交通灯与急救车课程设计.doc

交通灯与急救车 摘 要 随着我国交通建设的日益完善，在交通灯控制领域引入单片机的优势显得越来越明显，交通灯与急救车电路是智能交通控制系统的一部分，主要由控制电路与输出电路组成。电源稳压、单片机最小系统电路组成单片机模块电路；LED及其驱动电路组成模拟交通灯模块电路；按键产生中断控制电路模拟急救车到达；8位共阳极数码管电路及其驱动电路组成信号灯变换倒计时输出；蜂鸣器电路及其驱动电路模拟急救车经过时报警。 本设计完成了交通灯单片机控制运行和急救车到来紧急亮红灯的设计，并对软硬件设计过程及仿真结果进行了较详细的介绍。 关键词：单片机最小系统电路，交通灯电路，数码管显示电路，按键中断控制 目 录 1 绪论 1 1.1 课题描述 1 1.2 实现功能 1 1.3 基本工作原理及框图 1 2 相关芯片及硬件电路设计 2 2.1 电源稳压模块电路的设计 2 2.2 单片机最小系统的设计 3 2.3 交通灯电路的设计 3 2.4 急救车按键和报警电路的设计 4 2.6 数码管显示电路设计 5 3 系统的软件设计 5 3.1 中断部分程序设计 6 3.2 主函数部分程序设计 6 4 整体电路设计及仿真 7 总 结 9 致 谢 10 参考文献 11 附录 12 1 绪论 1.1 课题描述 随着人们生活水平的提高，交通的压力也逐渐增大，过去的城市交通管理主要靠各个单独的红绿灯来控制，所有参数在出厂的时候已经确定好了，不利于集中监管和升级。在交通控制领域加入单片机，将很好的提升交通监管的集散控制能力。作为智能交通控制的一部分，用单片机控制的交通灯拥有更便捷的实现实时监管、修改程序即能完成升级改造等优点。 1.2 实现功能 交通灯与急救车电路在红绿灯的基础功能上，添加了一些单片机控制的特色功能： （1）使十字路口的主次道路变灯定时时间不同，更好的分配道路资源； （2）增加了急救车到达紧急变灯，在急救车到达时候四个路口全为红灯，并定时10秒保证急救车通过； （3）在一辆急救车尚未完全经过，又来一辆急救车时，四个路口的红灯重新从10秒开始倒计时。 各个路口变灯时间： 南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒；到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮,东西红灯亮维持30秒。南北绿灯亮维持25秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。周而复始。 1.3 基本工作原理及框图 采用51系列单片机作为控制芯片，来协调各个模块的工作。采用定时器1进行计时，主程序通过查询运行时间来进行相应灯的亮灭。用外部中断0模拟急救车到达。外部中断产生时，备份当前交通灯的运行时间，并将所有路口全部变为红灯维持10秒，此时蜂鸣器产生报警，10秒后恢复急救车到达之前的交通灯运行时间，关闭蜂鸣器，使交通灯恢复之前的状态并继续正常运行。反相器74HC04将单片机I/O口的低电平反相成高电平来驱动信号灯。 交通灯与急救车电路框图如图1所示。 图1 交通灯和急救车电路框图 2 相关芯片及硬件电路设计 2.1 电源稳压模块电路的设计 电源稳压模块由5V稳压芯片7805及滤波电容组成，采用两节18650电池供应约7.4V直流电压，经过稳压模块之后，输出5V直流电为其他模块供电。 电源稳压模块单元电路如图2所示。 图2 稳压模块电路 2.2 单片机最小系统的设计 单片机最小系统由单片机及晶振电路、复位电路等组成[1]。用12MHz的晶振为单片机提供时钟频率，用10uF电容和按键搭建自动和手动方式复位电路[2]。单片机P0口用作数码管段选控制口，由于P0是开漏输出[3]，所以要加上1K的9针单排上拉排阻RP1。单片机P2口用作数码管位选控制口，加上1K的限流电阻接三极管放大。[2]P1.0-P1.5为交通灯信号控制口，采用低电平控制，对应关系为：P1.0控制南北方向红灯；P1.1控制南北方向黄灯；P1.2控制南北方向绿灯；P1.3控制东西方向红灯；P1.4控制东西方向黄灯；P1.5控制东西方向绿灯。P1.6为蜂鸣器报警电路控制口。 单片机模块电路如图3所示。 图3 单片机模块电路 2.3 交通灯电路的设计 交通灯由红绿黄三种颜色的LED发光二极管进行模拟。因为东西两个路口的信号灯状态一致、南北路口的信号灯状态一致，所以只需用P1.0-P1.5这6个单片机I/O口即可控制4个路口的全部信号灯。由于每个I/O口要控制两个LED发光二极管，所以需要加NPN型三极管进行电流放大才能保证所有LED都正常工作。由于采用单片机低电平驱动，而交通灯采用共阳极连接，所以要