交通灯毕业论文最新范文8篇之第三篇：探究交通灯的数字器件动态显示倒数的设计
摘要：基于51单片机的智能交通灯系统，设计实现了交通灯的数字器件动态显示倒数，实现了行人开关交通灯的状态功能。使交通灯更加人性化。设计成本低，结构简单，操作可靠，易于扩展。
关键词：单片机； 自动控制； 交通灯；
Abstract:
Based on the intelligent traffic light system of 51 single chip computer, this paper designs and realizes the reciprocal display of digital devices of traffic light, and realizes the state function of pedestrian switch traffic light.Make traffic lights more humane.The design cost is low, the structure is simple, the operation is reliable and easy to expand.
Keyword:
single chip computer; automatic control; traffic lights;
1 引言
本次设计选择AT89C51芯片，AT89C51单片机是MCS-51系列单片机中的一个机种，该单片机可以提供以下标准功能：4 kB Flash闪速存储器，256 B片内数据存储器，32个I/O口线，两个16 bit定时/计数器，一个两级外部中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0 Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM,定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位[1].
上述功能非常适合实现本设计的要求，故选择AT89C51单片机。
2 最小应用系统的设计
2.1 时钟电路的设计
因为AT89C51单片机内含有片内振荡器及时钟电路且该系统中单片机单机工作，故采用内部时钟方式。
外部选择振荡频率位12 MHz的石英晶体，由XTAL1端向单片机送入振荡脉冲，由单片机内部触发器二分频后成为单片机时钟脉冲[2].微调电容选择两个22 pF的普通非电解电容。电路具体设计为，AT89C51第18脚和第19脚跨接12MHz晶振，并分别通过电容C1和C2接地，C1和C2取值为22 pF.
2.2 复位电路的设计
本设计选择按键复位方式，当按下BUTTON0后，RST引脚出现高电平使单片机复位。其中C3选择10μF电解电容，R2阻值设定位1 kΩ，R3阻值设定为10 kΩ。电路基本连接关系为，5 V电源通过电解电容C3接电阻R1接地，C3为5μF, R1为500Ω，按钮Button0跨接在C3上。单片机AT89C51第9脚RST,连在电容C3和电阻R1之间。当按钮Button0按下，电容C3短路，5 V接在RST上单片机复位。按钮松开RST通过R1接地，单片机正常工作。
2.3 倒计时显示电路的设计
图1为硬件原理图。本设计中需要显示各方向交通灯倒计时秒数，共需要八位七段数码显示。采用静态显示方式过于占用I/O口资源，显然不现实，故本设计选用四个两位七段数码动态显示倒计时。在设计中统一使用7SEG-MPX2-CA共阳极数码器件，通过查表法将值在数码器件上显示。其中单片机的P1口为字形码输入端，P2口得到低两位为字选段输入端，选入端高电平有效。使用端子DEFAULT与单片机P1口与P2口通过驱动相连。
图1 硬件设计
2.4 交通指示灯的设计
本设计中，各路口交通灯使用各色LED灯代替。使用红，黄，绿三种颜色的LED灯，采用共阳极接法，当P0口输出低电平，LED点亮。为防止LED器件被烧坏，还应在阳极与电源之间加上限流电阻，但该电阻不易过大否则导致电路驱动能力不足，在P0口输出地点平时也不发光。在本设计中，电阻选取200Ω。此外，由于LED与单片机P0口相连，P0口无法独自输出高电平，所以还应该在P0口处设置上拉电阻阻排。P0.0~P0.4口分别于车行道绿灯、车行道黄灯、车行道红灯、人行道绿灯、人性道红灯相连接。
2.5 行人中断电路的设计
行人中断为本设计的亮点，由于外部中断为低电平有效，当按钮被按下时，大地向P3.3口输出低电平，使中断开始响应。电路设计为5 V电源通过1kΩ电阻，接到单片机P3.3, P3.3通过10μF电容接地，按钮BUTTON1跨接在电容上。
2.6 电源模块的设计
本设计的电源模块采用一个稳压装置将200 V交流电转化成5 V直流电压，首先通过变压器将220 V交流电变为18 V交流电，经过整流滤波后到达稳压器，再经过滤波后输出为5 V的直流电。该模块电路图见图2,交流220 V通过1A保险丝连接8 W变压器，通过桥式整流，2 200μF电解电容，0.33μF陶瓷电容滤波，连接到三端稳压器7805,在输出端再进行滤波，接0.33μF陶瓷电容和1 000μF/25 V电解电容
图2 电源模块设计
2.7 器件汇总
单片机AT89C51 1片，电阻10 kΩ1只，电阻1 kΩ2只，电阻200Ω10只，发光二极管（红色）LED-RED 4只，发光二极管（黄色）LED-GREEN 2只，发光二极管（绿色）LED-YELLOW 4只两位七段数码器件显示器7SEG-MPX2-CA 4只，按钮3个，陶瓷电容10 pF 2只，电解电容10μF 2个，排阻RESPACK-7 1个，8 W变压器220 V/6V 1只，整流桥1个，LM7805 1只。
3 软件的设计
本次设计中软件主要可以分为初始化程序，数码显示子程序，定时中断0服务程序，外部中断1服务程序，定时中断1服务程序五个部分。
初始化程序的作用是设置程序各个循环参数，并且设置中断参数，装填定时初始值初始化堆栈。数码显示子程序的作用是将显存中存放的非压缩BCD码送到通过远程查表的方法送入数码器件，在数码器件上显示数字。
定时中断0服务程序是这个设计的主体，主要的逻辑判断都在这个服务程序中完成，利用定时中断和条件转移语句可以实现1 s执行一次其中的程序。每执行一次操作，则TIME加一，利用对TIME数值的判断就可以实现交通灯各个状态的切换。再条件转移语句的选择上，因为CJNE再判断后不会改变操作数的值，故需要累积判断的数均使用CJNE指令。但是因为地址不能之间做CJNE指令的操作数，应先将地址内的值给A,然后再用条件转移语句进行判断。
外部中断1服务程序的作用关闭定时/计数器0,打开定时/计数器1.让原来的计数循环暂停工作，开始一个10 s的新运行周期。
定时中断1服务程序是本设计的亮点所在，它的功能是在原倒计时不丢失的情况下开始一个新的倒计时。当倒计时结束后可以从原来中断的地方继续工作。借助这个子程序，可以实现这个交通灯的人性化控制。
4 结语
由于技术的尖端，单片机的应用越来越深入，目前，单片机已成为人数最多、应用最广泛的计算机[3,4,5].本设计基于51单片机设计的智能交通灯系统，实现了交通灯的数字器件动态显示倒数，实现了行人开关交通灯的状态功能，使交通灯更加人性化，促进了行人与汽车的和谐。该设计成本低，结构简单，操作可靠，易于扩展。
参考文献
[1]郭文川。MCS-51单片机原理、接口及应用[M].北京：电子工业出版社，2013.
[2]郭循钊， 邝帆， 邵平， 许宏科。基于单片机的多功能交通灯控制系统设计与仿真实现[J].公路交通技术， 2010 （01） :128-131.
[3]杨兆升。城市交通流诱导系统[M].北京：中国铁道出版社， 2004.
[4]靳达。单片机应用系统开发实例导航[M].北京：人民邮电出版社， 2003.
[5]白驹珩， 雷晓平。单片计算机及其应用[M].四川：电子科技大学出版社， 1997.