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【51单片机】:智能交通灯设计(带车流量计数和蜂鸣功能)

时间:2022-03-24 06:14:31

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【51单片机】:智能交通灯设计(带车流量计数和蜂鸣功能)

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目录

😺一、引言😺二、系统方案😺三、单片机介绍😺四、硬件设计🐶4.1 晶振与复位电路🐶4.2 P0口驱动电路🐶4.3 数码管和LED显示电路🐶4.4 按键部分🐶4.5 完整电路原理图😺五、软件设计😺六、仿真结果🐶6.1 东西绿灯,南北红灯🐶6.2 东西黄灯闪烁,南北红灯🐶6.3 仅东西方向通行🐶6.4 仅南北方向通行🐶6.5 夜间通行🐶6.6 禁止通行(特殊情况)

需要源码和原理图及其他资料请自行下载:

智能交通灯

😺一、引言

当前,大量的信号灯电路正向着数字化、小功率、多样化、方便人、车、路三者关系的协调,多值化方向发展随着社会经济的发展,城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调,已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。

现代的电子技术高速发展,产生了一大批先进的电子类产品。尤其是单片机的发展异常迅速。由于单片机的特殊结构形式,在某些应用领域中,它承担了一些通用的微型计算机无法完成的工作,它是一种高性能,低价格的处理器。集成度高,体积小,可靠性高,控制功能强,电压低。由于单片机具有这些特点,在人类的生活应用中得以十分广泛。

本文便是以单片机为主体,外设电路为基本,设计出了一款高效、可用性强、可靠性高的交通灯电路。

😺二、系统方案

交通灯控制系统就是利用单片机控制数码管和LED,用来模拟真实交通灯功能。

阶段1:东西主干道通车时绿灯常亮,南北次干道红灯常亮

阶段2:东西方向通车时间过了之后,东西方向由绿灯转为黄灯并闪烁,南北方向仍保持红灯常亮;

阶段3:当南北红灯倒计时结束,即刻转换为绿灯常亮,此时东西方向由黄灯闪烁转为红灯常亮;

阶段4:南北方向通行时间过了之后,南北方向由绿灯转为黄灯并闪烁,东西方向仍保持红灯常亮;

阶段5:当东西红灯倒计时结束,即刻转为绿灯常亮,此时南北方向由黄灯闪烁转为红灯常亮,此时回到阶段1

可改变红绿灯倒计时时间因素:车流量特殊状况

case1:当东西方向绿灯通行时间为20时,南北红灯禁止通行时间为25时(因为当东西绿灯倒计时结束后,要有5秒的黄灯闪烁时间,所以南北红灯的禁止通行时间为25秒),我们用红外模块来模拟路口车流状况,当南北方向出现车流时,默认为闯红灯,此时蜂鸣器鸣叫;当东西方向出现车流时,自动进行车流计数,此时又分两种情况

case1-1:通车数量未超过东西默认通行时间的一半(20÷2=10)时,下一个周期回来保持红绿灯通行时间不变。

case1-2:通车数量超过东西默认通行时间的一半(20÷2=10)时,下一个周期回来绿灯通行时间会+5秒,红灯禁止通行时间也会在原来默认情况下+5秒。

case2:若始终无任何车辆经过,东西和南北方向通行时间逐阶段递减5秒,直至通行时间到达15时,停止递减,维持现状。

😺三、单片机介绍

单片机数据手册:AT89C51

😺四、硬件设计

🐶4.1 晶振与复位电路

该部分我将晶振电路与复位电路融合在了一起,使电路更简洁。

晶振部分

51单片机允许的晶振晶体可在1.2-24MHz之间选择,典型值有6MHz、11.0592MHz、12MHz。电容C1和C2作用是稳定振荡频率和快速起振,电容的取值会对振荡频率输出的稳定性、大小及振荡电路的起振速度有一定影响,取值范围:20-100pF,典型值为30pF。

复位部分

单片机在运行中由于本身或外界干扰的原因会导致出错,此时可以使用按键复位,使单片机恢复初始状态。

🐶4.2 P0口驱动电路

在介绍P0口驱动电路之间,我们需要了解两个概念:

双向口:单片机的I/O口为了提高接口的驱动能力,具有由场效应管组成的输出驱动器。当驱动器场效应管的漏极具有开路状态时,该口就具有高电平、低电平和高阻抗3种状态,称为双向口。

准双向口:单片机I/O口的输出场效应管的漏极接有上拉电阻,该口具有高电平、低电平两种状态,称为准双向口。

单片机的P0-P4口内部结构如图:

内部结构图:

参考:姜志海 赵艳雷 陈松 单片机的C语言程序设计与应用-基于Proteus仿真(第3版)

而P0口输出为漏极开路式,因此需要外接上拉电阻,阻值一般为5~10kΩ,本实验采用阻值为10kΩ的上拉电阻。

驱动电路如下

其中:74HC245是兼容TTL器件引脚的高速CMOS总线收发器,典型的CMOS型三态缓冲门电路,八路信号收发器。由于单片机的数据/地址/控制总线端口都有一定的负载能力,如果负载超过其负载能力,一般应加驱动器。其主要应用于大屏显示,以及其它的消费类电子产品中增加驱动。

芯片引脚图如下:

这里给出数据手册:74HC245

🐶4.3 数码管和LED显示电路

🐶4.4 按键部分

🐶4.5 完整电路原理图

😺五、软件设计

主程序流程图:

😺六、仿真结果

🐶6.1 东西绿灯,南北红灯

🐶6.2 东西黄灯闪烁,南北红灯

🐶6.3 仅东西方向通行

🐶6.4 仅南北方向通行

🐶6.5 夜间通行

🐶6.6 禁止通行(特殊情况)

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