(交通运输)微机课程设设论文基于微机原理交通灯的设计

(交通运输)微机课程设设论文基于微机原理交通灯

的设计

第一章交通灯设计的目的及要求

十字道口的红绿灯是交通法规的无声命令，是司机和行人的行为准则。十字道口的交通红绿灯控制是保证交通安全和道路畅通的关键。当前，国内大多数城市正在采用“自动”红绿交通灯，它具有固定的“红灯—绿灯”转换间隔，并自动切换。它们一般由“通行与禁止时间控制显示、红黄绿三色信号灯和方向指示灯”三部分组成。在交通灯的通行与禁止时间控制显示中，通常要么东西、南北两方向各50秒；要么根据交通规律，东西方向60秒，南北方向40秒，时间控制都是固定的。交通灯的时间控制显示，以固定时间值预先“固化”在单片机中，每次只是以一定周期交替变化。但是，实际上不同时刻的车辆流通状况是十分复杂的，是高度非线性的、随机的，还经常受认为因素的影响。采用定时控制经常造成道路有效应用时间的浪费，出现绿灯方向车辆较少，红灯方向车辆积压。它不顾当前道路上交通车辆数的实际情况变化，其最大的缺陷就在于当路况发生变化时，不能满足司机与路人的实际需要，轻者造成时间上的浪费，重者直接导致交通堵塞，导致城市交通效率的下降。目前，有一种使用“模糊控制”技术控制交通灯的方法。能够根据十字路口两个方向上车辆动态状况，自动判断红绿灯时间间隔，以保证最大车流量，减少道口的交通堵塞。但是却不像定时控制，能用数字显示器显示当前灯色剩余时间，以便于驾驶员随时掌握自己的驾驶动作，及时停车或启动。

本次课程设计是用固定的时间来设计交通灯的方案。 1.1设计目的

掌握8255A方式0的使用与编程方法 PC机及配套的接口电路实验装置 IC芯片：8255A应用

1.2设计要求

采用8255A设计交通灯控制的接口方案 插接电路 编写控制程序

第二章交通灯的设计方案

设计中使用了8255A可编程并行接口实现了，对南北、东西方向交通的分别分别控制，设计采用定时控制的方式进行,对两个方向车辆的通行时间分别计时,可随意进行更改双向的通行时间。

城市十字交叉路口红绿灯控制系统主要负责控制东西走向和南北走向的红绿灯的状态和转换顺序,关键是各个状态之间的转换和进行适当的时间延时,正是基于以上考虑,采用如下设计:

1．东西方向车辆放行30秒钟。即东西方向绿灯和南北方向的红灯同时点亮30秒； 2．30秒后，东西方向的黄灯闪烁5次，以警示车辆将切换红绿灯。此时南北方向仍维持红灯点亮。

3．东西方向的黄灯闪烁之后，转为南北方向放行30秒钟。即东西方向的红灯和南北方向的绿灯同时点亮30秒钟；

4．南北方向放行60秒钟后，转为南北方向的黄灯闪烁5次，以警示将切换红绿灯。此时东西方向仍维持红灯点亮。

5．南北方向的黄灯闪烁后转为东西方向放行30秒钟。如此循环重复。

此外由于设计的需要，添加两个状态，即在黄灯点亮之后添加关闭的状态，这样来实现黄灯的闪烁。具体如下：

考虑普通十字路口，交通灯的控制可分东西向和南北向两组，每组可用红、黄、绿三个

灯进行交通管理，所以本方案要点是对六个交通灯进行控制。

由于灯光控制只需要开、关两个状态，所以可以采用开关量实施控制。开关量的输出可以采用8255A的端口，由于开关量有6位，所以采用8位端口，又因为灯光控制不需要联络信号，所以按照方式0输出即可。

采用端口A，按一下方式连接：

南北向：红灯接PA4,黄灯接PA5,绿灯接PA6; 东西向：红灯接PA0,黄灯接PA1,绿灯接PA2; 6个交通灯可能的状态如下：

状态 0 1 2 3 4 5 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 00 14 12 10 41 21 01 关灯 南北红，东西绿 南北红，东西黄 南北红，东西关 南北绿，东西红 南北黄，东西红 南北关，东西红 PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0 PA 状态说明 从状态1到状态6依次循环变换，又状态2和3，状态5和6之间各循环5次。其中状态1和状态4持续30秒，其他状态持续0.5秒。

按照上面的流程，依次把相应的控制码输出到端口A，6个交通灯就能够按照要求实现交通管理。

第三章交通灯的电路设计部分

3.1设计原理

3.1.18255A的工作原理

1)数据总线缓冲器:这是一个双向三态的8位数据缓冲器，它是8255A与微机系统数据总线的接口。输入输出的数据、CPU输出的控制字以及CPU输入的状态信息都是通过这个缓冲器传送的。

2)三个端口A，B和C:A端口包含一个8位数据输出锁存器和缓冲器，一个8位数据输入锁存器。B端口包含一个8位数据输入/输出锁存器和缓冲器，一个8位数据输入缓冲器。C端口包含一个8位数据输出锁存器和缓冲器，一个8位数据输入缓冲器(输入没有锁存器)。

3)A组和B组控制电路:这是两组根据CPU输出的控制字控制8255工作方式的电路，它们对于CPU而言，共用一个端口地址相同的控制字寄存器，接收CPU输出的一字节方式控制字或对C口按位复位字命令。方式控制字的高5位决定A组的工作方式，低3位决定B组的工作方式。对C口按位复位命令字可对C口的每一位实现置位或复位。A组控制电路控制A口和C口上半部，B组控制电路控制B口和C口下半部。

4)读写控制逻辑:用来控制把CPU输出的控制字或数据送至相应端口，也由它来控制把状态信息或输入数据通过相应的端口送到CPU。

2、引脚信号

8255A的引脚如图所示，分为数据线、地址线、读/写控制线、输入/输出端口线和电源线。

D7～D0（databus）：三态、双向数据线，与CPU数据总线连接，用来传送数据。 （chipselect）：片选信号线，低电平有效时，芯片被选中。 A1,A0（portaddress）：地址线，用来选择内部端口。