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1、xx 大 学毕 业 论 文（设计）题 目：基于单片机交通灯设计 学 号：xx 姓 名：xx 年 级：2008级 学 院：信息科学技术学院 专 业：电子信息工程 指导教师：xx 完成日期：2012年 4 月 29 日 摘 要本设计介绍了采用MCS-51系列单片机stc89C51为核心器件来设计交通灯控制模拟系统，本系统安装在人流和车流量比较大十字交叉路口，通过控制红绿灯的亮灭来指挥交通道路上车辆和行人的通行停止，从而实现对繁忙交通道路的疏导。倒计时5秒时黄灯警示车辆，绿灯闪烁警示行人。并能够接入交通管理网络，通过室内人员根据交通道路上车流量大小，实时修改各个方向通行时间对路口车流量和行人进行疏导
2、。本系统设计重点在于红绿灯亮灭的准确性和可靠性，难点在于，单片机的远距离通信。本系统设计成本低，开发周期短、实用性强、操作简单、维护方便、扩展性强。 关键字：单片机；交通灯；单片机通信AbstractThis design introduce the MCS-51 series microcontroller STC89C51 design traffic light to control the simulation system as the core component of the system installed in the flow of people and traffic f
3、low is relatively large cross intersection to control traffic lights and light off to direct vehicular and pedestrian traffic on the road traffic stop ,in order to diverton busy traffic road .Yellow 5seconds count down warning of vehicles,the green light flashing warning pedestrians. And be able to
4、access the network of traffic management intersection traffic and pedestrians to ease the passage of time by the person in the room according to the size of the traffic flow of traffic on the road ,real-time change in all directions. The system design focuses on the accuracy and reliability of traff
5、ic lightsbright of ,the difficulty lies in the long-distance communications of the microcontroller. The design of the system low cost, short development cycle, practical, simple operation easy maintenance and scalability.窗体顶端Key words: microcontroller unit；traffic light；microcontroller unit communic
6、ation目 录前 言11、交通灯的系统分析31.1、通行状态分析31.2、功能分析41.3、传输控制分析52、交通灯设计方案比较选择：72.1、控制方案的选择72.2、显示方案的选择82.3、通信方案的选择83、交通灯系统设计93.1、总体设计93.2、交通灯系统硬件设计93.3 通信方案设计163.4 软件设计174、仿真测试204.1 仿真测试结果204.2、测试发现问题及解决245、设计总结25致谢26参考文献27附件28前 言世界上最早的交通灯出现于十九世纪中叶，当时英国伦敦议会大厦前经常发生马车轧人的事故，人们受到红绿装启发，机械师德哈特设计并制造了高7米，身上挂着一盏红、绿两色的
7、提灯，这是城市街道的第一盏信号灯。随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。中国最早的马路红绿灯，是于1928年出现在上海的英租界。交通灯在我们日常生活中，随处可见，马路，车库，火车轨道等地方都可以见到。它们的形式多样，组成主要是红、黄、绿三色灯，它们显示的形式多样，有的是以数字型式呈现，有的则是以条形块等形式显示。当前城市路口交通信号控制系统大体上分为三种类型：定周期的信号灯、多时段且具有无电缆协调功能的微电脑型信号灯以及联网式自适应多相位智
8、能型信号灯。具体采用哪种类型，应根据其应用场合及特点加以确定。其中，第一种类型以其成本低，设计简单，安装及维护方便等特点得到了广泛应用。日常生活中我们所看到的交通灯很多都是以单片机为主控制核心的。交通灯的研究具有非常重要的意义，交通问题是我国社会经济发展的一个大问题，尤其随着国家优良政策的不断实施，国家经济发展也越发迅猛。我国是个人口大国，生活密度比较大，尤其在大中城市，交通拥挤的现状日益影响了社会发展的脚步，交通是否发达是衡量一个城市发展水平与投资环境的重要指标。如果只是一味地建设地铁或轻轨需要大量的资金与时间，这对大多数城市来讲都不太现实。随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关
9、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。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建成城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约
10、。修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，往往耗费巨大，实施困难。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好现有硬件设施，解决交通拥堵，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的问题。解决交通问题在综合考虑到经济环境等问题后，提高交通控制系统的效率成为必由之路，这也是当代交通灯系统发展的总体趋势。1、 交通灯的系统分析：交通灯系统是一个通过控制红绿灯亮灭，来实现对车流和人流进行疏导的系统。通常需要预先分析设定通行状态，以及估计各个路口通行时间，需要注意的提示：1.1、通行状态分析：一般的十字路口通行状况有：东西直行，南北直行，东西右转，东西左转，南北右转，南北
11、左转。由于车辆比行人更容易拥堵，且情况复杂，故通常我们会优先考虑车辆畅通而后考虑人行；我们的车辆都是靠右行，这样车辆的右转靠边通常不会影响其他方向的车辆通行，故可以不对右转车辆进行限制；排除右转弯，我们会得到如下通行状况：图1.1 东西直行图1.3 南北直行图1.2 东西左转图1.4 南北左转NSWENSWENSWENSWE1.2、功能分析：交通控制室根据路面状况可以设定东西直行时间，东西右转弯时间，南北直行时间以及南北右转弯时间，为防止突然断电，修复电力后未及时输入直行转弯时间，交通灯系统无法工作，我们预先设定东西为主干道直行时间为60s，东西左转道时间为30s，南北直行时间为50s，南北左
12、转道时间为20s。在此过程中会有一块2位7段LED屏显示倒计时。在未输入直行转道时间时，交通灯执行以下情况：第一种情况，东西直行，东西直行方向绿灯亮，东西转弯，南北直行及南北人行道红灯亮，南北人行道绿灯亮，60s倒计时，当倒计时还有5s时东西直行绿灯改为黄灯灯亮，南北人行道绿灯闪烁，此时，已越过停止线的车辆和行人可以继续通行。倒计时为0时转入第二种情况；第二种情况，东西左转弯绿灯亮，东西直行，南北直行及南北左转弯红灯亮，东西及南北人行道红灯亮，开始30s倒计时。当倒计时还有5s时，东西左转弯改为黄灯亮，其余灯状态不变，当倒计时结束时，转入第三种状态；第三种状态，南北直行绿灯亮，东西人行道绿灯亮
13、，其余灯红灯亮，50s倒计时，当倒计时还有5s时，南北直行改黄灯亮，东西人行道绿灯闪烁，当倒计时结束，转第四种状态；第四种状态南北左转道绿灯亮，其余灯红灯亮，开始20s倒计时，当倒计时还有5s时，南北左转弯改为黄灯亮，其余灯不变，当倒计时结束，再转入第一种状态。其归结起来可由下图表示：东西直行绿灯亮，南北人行道绿灯亮，其余红灯亮，LED从60s显示倒计时；55s东西直行黄灯亮，南北人行道绿灯闪烁，其余红灯亮LED继续显示倒计时；5s东西左转弯绿灯亮，其余红灯亮，LED从30s显示倒计时；25s南北直行绿灯亮，东西人行道绿灯亮，其余红灯亮，LED从50s显示倒计时；45s东西左转弯黄灯亮，其余红
14、灯亮，LED继续显示倒计时；5s南北直行黄灯亮，东西人行道绿灯闪烁，其余红灯亮LED继续显示倒计时；5s南北左转弯绿灯亮，其余红灯亮，LED从20s显示倒计时；15s东西左转弯黄灯亮，其余红灯亮，LED继续显示倒计时；5s图 1.5 交通灯功能流程图1.3、传输控制分析：交通灯在交通指挥中发挥重大的作用，一个设计优秀的交通灯，不仅仅是能够红绿灯亮灭，倒计时提醒。同时能够保障高可靠性和灵活的可控制性。在网络高速发展的今天，任何的物体都不可能单独存在，它们都必须通过一定网络连接起来，实现集中控制，从而减少工作人员的工作强度，提高工作效率。交通灯也是如此，为提高交通灯的安全性，灵活可空性，我们需要把
15、一个城市的交通灯集中起来管理，便于根据不同的路段车流量调整通行时间，达到疏导交通的目的。当某个地点的交通灯不工作的情况下，管理人员可以及时了解到，方便及时派人维修查看。这需要建立一个可靠地传输网络。对于交通灯的网络，涉及远程通信的问题，我们可以把各个单独的交通灯指挥系统通过网关连接起来，再通过设置一定的通信协议使其实现控制传输功能，其传输网络可如图1.6所示：控制台DCE设备网关网关网关网关交通灯子系统交通灯子系统交通灯子系统交通灯子系统交通灯子系统交通灯子系统 图 1.6 交通灯系统网络控制传输图2、 交通灯设计方案比较选择：交通灯的设计实现方法有很多种，可以根据不同的需求选择不同的设计方案
16、。2.1、控制方案的选择：方案一：利用PLC实现对交通灯控制，其可靠性高，抗干扰能力强。对于交通灯这种特殊装置，其可靠性是至关重要的，因为交通灯控制系统中途若发生什么意外，其后果是不堪设想。而且PLC系统的设计、制造工作量小，维护方便，体积小、重量轻、能耗低，还可以进行智能化控制以更有效、合理地控制交通。但是使用PLC控制也有缺点，因为PLC比起其它控制系统，其价格较贵，一般一台小型的PLC价格最便宜的也在二三千元以上。 方案二：运用单片机对交通灯系统进行实现,使用51单片机为主控核心,通过软件来控制过往车辆的正常运作。同时它也具有如下的优点：(1)单片机体积小巧、使用灵活、成本低，易于真正产
17、品化。组装各种智能式控制设备和仪器，能做到机电仪一体化。(2)面向控制。能有针对性地解决各种从简单到复杂的各类控制任务，因而能获得最佳的性能价格比。(3)抗干扰能力强，适应温度范围宽，在各种恶劣的环境下都能可靠的工作。这是其它微机集中无法比拟的。(4)可以方便的实现多机、分布式的集散控制，使整个控制系统的效率大大地提高。(5)单片机应用产品的研制周期短，所开发出来的样机就是以后批量生产的产品，可以避免不必要的二次开发过程。综上所述，比较5种交通灯控制装置的优点与缺点，根据交通灯所工作的特殊环境，体积小巧、使用灵活、成本低，易于真正产品化面向控制抗干扰能力强，适应温度范围宽可以方便的实现多机、分
18、布式的集散控制便等特点，现在拟采用单片机来控制交通灯。2.2、显示方案的选择：方案一：完全运用点阵LED显示，这种方案，功能强大，可以方便显示各种的字符，汉字和图形等，但此种方案实现起来复杂，并且需要完成大量的软件工作，成本较高，不适合简单易用的原则，故也不可取。方案二：完全运用数码管显示，这种方法软件实现简单，但由于数码管只能显示有限的字符和数字，本系统要求能显示倒计时，状态灯等功能。由此，此种方案不能完全满足交通灯的显示要求，故不可取。方案三：运用数码管和点阵LED相结合的方法显示，因为考虑到实际交通灯需要有倒计时数字输出又需要有状态输出，为方便观看并考虑到现实情况，用数码管和LED灯分别
19、显示时间和状态信息。此方案既满足了系统功能的要求，又减少了系统实现的复杂度。权衡利弊，第三种方案可互补一、二种方案的优缺，故决定采用方案三实现系统的显示功能。2.3、通信方案的选择：方案一：采用rs232通信协议与上位机进行通信。对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。RS-232-C标准规定的数据传输速率最高为19200波特/秒。RS-232-C标准规定，驱动器允许有2500pF的电容负载，故通信距离将受此电容限制，若每米电缆的电容量减小，通信距离可以增加。传输距离短， RS-232属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于20m
20、以内的通信，其次rs-232采用负逻辑，电平值在-3v-15v，+3v+15v，容易损坏接口芯片，故不可取。 方案二：采用rs485通信协议与上位机进行通信，RS-485总线,在远距离通信时，广泛采用RS-485 串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压。 RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-485 可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器，可以便于扩展，故选用rs-485通信协议。3、 交通灯系统设计：3.1、总体设计：交通灯功能是通过红绿灯的亮灭
21、来指挥车辆与行人的行与停从而达到指挥交通的目的，交通灯需要提醒路人和车辆可穿行的剩余时间，同时在东西和南北车流量不相同时，在室内的交通管理员可以根据当时情况调整东西直行，南北直行，东西转向，南北转向的时间，以此来疏导交通。故交通灯系统可由如下模块构成，LED红绿灯显示模块，7段数码管倒计时显示模块，设置时间的上位机通信模块，如图 3.1所示：单片机电源电路和硬件复位电路LED显示模块7段数码管倒计时模块时间设置通信模块定时中断模块图 3.1 交通灯系统框图3.2、交通灯系统硬件设计：交通灯硬件电路设计，涉及到单片机的选型，显示模块器件的选择，以及外围电路元器件和接口的选择。3.2.1、交通灯系
22、统中单片机选取：现在市场上所售的单片机按处理能力大致可分为8位16位以及32位单片机，位数越高处理能力越强大，自然价格也就越贵。按单片机适用范围来划分可以分为通用型和专用型，一般来说，专用型单片机价格高于通用型单片机。51单片机具有可靠性高，通用性强，造价成本低等特点。考虑到适用性，和成本的因素，本系统选用宏晶公司所生产的stc89c51单片机作为本系统的总控制芯片。其构成和主要性能如下。STC89C51是采用8051核的ISP（In System Programming）在系统可编程芯片，最高工作时钟频率为80MHz，片内含4K Bytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器
23、件完全兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，具有在系统可编程（ISP）特性，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部。STC89C51系列单片机是单时钟/ 机器周期(1T)的兼容8051 内核单片机，是高速/ 低功耗的新一代8051 单片机速度快812倍，带ADC,4路PWM，双串口，加密性好，抗干扰强。在功能上有明显的提高，最突出是的可以实现在线的编程。用于实现系统的总的控制。其基本组成如图所示：图 3.2 51单片机结构框图MCS51的主要特点为：CPU为8位；片内带振荡器，频率范围为1.212MHz；
24、片内带128字节的数据存储器；（RAM）片内带4KB的Flash程序存储器；（ROM）程序存储器的寻址空间为64KB；（需要扩展ROM）片外数据存储器的寻址空间为64KB；（需要扩展RAM）128位（16字节）用户位寻址空间；（在128个字节中）18个字节特殊功能寄存器SFR（MCS52子系列为21个）；4个8位的并行I/O接口：P0、P1、P2、P3；2个16位定时器/计数器T0、T1；（MCS-52子系列为3个，T2）2个优先级别的5个中断源；（高、低2个）1个全双工的串行I/O接口，可多机通信；片内采用单总线结构；本次采用的单片机封装形式采用40只引脚双列直插封装，引脚按其功能可分为如下
25、3类：电源及时钟引脚VCC、VSS；XTAL1、XTAL2；控制引脚、和；I/O口引脚P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O口。如图3.3所示: 图 3.3 单片机双列封装管脚图 图3 .4 单片机实物图3.2.2、交通灯系统其它外围电路器件选择：除了单片机主控芯片之外，其它如红绿灯我们选用普通LED发光二极管，倒计时用共阳极的7段数码管如图3.5所示。 图3.5 7段数码管引脚图 图3.6 7段数码管实物图 在倒计时电路中，本设计需要用到74hc573锁存器， 74hc573锁存器高性能硅门 CMOS 器件，当锁存使能端LE为高时，这些器件的锁存对于数据是透明的（也就是说输出同步）。当锁存
26、使能变低时，符合建立时间和保持时间的数据会被锁存其管脚图如图3.7所示。在485网络通信中需要用到电平转换芯片max485， MAX485接口芯片是Maxim公司的一种RS485芯片。采用单一电源+5 V工作，额定电流为300 A，采用半双工通讯方式。它完成将TTL电平转换为RS485电平的功能。MAX485芯片的结构和引脚都非常简单,内部含有一个驱动器和接收器。如图3.8 所示RO和DI端分别为接收器的输出和驱动器的输入端，与单片机连接时只需分别与单片机的RXD和TXD相连即可；/RE和DE端分别为接收和发送的使能端，当/RE为逻辑0时，器件处于接收状态；当DE为逻辑1时，器件处于发送状态，
27、因为MAX485工作在半双工状态，所以只需用单片机的一个管脚控制这两个引脚即可；A端和B端分别为接收和发送的差分信号端,当A引脚的电平高于B时，代表发送的数据为1；当A的电平低于B端时，代表发送的数据为0。在与单片机连接时接线非常简单。只需要一个信号控制MAX485的接收和发送即可。图3.7 74hc573引脚图 图3.8 max485引脚图3.2.3 交通灯系统具体电路的设计：单片机与信号灯的连接：本交通灯系统采用单片机的P0口和P2口来驱动交通信号灯，其中P0.0P0.3以此接从东西直行，南北转向，南北直行，东西转向的绿灯P0.4P0.7依次接黄灯，P2.0P2.3依次接红灯，P2.4和P
28、2.5分别接南北方向和东西方向路口人行道绿灯；P2.6和P2.7分别接南北方向和东西方向路口人行道绿灯，需要加上几个限流的排阻防止信号灯被烧坏，具体连接见图3.9。 图 3.9 单片机和红绿灯连接图单片机与倒计时模块电路的连接：如图3.10所示，P1口与两片573相连，再从573连接7段数码管位选跟段选。单片机借助于74hc573锁存器控制7段数码管的倒计时显示。P3.2和P3.3分别控制两片74hc573锁存器的透明和锁存。同时hc573还起到驱动ic的作用，用来驱动7段数码管的显示。 图 3.10 交通灯倒计时7段数码管接法单片机与上位机通信电路：单片机与上位机通信电路必须用到串行通信端口
29、P3.0和P3.1分别为单片机的接收端和发送端，把接收端和发送端和max485的1端和4端口向连结，2，3端口短路与单片机P1.0连结作为控制接收和发送数据之间的电平转换。具体接口电路图如图3.11所示。图3.11单片机与上位机通信接口电路晶振电路：晶振的作用是给单片机提供工作信号脉冲的。这个脉冲就是单片机的工作速度。晶振电路电容大小没有固定值，一般2030p，根据电路的需要，本次选用的晶振频率为11.0592MHZ，其与单片机的接法如图3.12所示: 图3.12单片机晶振电路的接法单片机的硬件复位电路：单片机的硬件复位电路，其作用是在上电或复位过程中，控制CPU的复位状态：这段时间内让CPU
30、保持复位状态，而不是一上电或刚复位完毕就工作，防止CPU发出错误的指令、执行错误操作，也可以提高电磁兼容性能。无论用户使用哪种类型的单片机,总要涉及到单片机复位电路的设计。而单片机复位电路设计的好坏,直接影响到整个系统工作的可靠性。许多用户在设计完单片机系统,并在实验室调试成功后,在现场却出现了“死机”、“程序走飞”等现象,这主要是单片机的复位电路设计不可靠引起的。本系统设计采用积分型上电复位电路，复位电路如图3.13所示，上电后，由于电容C3的充电和反相门的作用，使RST持续一段时间的高电平。当单片机已在运行当中时，按下复位键K后松开，也能使RST为一段时间的高电平，从而实现上电或开关复位的
31、操作。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，使RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。其中C：1uF，Rllk，R210k图 3.13单片机复位电路交通灯系统的总体电路图3.14所示连结如下：图3.14 交通灯系统总体电路图3.3 通信方案设计：RS-485通信字格式：波特率9600bps、8位数据位，1停止位，无奇偶校验。帧通信协议：ADDRSTXDATACSSTX 起始符，1字节若是点播帧为51H；若为设置帧则为52H。ADDR 传感器地址，1字节,地址从01H-1FH。DATA 数据域，若为设置帧长度为4字节，分别对应设置四个
32、方向的时间，若为点播帧则无此数据域。CS 校验码，1字节，从STX开始到CS的前一字节的算术累加和(模 256）。PC机读数据命令：各交通灯子系统接到该点播播命令时，将本子系统四个方向的通行时间封装成数据帧发送应答数据；应答帧ADDR为本子系统地址。PC读命令帧格式：ADDR STXCS子系统应答格式：ADDRSTXDATACSPC机设置帧命令：各交通灯子系统接到各自的设置命令时，将本子系统四个方向的通行时间改为PC设置的时间，再将设置后的四个方向的时间封装成数据帧发送应答数据；应答帧ADDR为本子系统地址。PC机设置帧命令格式：ADDRSTXDATACS子系统应答模式：ADDRSTXDATA
33、CS3.4 软件设计：本次交通灯系统软件设计遵循模块化设计的原则，大致可分为主程序模块，显示模块，定时中断模块，串口中断模块。交通灯显示控制中以P0和P2口作为红绿灯的输出，P1口作为数码管显示的输出。主程序流程图:NY串口中断初始化，定时器0中断初始化，设置中断优先级是否到1秒a-,c清零开始倒计时a赋初值，赋状态初值判断状态s的值允许东西直行显示东西直行完成设状态2S=1允许东西左转显示东西左转完成设状态3S=2允许南北直行显示南北直行完成设状态4S=3S=4允许南北左转显示南北左转完成设状态1图3.15主程序流程图串口中断流程图：YYY中断返回进入中断TI=1TI=0RI=0判断并接收数
34、据暂存于bk接收数据为点播帧RI=1把当前通行时间封帧发送接收数据为设置帧修改当前通行时间并将收到的帧发回清空接收数据YNNNN图3.16串口中断流程图数码管显示流程图：开段选锁存器十位数字送P1口锁存清空P1口，延时开位锁存，选通显示的十位锁存清空P1口，延时开段选锁存器个位数字送P1口锁存清空P1口，延时开位锁存，选通显示的个位锁存清空P1口，延时 图3.17 数码管显示流程图4、仿真测试：在交通灯打开，我们未设置四个方向通行之前，交通灯默认东西方向为主干道，有如下通行时间，东西直行60s，此时南北人行道通行；东西左拐30s，南北直行50s，此时东西人行到通行；最后南北左转20s。在测试过
35、程中，发现问题，并着手解决。4.1 仿真测试结果：东西直行灯亮情况，此时东西方向直行绿灯亮，南北人行道的绿灯亮，其余方向红灯亮，数码管从60s开始倒计时。如图4.1所示：图4.1东西直行交通灯亮情况剩余通行时间少于5s时，东西方向绿灯变为黄灯，南北方向绿灯开始闪烁，其余方向红灯情况不变，数码管依旧显示倒计时。交通灯亮情况如图4.2所示：图4.2 东西左转少于5s时交通灯情况东西左转时，左转方向绿灯亮，其余方向红灯亮，数码管从30s开始倒计时。其灯亮状态如图4.3所示：图4.3东西左转灯亮情况东西左转剩余五秒时，东西左转方向黄灯亮，其余方向红灯亮情况不变，数码管依旧显示倒计时，灯亮情况如图4.4
36、所示：图4.4东西左转剩余时间少于5s南北直行时，南北直行方向绿灯亮，东西方向人行道绿灯亮，其余方向红灯亮，数码管显示从50是开始倒计时。交通灯亮情况如图4.5所示：图4.5南北直行南北直行少于5s时，南北直行方向改为黄灯亮，东西人行道绿灯开始闪烁，其余方向红灯亮，数码管仍然显示倒计时。此时交通灯亮情况情况如图4.6所示：图4.6 南北直行少于5s南北车辆左转时，左转方向绿灯亮，其余方向红灯亮，数码管显示20s倒计时，灯亮情况如图4.7所示：图4.7南北左转交通灯状态南北车辆左转剩余时间少于5s时，南北左转方向黄灯亮，其余方向红灯亮数码管继续显示倒计时。交通灯亮状况如图4.8所示：图4.8南北
37、左转通行时间少于5s时交通灯情况4.2、测试发现问题及解决：在测试中，当两个方向的红绿灯更替时，出现了倒计时显示跳到了下一个状态，而红绿灯还保持在上一个状态。分析此问题，红绿灯显示滞后于倒计时显示分析，当倒计时，为0时，交通灯倒计时直接跳到下一个状态，而未考虑红绿灯还停留在上一个状态，故造成以上情况，解决方案：可以在倒计时跳到下一个状态时，让红绿灯直接跳到下一个红绿灯指示状态。经修改后，交通灯能够正常指示。5、设计总结：从测试可知，本交通灯系统基本功能要求达到，能自动循环亮灭各个方向的红绿灯，能够达到指挥交通的目的。本设计的独到之处在于，单片机与上位机联网通信，增强交通灯系统的连接性和可控性。
38、其次在功耗方面，由于硬件电路简单，在保障系统正常工作的情况下，最大化降低了芯片使用的数量，MCU片上FLASH的应用，大大降低了系统的功耗。本设计采用的STC89C51单片机，具有低功耗性能及强大的处理能力，在目前所有单片机系列产品中是非常突出的，其系统运行具有稳定性、可靠性高的特点；用其设计的产品适用于各种民用和公用环境。本系统不足之处在于，此交通灯过于理想化，真实的交通灯，不仅仅是几个led灯和数码管组成，它需要考虑更大功率的设备，涉及电压电流的升降，同时，在交通管理方面，需要有记录违反交通规则的车辆，在通信方面，除了涉及控制信息传输，还涉及到图像信息传输。在通信方案设计上，PC机的命令帧
39、仅有点播和设置功能，功能单一，还可以考虑能否广播命令，下位机除了接受点播，能否在紧急情况出现时，向上位机报警。本交通灯系统只考虑了子系统单独指挥交通，信息传输方面，中间传输过程实现，并未详细说明。单片机软硬件设计方面应当保留更多冗余接口，保障今后系统的升级及可扩充性。致谢在本论文完成之际，首先对我的指导老师xx老师致以崇高的敬意和真诚的感谢，感谢陈老师的悉心关怀和指导，陈老师活跃的思维以及平易近人的为人给我留下了深刻的印象。在课题选题之际，陈老师给我很大的自由发挥的空间，从课题的选定到设计方法的实现，都倾注了陈老师巨大的心血和辛劳。感谢陈老师的关怀与帮助，陈老师诚实的工作作风和宽厚待人的精神使
40、我获益匪浅。其次需要感谢的是教授我单片机知识的xx老师，她让我了解了很多关于单片机的知识，学到了很多关于单片机的用法。还有我曾经实习过的单位，xx科技，带我们实习的x教授。x教授的对待科学严谨的态度让我由衷的感到敬佩。xx让我了解到了，开发远没有想象的那么容易。在xx我也学到了许多关于开发所需要注意的问题，对我的毕业设计起到了很好的作用。还需要感谢陪伴我这么多年的同学和室友们，在我遇到困难时是他们想办法帮我解决。在我专心做毕业设计时，他们给了我很大动力。最后需要感谢参考文献的作者们，感谢他们的帮助。参考文献1 胡汉才.单片机原理及其接口技术.北京：清华大学出版社，20042 何立民.单片机应用
41、技术大全.北京：北京航空航天大学出版社，1994.3 谭浩强,单片机课程设计. 北京：清华大学出版社，1989.4马忠梅 .单片机的C语言程序设计 19975 尹红,唐短.单片机RS -485 多机通讯的实现.计算机应用1999 ， 19( 1) :52 - 54.6 王洪锋,夏明飞,王坚.单片机与微机的远距离串行通信. 电力自动化设备 2002,22(5)7 李玉峰.倪虹霞 MCS-51系列单片机原理与接口技术.人民邮电出版社，20048 朱清慧.Proteus教程电子线路设计、制版与仿真.清华大学出版社，20089 房小翠,王金凤.单片机实用系统设计技术.国防工业出版社，199910 张君
42、谟.单片机中级教程.第一版.北京航空航天大学出版社，200011 于月森,叶王庆. RS-485总线可靠性应用研究J. 微计算机信息. 2007(23)12 程凯,孙克怡,曹伟,金广奇. RS-485总线理论的应用与分析J. 青岛海洋大学学报(自然科学版). 2003(05)13 陈再清. 单片机与微机RS-485通信J. 电子世界. 2002(03)14 牛斗. 实现PC机对多个MCS-51单片机通信的新方法J. 微型机与应用. 2002(03)15 尹凤鸣,梁慧桥,刘自强. 关于Pc机与多个单片机通信的新方法J. 商业经济. 2005(09)附件：附件1：交通灯系统程序：/*程序名：交通灯
43、模拟系统 作者：扈晓锋波特率：9600bps 版本：1.0 */#include #include #define uchar unsigned char;#define uint unsigned int;sbit dua=P32;sbit we=P33;sbit se=P24;sbit sn=P25;sbit l=P34;unsigned char a,c,cc6=0x01,0x3c,0x1e,0x32,0x14,0xbf,b7,shi,ge,s,n,k,i,x; /定义初始四个通行方向时间uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /数码管显示倒计时数字代码/*函数名：time0_init功能 ：定时器0初始化*/time0_init() TMOD|=0x01;TH0=0x3c; /50ms延时TL0=0xb0;TR0=1;ET0=1; /开定时器中断EA=1;、 /开总中断
