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基于AT89S51单片机的智能交通灯设计

  交通灯在生活中随处可见,引导学生自己动手设计制作一款简易的智能交通灯,学生兴致浓厚,能够促进学生主动对单片机知识进行探索。以AT89S51单片机为核心,教师指导学生对智能交通灯设计进行分析。下面本文主要通过对单片机P0控制使交通灯进行状态转换,并利用单片机定时器设置实现倒计时显示等。通过有效课堂教学模式应用,帮助学生加强智能交通灯设计,培养学生对单片机学习兴趣,实现创新学习。
  【关键词】AT89S51单片机 智能化 交通灯 定时器
  近年来我国经济与科技的高速发展促进我国交通建设日益完善,例如在交通灯控制领域中充分引进单片机,以MCS-51系列为主,凭借其价格优势以及优化功能被广泛应用于智能交通灯控制系统中。在对单片机教学中要注重对创新交通灯系统知识的引入,充分结合理论教学进行实践练习, 以AT89S51单片机在智能交通灯设计中实用性较强,且便于操作,本文将以此展开详细教学论述,帮助学生加强智能交通灯设计。
  1 设计需求分析
  在进行系统设计之前要引导学生对设计需求进行了解,以AT89S51单片机为核心进行智能交通灯设计,要能够对双干线交通信号灯进行模拟,设计要包括两组交通灯。对该智能交通灯的设计要包括两组LED显示器以及紧急车辆放行设计。道路交通正常运行情况下双干线交通指示灯以四个状态S0、S1、S2、S3进行转换,通过倒计时形式对相应干线剩余时间进行显示。
  S0、S1、S2、S3状态显示的主要工作过程为:
  起始状态下S0:东西向红灯,南北向绿灯,两个方向均从45s倒计时,LED显示器呈5s时转向S1;
  状态S1:东西向红灯,南北向黄灯,频率闪烁1Hz,该状态持续5s后转向S2;
  状态S2:东西向绿灯,南北向红灯,两个方向均以35s倒计时,该状态持续30s后转向S3;
  状态S3:东西向黄灯,频率闪烁1Hz,南北向红灯,该状态持续5s后重复S0状态,两个方向重新从45s倒计时开始。
  另外,学生要明确在进行智能交通灯设计过程中要充分考虑应急优先设计,即当急救车需求时,要保证两个方向均为红灯,为急救车通行提供便利;当急救车通过该路段交通灯继续恢复之前状态。
  2 硬件设计
  硬件设计部分应该是学生能够独立开展的一部分,并引导学生积极开展实践应用。本系统当中进行硬件设计时应当考虑三个方面的问题,也就是三大电路模块设计与实现,具体包括了红绿灯控制系统、倒计时以及紧急状态下解除电路情况。
  在教学中对红绿灯控制系统进行设计与实现过程中采用AT89S51完成对红绿灯的控制。P0.0主要接东西方向上的红灯,P0.1则主要接东西方向上的黄灯,P0.2为东西方向上的绿灯部分。P0.5主要接的是来自南北方向上的红灯,P0.6主要接南北方向上的黄灯,P0.7接的是南北方向上的绿灯。
  LED1、2、3主要表示的是来自东西方向上的红黄绿三种信号灯,LED6、7、8则表示的是来自南北方向上的红黄绿三种信号灯。
  针对倒计时显示设备的设计与实现应当依据位选线与段选线实际连接情况确定,LED显示设备呈现出两种动静两种类型方式。段选线主要对字段进行控制,位选线针对显示位方面的明暗进行调节。因为动态显示对资源产生较高水平的利用率,为此,在系统实现方面则主要通过借助于动态显示方式进行。
  在对紧急状态形成产生与电路接触的过程中,学生实践应用中重点对SW1与SW2进行分析。SW1表示为紧急状态下的产生按钮,主要与P3.2引脚进行连接,SW2则主要表示的是接触按钮,与单片机P3.3引脚进行连接。有紧急车辆需要通过的情况,通过按下SW1就能够让两个方向上的红灯同时亮起,倒计时时间也会发生停止,紧急车辆安全通过之后,则可以按下SW2将车恢复正常通车。该设计智能交通灯电路图如下图1所示。
  3 软件设计
  学生以AT89S51单片机为核心进行智能交通灯设计的过程中,软件设计主要通过学生掌握的C51语言编写程序,并解决以下问题。
  3.1 交通灯状态的实现
  通过上述硬件电路图可知单片机P0口与发光二极管阴极直接连接,因此在进行程序编写时要将状态控制码传送到单片机P0口,达到对四种交通灯状态的实现。
  3.2 倒计时时间的实现
  针对倒计时时间的控制要将其需要显示的时间始终存于单片机内部的RAM的R3中,通过其内部定时器T0进行定时,使定时器工作在定时方式1,定时时间为10ms,当定时达到100次时也就是达到1s,此刻让R3倒计时数值减少1。针对其显示部分,要进行对应子程序编写,将两组显示器对R3倒计时时间进行显示。要将定时器子程序放置到定时器0中断子程序中,目的在于每10ms调用一次显示子程序,保证显示器正确显示。
  3.3 程序设计流程
  在对程序设计流程梳理时要充分考虑该设计系统中的几大功能,即主程序模块、定时器中断模块、动态显示模块。三个模块中主程序与定时器中断模块从时间角度上看为同步,动态显示模块是显示R3倒计时的,主要为定时器子程序调用,子程序结构相对的单一。图2、图3关于主程序与定时器中断子程序的流程图。
  4 结语
  综上所述,引导学生以AT89S51单片机为核心进行智能交通灯设计硬件安装过程较简单,软件程序编写与硬件的搭配进一步提高其整体实用性。教师引导学生对目前我国的道路交通现状,从加强对交通控制,提高道路交通管理效率,发挥道路交通设施功能作用角度来看,提升道路交通利用率是现阶段道路交通控制的重要任务,引导与帮助学生加强对AT89S51单片机的学习,在学习兴趣与热情的引导下,提高学习效率,深入把握单片机相关知识。
  参考文献
  [1]庞前娟,李精华,李兴富.基于AT89S51单片机的交通灯控制器仿真及实现[J].信息技术,2009,10:33-35.
  [2]陈刚,鲁俊婷.基于AT89S51单片机控制的交通灯管理系统[J].黄河水利职业技术学院学报,2012,01:50-51+54.
  [3]谢溪凌,肖建波,张昊,谭玉莹,倪明安,刘阳,张志富,郑卫刚.考虑时段交通流交通灯工作状态的智能优化[J].汽车安全与节能学报,2012,03:251-256.
  [4]王立鹏.基于AT89S51单片机的智能避障机器人设计[J].电子技术与软件工程,2014,23:259.
  [5]马华玲,左谨平,张涛.基于AT89S51的交通灯控制系统设计与实现[J].交通科技与经济,2010,02:114-117.
  作者单位
  广州市信息工程职业学校 广东省广州市 510610


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