统调试 155.2 故障检查 176硬件组装与调试 176.1 系统组装 186.2 上电后调试 19总结 20参考文献 21致谢 23附录 24附录1成品图 24附录2原理图 251 绪论1.1 课题研究目的19世纪的时候英国就出现了世界上首个交通信号灯因为他的能源来自于煤气的交通信号灯这种方案在后期的设备运行中很容易产生爆炸所以后来此种交通信号灯设备就没有在出现了。 到了20世纪的时候美国的克利夫兰市又有了交通灯设备然而此次的能源设计方案是电力信号灯。1930年德国有人开发了选取自动化的设计方案去操作的交通灯这种设计标志着交通自动操作的起步。20世纪开始发达国家第一次选取车辆感应方案处理信号车辆传感器的主要特点为此设计能够按照交通拥堵的具体情况去操作交通灯运行的时间参数这样来解决交通十字路口的拥堵问题使得车辆可以很快的通过路口此方案被很多地区进行使用。现在城市道路交通信号控制设备最有影响力的有美国的TRANSYT和SCOOTS交通控制设备以及德国的SCATS设备。信号灯在开发过程中自适应理论非要受广大开发者的喜欢。就像上文说到的SCOOTS以及SCATS设备。这几年来其他国家仍然更注重选择自适应理论开发交通控制设备尤其是这些地区的很多大学以及研究企业都在设计自适应交通信号控制设备的理论。在十字路口安装交通灯能够对交通秩序做到有效的管理而且给交通参与者的安全设立了非常有效的强有力的保障。胆儿由于社会、经济的不断进步之前的交通灯操作设备早已满足不了当今越来越拥堵的交通情况。怎么样设计开发交通灯操作设备更好的解决当今交通次次序问题所以需要进行交通灯设备的开发。传统的十字路口交通指示灯通常的开发是必须提早去对车辆流量情况进行数据采集选取统计的方法将十字路口指示等的亮灭时间进行调节。但是很多时候车辆流量是根本没有规律的很多的路线在不一样的时刻可能会有非常大的变化。不管用多长时间去进行采集、设计了较满足的设备很可能还会出现非常奇怪的现象绿灯路线基本无车辆行驶但是红灯路线有很多数量的车在排队行驶。路口车辆数量的变化根本没有规律不可能找到一种方案去进行设计统计的方案现在已经完全行不通根本适应不了当今交通不断发展的趋势现在的需求是必须设计开发出能够按照车流量进行运作的交通灯设备。1.2 研究现状我国在交通灯的研发领域要落后于其他地区因为我国人口数量大伴随社会的发展交通拥挤现象组建严重起来这让我国对交通系统的要求越来越大。城市交通是一个高度集成以及繁琐的问题必须在按照城市道路实际情况下进而多方面的去解决。现在我国的交通灯开发的产品有很多有的是单片机方案开发设计的交通灯的操作设备有的是CPLD方案开发设计的交通灯的操作设备有的是PLC方案开发设计的交通灯的操作设备。我国交通信号灯大都是在车辆比较多的路口进行安装全部设计有红绿黄三种颜色的交通灯指示搭配有交通灯倒数计时显示便于车辆去判断交通灯的运行状态。此方案的开发很好的解决很多的道路交通拥堵的情况让交通次序得到了很好的管理然而由于交通情况非常多变交通灯的变化和很多原因都有关系所以此方案的设计还是有很多的缺点比如无法按照道路的车流量去变换交通灯的运行状态不能很好的控制交通车流量。现在很多地区的十字路口交通灯的操作大都还是选取时间不可变的时间间隔的操作方案。因为十字路口在不同时间车辆的数量比较复杂、无规律、多变的选择不可变时间的开发方案这种设备不能很好的解决高峰期交通拥堵情况无法疏通交通拥堵。所以选择不按照数学模型的通过车流量操作的方案开发交通灯操作设备可以很好地处理当前交通情况。还有就是由于很多高科技方案在很多领域得到使用整个环境里会存在很多的电磁干扰因此设计开发出来的交通操作设备要非常的可靠、安全因此选取了单片机单片机的抗干扰能力非常强运行稳定、可靠完全可以满足开发要求。由于科学方案每天都在不断的更新自使得产品的智能化也逐渐加强之前的交通控制设备根本无法达到要求。能够编程操作设备交通灯操作设备选取了自动控制方案、电子技术、检测相关方案、编程方案技术进行设计开发完成的设备有效的选取电子方案技术管理了很多制作流程。1.3 本文的主要工作本设计是基于51单片机控制交通灯需要完成交通灯的功能设计。项目选取STC89C51单片机作为主控制器。第一章对选题背景以及项目进行阐述。第一阶段构建系统的框架绘制系统的所有部分架构图第二章按照功能论证每个部分的方案最终论证出所有部分选择的方案。第三章对设计所有部分的详细硬件电路画出相应部分各自的原理图。第四章对开发的所有部分进行软件开发选取编程环境进行程序的编写通过以上的开发就完成了系统的整个软件部分的开发内容。第五章对整个项目做仿真仿真不断优化软硬件的设计完善所有功能设计优化源代码的设计最后整个项目设计完成。2 系统方案设计2.1 总体方案设计与分析此项目涵盖硬件和软件设计两个方面。内容有显示、按键操作、交通灯电路、主控制器以及电源。显示包括东南西北四个方向的时间显示、交通灯指示还有时间设置显示可以设置交通灯变换的时间。按键用于设计时间、控制系统进行繁忙状态运行。总体框图如图2-1所示。图2-1 总体框图2.2 主控制器方案方案一采用STC89C51集成芯片。STC89C51集成芯片应用了集成度很高的很难丢失存储设备开发方案生产和工业要求的MCS-51命令系统以及输出引脚能够搭配。芯片的能耗非常的小功能强大的CMOS 8位处理器芯片里包括8K Bytes的能够多次进行擦写10万多次的FlashFlash是仅仅可以进行读操作的代码存储模块。AT系列的处理器在生产完成的时候就进行了加密处理根本不能进行解密。STC89C51处理器工作频率很高频率可以达到90M HZ稳定性强计算快最重要的是这种器件成本很低很容易可以买到开发者都很喜欢。方案二采用MSP430系列集成芯片。此集成芯片为一类16位的处理器搭配了简单的命令系统RISC结构设计了很多的寻址操作7 类执行方法、4 种目的执行方法、简易的 28条内部命令还有很多的模拟命令很多的寄存器还有内部数据存储设备全能够进行很多的计算快速的查表执行命令。所有的优势都确保了能够写出非常高质量的源代码。再有由于还它在很低的供电电压能力以及可变的还能够操作的执行时钟领域都有它非常独到的地方因此MSP430 单片机有着非常低的能耗的优势。方案三选取STM32集成芯片内核选取ARM 32位的M3 CPU产品具有高效、费用小、能耗小的32位处理器此产品在很多的电子设备中进行使用就像工业操作行业、航空航天领域智能硬件等方面。他的运行速度超过72MHz搭配了高速存储设备I/O引脚的数量很大。拥有2个12位逐次逼近方式ADC处理模块可以接18模拟信号所有通道的A/D处理能够单次、多次、扫描方式运行计算速度达到1MHz通道的采样间隔能够进行控制。此产品具有非常明显的特点在2个方面首先为很好的计算能力再有就是产品的反应时间非常短因此在很多的地方都有使用此产品。方案选择项目需要实现低费用的开发要求MSP430系列单片机虽然是一个功能强大、功耗超低的单片机但是STC89C51单片机能够完成所有的功能主要是费用很小代码编写简单综合考虑优势更大所以选择了STC89C51单片机作为本系统的主要控制芯片。2.3 显示方案方案一选取数码管显示。数码管显示内容清楚、控制容易而且费用很小在很多产品中有所使用在显示内容要求不高的设计中非常合适。数码管本身为半导体发光材料他大部分设计元素为发光二极管。数码管内部一共有7个可发光能够独立开展的发光体有的数码管内部是8个独立的发光体。独立就是可以进行单独的控制哪一个亮。具有8个独立发光体的数码管比7个的多一个点即为小数点数码管有1位、2位、4位的数码管由于发光二极管是否正负的也就是说阴极和阳极所以数码管设计的时候就有两种方案一种的多个发光二极管的阴极连接在一起一种是阳极连接在一起。方案二选取LCD1602液晶显示设计内容。LCD1602可以显示处数字以外的很多字符包括英文字符以及很多特殊字符。LCD1602与单片机的物理连接简单硬件设计方便。单片机通过程序控制LCD1602也较容易。对液晶进行字符位置设置在给定显示字符数据即可完成显示内容操作此产品的电源可以和系统匹配无需进行转换设计。方案选择由于设计不单单要显示数字字符数码管显示内容太过单一不能很好的满足项目要求所以选取方案二。3 系统电路设计3.1 主控制器电路3.1.1 单片机电路本系统设计当中我们主要选用的是51系列单片机将单片机STC89C52作为系统主控核心处理器这是使整个系统工作的基础器件。这款单片机在实际运用当中非常广泛且能够满足本系统的设计需要因此设计时我们在硬件电路当中用该型号单片机来作为主控下面我们将对STC89C52系列单片机的构成进行详细介绍通过对内部结构的了解来分析其中所存在的规律。在进行系统设计之前必须要对整个系统有着全面而透彻的了解只有具体分析了系统的每一个结构才能更好地完成设计。在设计过程中我们用EPROM来作为对系统程序的存储装置将设定好的程序存放到