交通灯控制c51(2)

成都理工大学毕业论文 — 交通灯

第二章 方案比较、设计与论证

2.1 电源提供方案

为使模块稳定工作，须有可靠电源。我们考虑了两种电源方案：

方案一：采用独立的稳压电源。此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用；缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。

方案二：采用单片机控制模块提供电源。本方案的优点是系统简明扼要，节约成本；缺点是输出功率不高。

综上所述，我们选择第二种方案，如图[2-1]。

图2-1电源电路

2.2 显示界面方案：

该系统要求完成倒计时、状态灯等功能。基于上述原因，我们考虑了三种方案： 方案一：完全采用数码管显示。这种方案只显示有限的符号和数码字符，无法胜任题目要求。

方案二：完全采用点阵式LED 显示。这种方案实现复杂，且须完成大量的软件工作；但功能强大，可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等。

方案三：采用数码管与点阵LED 相结合的方法因为设计既要求倒计时数字输出，又要求有状态灯输出等，为方便观看并考虑到现实情况，用数码管与LED灯分别显示时间与提示信息。这种

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方案既满足系统功能要求，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方案的优缺，我们决定采用方案三以实现系统的显示功能。

2.3 输入方案：

题目要求系统能手动设灯亮时间、紧急情况处理，我们讨论了两种方案：

方案一：采用8155扩展I/O 口及键盘，显示等。该方案的优点是：使用灵活可编程，并且有RAM,及计数器。若用该方案，可提供较多I/O 口,但操作起来稍显复杂。

方案二： 直接在IO口线上接上按键开关。因为设计时精简和优化了电路，所以剩余的口资源还比较多，我们使用四个按键，分别是K1、K2、K3、K4。由于该系统对于交通灯及数码管的控制，只用单片机本身的I/O 口就可实现，且本身的计数器及RAM已经够用，故选择方案二。

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第三章 理论分析与计算

3.1 交通灯显示时序的理论分析与计算

对于一个交通路口来说，能在最短的时间内达到最大的车流量，就算是达到了最佳的性能，我们称在单位时间内多能达到的最大车流为车流量，用公式：车流量= 车流 / 时间 来表示。

左弯灯车人右行弯驶灯 白圈代表红灯 黑圈代表绿灯 行人灯 图3-1标号设定

说明：此图为直方图，上边为北路口灯，右边为东路口灯，下边为南路口灯，左边为西路口灯。

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行人灯

3—2 规则状态图

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图[3－2] 所示为一种红绿灯规则的状态图，分别设定为S1、S2、S3、S4，交通灯以这四种状态为一个周期，循环执行见图[3－3]。

图3-3a车辆行驶状态S1 图3-3b车辆行驶状态S2

图3-3c车辆行驶状态S3 图3-3d车辆行驶状态S4

3-3 交通灯四种状态

请注意图[3－1b]和图[3－1d]，它们在一个时间段中四个方向都可以通车，这种状态能在一定的时间内达到较大的车流量，效率特别高。

依据上述的车辆行驶的状态图，可以列出各个路口灯的逻辑表，由于相向的灯的状态图是一样的，所以只需写出相邻路口的灯的逻辑表；根据图[3－3]可以看出，相邻路口的灯它们的状态在相位上相差180°。因此最终只需写出一组S1、S2、S3、S4的逻辑状态表。如表[3－1] 所示：

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开始 S1 S3 S4 S2 S4 S2 S1 S3

外圈是北方为前进方向的状态循环，内圈是东方为前进方向的状态循环

S1的状态 A B C D E F G H 逻辑值 显示时间 S2的状态 逻辑值 显示时间 S3的状态 逻辑值 显示时间 S4的状态 逻辑值 显示时间 A B 从40秒到0秒 A B C D E F G H 从30秒到0秒 A B C D E F G H 从70秒到30秒 D E F C G H 从30秒到0秒 表3-1 交通灯的循环逻辑表 表中的“×”代表是红灯亮（也代表逻辑上的0），“√”是代表绿灯亮（也代表逻辑上的1），依上表，就可以向相应的端口送逻辑值。

3.2 交通灯显示时间的理论分析与计算

东西和南北方向的放行时间的长短是依据路口的各个方向平时的车流量来设定，并且S1、S2、S3、S4各个状态保持的时间之有严格的对应关系，其公式如下所示：

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