第一篇：十字路口交通灯控制设计
网络教育学院
《可编程控制器》大作业
题
目： 十字路口交通灯控制设计
学习中心： 辽宁彰武电大学习中心 层 次： 高中起点专科 专 业： 电力系统自动化技术
年 级： 2015 年 秋 季 学 号： ***6 学生姓名： 陈 润 泽
题目五：十字路口交通灯控制设计
起动后，南北红灯亮并维持30s。在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮，东西绿灯亮25s后闪亮，3s后熄灭，东西黄灯亮，黄灯亮2s后，东西红灯亮，与此同时，南北红灯灭，南北绿灯亮。南北绿灯亮25s后闪亮，3s后熄灭，南北黄灯亮，黄灯亮2s后，南北红灯亮，东西红灯灭，东西绿灯亮。依次循环。
十字路口交通灯控制示意图及时序图如下图所示。
设计要求：（1）首先对可编程序控制器（PLC）的产生与发展、主要性
能指标、分类、特点、功能与应用领域等进行简要介绍；
（2）设计选用西门子S7－200 系列PLC，对其I/O口进行分配，并使用STEP7-MicroWIN编程软件设计程序梯形图（梯形图截图后放到作业中）；
（3）总结：需要说明的问题以及设计的心得体会。
设计背景 1.1 背景概述
本文对十字路口交通信号灯控制系统，运用可编程逻辑器件PLC做了软件与硬件的设计，能基本达到控制要求。系统仅实现了小型PLC系统的一个雏形，在完善各项功能方面都还需要进一步的分析、研究和调试工作。如果进一步结合工业控制的要求，形成一个较为成型的产品，则需要作更多、更深入的研究。
1.2 可编程逻辑控制器简介
可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,简称 PLC)根据国际电工委员会(IEC)在1987年的可编程控制器国际标准第三稿中，对其作了如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”可编程控制器作为目前工业自动化的重要基础设备，被称为“工业自动化三大支柱性产业之一”，在各工业生产领域发挥着愈来愈大的作用。十字路口交通信号灯PLC控制系统简介 2.1 控制对象及要求 2.1.1 控制对象
本系统的控制对象有八个，分别是： 东西方向红灯（R—EW）两个； 南北方向红灯(R—SN)两个； 东西方向黄灯（Y—EW）两个； 南北方向黄灯(Y—SN)两个； 东西方向绿灯（G—EW）两个； 南北方向绿灯(G—SN)两个； 东西方向左转弯绿灯(L—EW)两个； 南北方向左转弯绿灯(L—SN)两个。2.1.2 控制要求
1、系统工作受开关控制，起动开关 ON 则系统工作；起动开关 OFF 则系统停止工作；
2、交通信号灯按高峰时段、正常时段及晚上时段进行控制，这三个时段的的时序分配如图1所示；
3、在高峰时段，交通信号灯按图2所示时序控制；
4、在正常时段，交通信号灯按图3 所示时序控制；
5、晚上时段按提示警告方式运行，规律为： 东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮 0.4 秒，暗 0.6 秒的规律反复循环。
2.2 系统简介
本系统是一个十字路口交通灯的PLC控制系统，利用西门子公司的S7-200可编程逻辑控制器对十字路口的交通灯进行控制。本系统具有一定的智能性，即它可以对交通灯按高峰期、正常期及晚间几个时段进行分段控制。高峰期的控制方案为：
（1）南北方向左转弯灯和南北南北方向红灯同时亮10秒，同时东西方向红灯亮；
（2）南北方向绿灯亮35秒，东西方向红灯继续亮；（3）南北方向黄灯闪烁5秒；东西方向红灯继续亮；
（4）东西方向左转弯绿灯和南北方向红灯同时亮10秒，东西方向红灯继续亮；（5）东西方向绿灯亮25秒，南北方向红灯继续亮；
（6）东西方向黄灯闪烁5秒，南北方向红灯继续亮，然后跳至第（1）步依次循环。
正常期的控制方案为：
（1）南北方向左转弯灯和南北南北方向红灯同时亮10秒，同时东西方向红灯亮；（2）南北方向绿灯亮30秒，东西方向红灯继续亮；（3）南北方向黄灯闪烁5秒；东西方向红灯继续亮；
（4）东西方向左转弯绿灯和南北方向红灯同时亮10秒，东西方向红灯继续亮；（5）东西方向绿灯亮30秒，南北方向红灯继续亮；
（6）东西方向黄灯闪烁5秒，南北方向红灯继续亮，然后跳至第（1）步依次循环。
晚间的控制方案为：
东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮 0.4 秒，暗 0.6 秒的规律反复循环。
2.3 硬件选型
城市道路交通信号控制是典型的开关量顺序控制，采用PLC能充分利用它的优点。在这里我们采用德国西门子公司的S7-200可编程控制器，它是积木式结构，安装比较方便，中央处理单元和信号模板有多种类型，另外还具有如位控单元、PD调节等特殊功能模块。根据本系统输入点数及控制要求，中央处理单元可选用CPU224，该CPU板上本身具有10个数字量输入点，6个非隔离数字量输出点，最多能够带8个数字量信号模板。
电源模块将交流电源转换成供CPU，存储器等所有扩展模块使用的直流电源，是整个PLC系统的能源供给中心，它的好坏直接影响到PLC的稳定性和可靠。S7-200属于小型PLC，电源模块与CPU模块封装在一起，通过连接总线为本机和扩展模块提供+5V（DC）电源。同时，还可通过端子向外输出一个+24V（DC）电源，供本机输入点和扩展模块继电器线圈使用。需注意的是，从资料中我们了解到，外部电源不可与S7-200的传感器电源并联使用。否则，交会导致两个电源的竟争而影响它们各自的输出，缩短其使用寿命，使得一个或两个电源同时失效，使PLC系统产生不正确的操作。正确的使用方法是S7-200的传感器电源和外部电源应该在不同的点上提供电源，而两者之间只能有一个会共连接点。
由于根据控制要求所确定的输入输出点分别人二个和九个，由于我们是以一个路口信号单独控制为例，考虑到够用为准。所以我们选择了CPU224这一具有较强控制功能的控制器。
另外，在硬件选型时，不要忘记完成现场测试及软件编程时所需的一些设备。综上，得到系统硬件配置如表1所示：
表1 硬件配置表 名 称 数 量 DC24V电源 1 CPU224 1 PC/PPI编程电缆 STEP7编程软件 1 PC机 1 3 系统I/O分配
分析PLC的输入和输出信号,在满足控制要求的前提下,要尽量减少占用PLC的I/O点。由系统控制要求可见，由控制开关输入的启、停信号是输入信号。由PLC的输出信号控制各指示灯的亮、灭。在交通灯布置图中，南北方向的三色灯共六盏，同颜色的灯在同一时间亮、灭；所以，可将同色灯两两并联，用一个输出信号控制。同理，东西方向的三色灯也依次设计。再加上东西方向左转的三色灯共九盏，所以其占9个输出点。由此可得系统I/O分配如表2所示：
表2 系统I/O分配表
输入/输出 设备/器件名称 I/O地址 输入 校正当前时钟 I0.0
符号名 数据类型 1
SB0 BOOL 程序启停按钮 I0.1 SB1 BOOL
Q1 DINT 输出
东西方向绿灯 Q0.0 东西方向黄灯 Q0.1 东西方向红灯 Q0.2 南北方向绿灯 Q0.3
Q2 DINT Q3 DINT Q4 INT
南北方向黄灯 Q0.4 南北方向红灯 Q0.5
Q5 INT Q6 INT
Q7 INT Q8 INT 东西方向左转弯灯 Q0.6 南北方向左转弯灯 Q0.7 4 软件设计
本控制系统的控制原理是：用一路数字量的不同输入状态来判定是否对时钟进行初始化，用一路数字量的不同输入状态分别用作程序的启动和停止控制，每一方向有红、黄、绿及转弯四种信号灯，分别对应四位数字量输出，两个方向共有8位数定量输出；在某一方向用两个延时脉冲定时器分别控制该方向黄灯闪烁的亮、灭时间，根据道路人车流量多少，分别设置各信号灯亮灭时间的长短，通过6个定时器依次交替工作，就可实现各方向交通信号灯的顺序工作。本文所设计的软件由一个主程序和四个子程序（时钟初始化子程序，晚间时段交通灯控制子程序，正常时段交通灯控制子程序和高峰时段交通灯控制子程序）组成。主程序主要任务包括：读取两个开关状态，根据开关的不同状态做出相应的处理，当开关SB0闭合时则对时钟进行初始化，反之则不对时钟进行初始化；当开关SB1闭合时，则读取时钟值，并做处理，根据处理后的时钟值的大小判定当前时间是属于哪个时间段，并调用相应的交通灯控制子程序，反之，则停止程序的运行主程序流程图如图5所示。晚间时段的控制规律为：两个方向的四个黄灯均按亮0.4秒灭0.6秒的规律闪烁，其余的交通灯全灭程序中将用到两个定时器T37和T38，各定时器的功能如表3所示。正常时段的控制方案结构图如图6所示，程序中将用到8个定时T37-T44，各定时器的功能如表4所示。高峰时段的控制方案结构图如图7所示，程序中将用到8个定时T37-T44，各定时器的功能如表5所示。
该程序实现了信号由东西左转、东西直行、南北直行依次循环变化。其优势思路简单，容易理解，对时钟的校正以及各时段的起始时间和终止时间的修改方便。如路口要求在晚上10：00以后实行各方向黄色信号灯闪烁功能，只需要将实时采集PLC的时钟信号作为一个子程序的跳转条件，再增加一段闪光程序即可。如果需要将几个路口集中到一台PLC控制，根据实际需要的I/O点数，硬件上再增加相应的数字量输出模板即可。需要指出的是，用PLC实现城市道路关通信号控制，最好几个路口共用一套PLC，这样可以大大降低工程成本。
表3 晚间时段各定时器一个循环中的功能明细表 定时器 t0 t1 T2 T37 定时0.4秒 开始定时，黄灯亮 定时到，输出ON且保持；黄灯灭 开始下一次循环的定时 T38 定时1秒 开始定时 继续定时 定时到，输出ON，随即复位开始下一次循环的定时，黄灯亮。
表4 正常时段各定时器一个循环中的功能明细表 定时器 t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 T37 定时10秒 开始定时,南北转弯灯、南北红灯、东西红灯亮。定时到，输出ON且保持；南北转弯灯灭，南北绿灯亮，东西红灯继续亮。开始下一个循环定时
ON ON ON ONT38 定时40秒 开始定时 继续定时 定时到，输出ON且保持；南北绿灯灭，南北黄灯闪烁，东西红灯继续亮。T39 定时45秒 开始定时 继续定时 继续定时 定时到，输出ON且保持；南北黄灯灭，东西转弯灯、南北红灯亮，东西红灯继续亮。ON ON 开始下一个循
ON ON ON 开始下一个循环定时 环定时 T40 定时55秒 开始定时 继续定时 继续定时 继续定时 定时到，输出ON且保持；东西转弯、东西红灯灭，东西绿灯亮，南北红灯继续亮。一个循环定时 T41 定时85秒 开始定时 继续定时 继续定时 继续定时 继续定时 定
时
ON 开始下到，输出ON且保持；东西绿灯灭，东西黄灯闪烁，南北红灯继续亮。开始下一个循环定时 T42 定时90秒 开始定时 继续定时 继续定时 继续定时 继续定时 继续定时 定时到，输出ON，随即复位开始下一次循环定时；东西黄灯、南北红灯灭，南北转弯灯、南北红灯、东西红灯亮。
表5 高峰时段各定时器一个循环中的功能明细表 定时器 t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 T37 定时10秒 开始定时,南北转弯灯、南北红灯、东西红灯亮。定时到，输出ON且保持；南北转弯灯灭，南北绿灯亮，东西红灯继续亮。开始下一个循环定时
ON ON ON ONT38 定时45秒 开始定时 继续定时 定时到，输出ON且保持；南北绿灯灭，南北黄灯闪烁，东西红灯继续亮。T39 定时50秒 开始定时 继续定时 继续定时 定时到，输出ON且保持；南北
ON ON ON 开始下一个循环定时 黄灯灭，东西转弯灯、南北红灯亮，东西红灯继续亮。ON ON 开始下一个循环定时 T40 定时60秒 开始定时 继续定时 继续定时 继续定时 定时到，输出ON且保T41 定时85秒 开始定时 继续定时 继续定时 继续定时 继续定时 定
时到，输出ON且保持；东西绿灯灭，东西黄灯闪烁，南北红灯继续亮。开始下一个循环定时 T42 定时90秒 开始定时 继续定时 继续定时 继续定时 继续定时 继续定时 定时到，输出ON，随即复位开始下一次循环定时；东西黄灯、南北红灯灭，南北转弯灯、南北红灯、东西红灯亮。持；东西转弯、东西红灯灭，东西绿灯亮，南北红灯继续亮。5 程序编辑
附录 源程序-STL语句 ORGANIZATION_BLOCK 主:OB1 TITLE=程序注解 VAR T:BYTE;//时钟值缓冲区 H:INT;//小时数存储单元 M:INT;//分钟数存储单元 SEC:INT;//秒钟数存储单元
Tim:WORD;//小时数乘100加分钟数乘10加秒钟数所得结果存储单元 END_VAR BEGIN Network 1 // 网络标题 // 网络注解 LD I0.0 CALL SBR0 //开关SB0闭合,调用SBR0(INIT)对时钟进行初始化 Network 2 LDN I0.1 //起动/停止开关SB1断开,则停止程序 STOP Network 3 LD I0.1 TODR LB0 //起动/停止开关SB1闭合,则起动程序,读取时钟 Network 4 LD I0.1 INCB LB0 Network 5 LD I0.1 INCB LB0 Network 6 LD I0.1 INCB LB0 //T加3指向小时存储单元 Network 7 LD I0.1 BTI LB0, LW1 //将小时由字节型转换为整型 Network 8 LD I0.1 MOVW LW1, VW16 *I +100, VW16 //将小时的数值乘以100 Network 9 LD I0.1 INCB LB0 //将T指向分钟存储单元 Network 10 LD I0.1 BTI LB0, LW3 //将分钟由字节型转换为整型 Network 11 LD I0.1 MOVW LW3, VW18 *I +10, VW18 //将分钟的数值乘以10 Network 12 LD I0.1 MOVW VW16, VW20 +I VW18, VW20 //将小时数乘100与分钟数乘10相加 Network 13 LD I0.1 INCB LB0 //将T指向秒钟存储单元 Network 14 LD I0.1 BTI LB0, LW5 //将秒钟由字节型转换为整型 Network 15 LD I0.1 MOVW VW14, LW7 +I LW5, LW7 //将小时数乘100与分钟数乘10相加所得的结果与秒钟数相//加得Tim Network 16 LDW<= LW7, 630序
CALL SBR1 //Tim小于630时,则调用SBR1(SUBE)子程 Network 17 LDW< LW7, 700 CALL SBR2 //Tim大于630小于700时,则调用SBR2(SUBN)子程序 Network 18 总结
通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理和PCB连接图，和芯片上的选择。这个方案总共使用了74LS248，CD4510各两个，74LS04，74LS08，74LS20，74LS74，NE555定时器各一个。
2、在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。
3、我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
第二篇：十字路口交通灯控制毕业设计答辩题目
十字路口交通灯控制毕业设计答辩题目
1．PLC控制系统设计的基本内容？本文选择西门子可编程控制器S7-200为核心部件，着重进行硬件接口设计，利用梯形图和语句表进行编程，实现了十字路口交通灯控制系统的自动化。
2．试述你设计的十字路口交通灯控制时序关系？信号灯受一个起动开关控制，当起动开关接通时，信号系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当起动开关断开时，所有信号灯都熄灭。
南北绿灯和东西绿灯不能同时亮，如果同时亮时应关闭信号灯系统，并报警。
南北红灯亮维持30S。在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持25S。到25S时，东西绿灯闪烁，闪烁3S后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2S。到2S时，东西黄灯熄，东西红灯亮。同时，南北红灯熄灭，南北绿灯亮。
东西红灯亮维持30S。南北绿灯亮维持25S。然后闪烁3S，熄灭。同时南北黄灯亮，维持2S后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。
周而复始。
3．试述你选择的PLC的型号，它的输入是（1）、输出各是（7），留有多少裕量？一般留40%的.裕量
4．试述在PLC编程中，你是如何实现绿灯闪烁的？需脉冲源（时钟脉冲sm0.5）动作使南北绿灯闪烁，5．PLC控制系统设计的基本原则？ 1最大限度的满足被控制对象的控制要求
2在满足控制要求的前提下。力求使控制系统简单、经济使用和维护方面
3保证控制系统安全可靠
4考虑到生产的发展和工艺的改进在选择PLC容量时应留有余量
6．在S7-200系列PLC中，定时器按工作方式分为哪几种类型，你在设计中用了哪几种类型？ 延时接通定时器、延时断开定时器和保持型延时接通定时器（TONR）。我用的是延时接通定时器(TON)、延时断开定时器(TOF)。
7．在S7-200系列PLC中，定时器按工作时基脉冲为哪几种类型，1ms、10ms、100ms三种。你在设计中用了哪几个编号的定时器?T33、T97、T98、T99、T100.其时基脉冲是多少？10MS 8．在S7-200系列PLC中，计数器按工作方式分为哪几种类型？加计数器、减计数器和加/减计数器等不同类型。
9．PLC有哪几种编程语言，请简要说明？
梯形图（LD） 功能块图（FBD） 顺序功能图（SFC） 结构化文本（ST） 指令表（IL）
10．在十字路口交通灯控制中，你选用的灯具是那种类型，有什么优点？发光二极管.优点：价格便宜、经济实惠且耐用
11．PLC程序设计有哪几种方法？现在常用的是梯形图，除此外还有指令语言(STL)，功能图（SFC)12．PLC有哪三种输出电路，实训室用PLC的输出电路是哪一种？是继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出。实验室常用的是继电器输出
13．PLC控制系统中要用直流电源，现常用的是哪种直流电源？有什么优点？直流24V电源，可以显著地减少来自交流电源的干扰，在交流电源消失时，也能保证PLC的正常工作。14．试述PLC的定义？PLC[可编程控制器] PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程
15．PLC与微机相比，为何有更高的可靠性？
1.可靠性高，抗干扰能力强 2.通用性强、控制程序可变 3.使用方便
16．在PLC编程中，你用了哪几个特殊功能继电器，请说明？sm0.0：始终接通；
sm0.1：首次扫描为1，以后为0，常用来对程序进行初始化；
sm0.2：当机器执行数学运算的结果为负时，该位被置1； sm0.3：开机后进入run方式，该位被置1一个扫描周期； sm0.4：该位提供一个周期为1分钟的时钟脉冲，30秒为1，30秒为0；
sm0.5：该位提供一个周期为1秒钟的时钟脉冲，0.5秒为1，0.5秒为0；
sm0.6：该位为扫描时钟脉冲，本次扫描为1，下次扫描为0；
sm1.0：当执行某些指令，其结果为0时，将改位置1；
第三篇：单片机AT89C52十字路口交通灯控制C语言程序
单片机AT89C52十字路口交通灯控制程序
东西方向60秒，南北方向57秒
#include
#define ON 0 #define OFF 1 sbit NS_G=P2^5;//南北绿灯
sbit NS_Y=P2^4;//南北黄灯 sbit NS_R=P2^3;//南北红灯
sbit EW_G=P2^2;//东西绿灯 sbit EW_Y=P2^1;//东西黄灯 sbit EW_R=P2^0;//东西红灯
sbit LED_D1=P3^7;//南北方向数码管位控制 sbit LED_C1=P3^6;//南北方向数码管位控制 sbit LED_B1=P3^1;//东西方向数码管为控制 sbit LED_A1=P3^0;//东方向数码管位控制
/*********倒计时赋初值*************/ uchar EWF=20,NSF=17,X=20,Y=17,Z=20,SHU=20;uchar count;
void Init(void){ TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;} /*******************中断服务程序**************************/ void timer1(void)interrupt 1 {
TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;
count++;if(count>19){
EWF--;
NSF--;
X--;
Y--;
Z--;
SHU--;
count=0;
}
} /******************延时**********************/
void Delay10uS(uchar z){ uchar x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}
/******************led控制*******************/ unsigned char table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//共阴极数码管赋值
void display1(uchar num1,uchar num2)
//控制东西方向led显示 {
P0=table[num1];
LED_A1=ON;
Delay10uS(1);
LED_A1=OFF;
P0=table[num2];
LED_B1=ON;
Delay10uS(1);
LED_B1=OFF;
} void display2(uchar num3,uchar num4)//控制南北方向led显示 {
P0=table[num3];
LED_C1=ON;
Delay10uS(1);
LED_C1=OFF;
P0=table[num4];
LED_D1=ON;
Delay10uS(1);
LED_D1=OFF;
} void main(){ int i;/************初始状态东西南北禁止通行************/
NS_R=ON;//南北方向红灯打开
EW_R=ON;
//东西方向红灯打开
for(i=0;i<600;i++)
{
Delay10uS(20);
} NS_R=OFF;//南北方向红灯关闭
EW_R=OFF;//东西方向红灯关闭
while(1)
{
Init();
// 初始化计时器
/****************状态1：东西绿灯(57s)，南北红灯(60s)**************/ /***************状态2：东西黄灯(3s)，南北红灯(60s)****************/
EW_G=ON;//东西方向的绿灯打开
NS_R=ON;//南北方向的红灯打开
while(EWF!=0)
{
display1(EWF/10,EWF%10);// 东西方向红灯(60s)
display2(NSF/10,NSF%10);// 南北方向绿灯(57s)
while(EWF==3)
{
while(X!=0)
{
display1(EWF/10,EWF%10);// 东西方向红灯(3s)
display2(X/10,X%10);// 南北方向黄灯(3s)
EW_G=OFF;// 东西方向的绿灯关闭
EW_Y=ON;// 东西方向的黄灯打开
}
}
}
NS_R=OFF;// 南北方向的红灯关闭
EW_G=OFF;// 东西方向的绿灯关闭
EW_Y=OFF;// 东西方向的黄灯打?
/*=*************状态3：东西红灯(60s)，南北绿灯(57s)************/ /****************状态4：东西红灯(60s)，南北黄灯(3s)***************/
EW_R=ON;// 东西方向的红灯打开
NS_G=ON;// 南北方向的绿灯打开
while(Z!=0)
{
display2(Z/10,Z%10);// 南北方向红灯(57s)
display1(Y/10,Y%10);// 东西方向绿灯(57s)
while(Z==3)
{
while(SHU!=0)
{
display2(Z/10,Z%10);// 东西红灯(3s)
display1(SHU/10,SHU%10);// 南北绿灯(3s)
NS_G=OFF;//南北方向的绿灯关闭
NS_Y=ON;// 南北方向的黄灯打开
}
}
}
} EW_R=OFF;// 东西方向的红灯关闭
NS_G=OFF;// 南北方向的绿灯关闭
NS_Y=OFF;// 南北方向的黄灯关闭
EWF=60,NSF=57,X=60,Y=57,Z=60,SHU=60;//重新赋值
}
第四篇：基于PLC的十字路口交通灯课程设计
湘潭大学信息工程学院
课程名称：十字路口人行道交通灯设计
专
业：自动化
学
号：2011551810
班
级：11自动化（3）班
学生姓名：余帆
完成日期：2015年1月11日
摘要
PLC是一种新型的通用的自动控制装置。PLC它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，是专门为工业控制而设计的，具有功能强、运用灵活、可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、编程简单，使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列有点。十字路口的红绿灯指挥着行人和车辆的安全运行，实现红绿灯的自动指挥能使交通管理工作得到改善，也是交通管理工作自动化的重要标志之一。解决好公路交通灯控制问题是保障交通有序、安全、快捷运行的重要环节。
本设计是用PLC来实现对十字路口交通信号灯的控制，其控制方法是采用西门子的S7-200系列CPU224型号PLC对东西南北的红、黄、绿灯实现有规律的循环闪亮，以达到对交通信号灯的控制。控制程序为梯形图(LAD)。
关键词：PLC控制、梯形图、交通灯
目录
0
（一）PLC概述.............................错误！未定义书签。
1.1 PLC的硬件结构........................................3 1.2 PLC的工作原理.........................................4 1.3 S7-200的概述.........................................5
（二）交通信号灯............................................7
（三）方案设计..............................................8
3.1控制要求...............................................8 3.2系统设计方案分析.......................................8 3.3 交通灯状态图..........................................9 3.4 主程序流程图：.......................................10
（四）硬件设计............................................10 4.1 硬件选择.............................................10 4.2 PLC的I/O分配表.....................................10
4.3 PLC的硬件接线图：..................................11
（五）软件设计............................................12 5.1 十字路口交通信号灯梯形图..............................12
（六）仿真实验............................................14
（七）设计总结............................................16 参考文献....................................................16 1
（一）PLC概述
可编程序控制器（Programmabie Logic Controller,缩写PLC）是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器是随着技术的进步与现代社会生产方式的转变，为适应多品种、小批量生产的需要，生产、发展起来的一种新型的工业控制装置，在工业自动化各领域取得了广泛的应用。
1.1 PLC的硬件结构
PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，模块式包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。其结构如图1所示。中央处理单元(CPU)是PLC 的控制中枢，按照系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据、存储器I/O以及警戒定时器的状态；并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后，按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O 映象区或数据寄存器内，等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行直到停止。
图1 PLC的结构图
1.2 PLC的工作原理
PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。
当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段：
1输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
2用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
3输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。
1.3 s7-200的概述
西门子S7系列可编程控制器分为S7-400、S7-300、S7-200三个系列，分别为S7系列的大、中、小型可编程控制器系统。S7-200系列可编程控制器有CPU21X系列，CPU22X系列，其中CPU22X型可编程控制器提供了4个不同的基本型号，常见的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四种基本型号：
小型PLC中，CPU221价格低廉能满足多种集成功能的需要。CPU 222是S7-200家族中低成本的单元，通过可连接的扩展模块即可处理模拟量。CPU 224具有更多的输入输出点及更大的存储器。CPU 226和226XM是功能最强的单元，可完全满足一些中小型复杂控制系统的要求。四种型号的PLC具有下列特点：
集成的24V电源
可直接连接到传感器和变送器执行器，CPU 221和CPU222具有180mA输出。CPU224输出280mA，CPU 226、CPU 226XM输出400mA可用作负载电源。
高速脉冲输出
有2路高速脉冲输出端，输出脉冲频率可达20KHz，用于控制步进电机或伺服电（3）通信口CPU 221、CPU222和CPU224具有1个RS-485通信口。
CPU 226、CPU 226XM具有2个RS-485通信口。支持PPI、MPI通信协议，有自由口通信能力。
（4）模拟电位器CPU221/222有1个模拟电位器，CPU224/226/226XM有2个模拟电位器。模拟电位器用来改变特殊寄存器（SMB28，SMB29）中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。
（5）中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。
（6）EEPROM存储器模块（选件）可作为修改与拷贝程序的快速工具，无需编程器并可进行辅助软件归档工作。
（7）电池模块用户数据（如标志位状态、数据块、定时器、计数器）可通过内部的超级电容存储大约5天。选用电池模块能延长存储时间到200天（10年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。
（8）不同的设备类型CPU 221～226各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。
（9）数字量输入/输出点CPU 221具有6个输入点和4个输出点；CPU 222具有8个输入点和6个输出点；CPU 224具有14个输入点和10个输出点；
CPU226/226XM具有24个输入点和16个输出点。CPU22X主机的输入点为24V直流双向光电耦合输入电路，输出有继电器和直流（MOS型）两种类型
（10）高速计数器CPU 221/222有4个30KHz高速计数器，CPU224/226/226XM有6个30KHz的高速计数器，用于捕捉比CPU扫描频率更快脉冲信号。
（二）交通信号灯
交通十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。靠什么来实现这井然秩序呢?靠的是交通信号灯的自动指挥系统。那么控制系统是如何实现红、绿、黄三种颜色信号灯有条不紊工作的呢?交通信号灯控制方式很多，可以用电子电路来实现，也可以用单片机编程控制来实现。本文主要介绍如何利用PLC来实现十字路口交通灯的控制。
随着社会的发展，人们的消费水平不断提高，私人车辆不断的增加。人多、车多、道路少的道路交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。PLC的智能控制原则是控制系统的核心，采用PLC根据不同时刻车流量的不同，将红绿灯时长按一定的规律分档。这样就可以达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞留，缓解交通拥挤，实现最优控制，从而提高交通控制系统的效率。
交通信号灯的出现，使得交通得以管制，对于疏导交通流量，提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。为了实现交通道路的管制，力求交通管理先进性、科学化。
用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法。实验证明该系统实现简单、经济，能够有效的疏导交通，提高交通路口的通行能力。分析了现代城市交通控制和管理问题的现状，结合交通实际情况阐述了交通控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的PLC设计方案。可编程控制器在工业自动化中的地位极其重要。广泛应用于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、低价格、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。
（三）方案设计
3.1控制要求
交通灯控制系统的控制要求如下：
（1）信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。
（2）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。（3）东西红灯亮维持30秒。南北绿灯亮维持20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
3.2系统设计方案分析
按照交通灯系统控制要求下，结合西门子S7-200系列可编程控制器的特性，选择适合的型号。设计思想分析如下：给一个启动的输入信号，要配合一个SB1的按钮，当SB1启动按钮动作，系统工作。
当启动开关SD合上时，I0.0触点接通，Q0.2得电，南北红灯亮；同时Q0.2的动合触点闭合，Q0.3线圈得电，东西绿灯亮。1秒后，T49的动合触点闭合，Q0.7线圈得电，模拟东西向行驶车的灯亮。维持到20秒，T43的动合触点接通，与该触点串联的T59动合触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使东西绿灯闪烁。又过3秒，T44的动断触点断开，Q0.3线圈失电，东西绿灯灭；此时T44的动合触点闭合、T47的动断触点断开，Q0.4线圈得电，东西黄灯亮，Q0.7线圈失电，模拟东西向行驶车的灯灭。再过2秒后，T42的动断触点断开，Q0.4线圈失电，东西黄灯灭；此时起动累计时间达25秒，T37的动断触点断开，Q0.2线圈失电，南北红灯灭，T37的动合触点闭合，Q0.5线圈得电，东西红灯亮，Q0.5的动合触点闭合，Q0.0线圈得电，南北绿灯亮。1秒后，T50的动合触点闭合，Q0.6线圈得电，模拟南北向行驶车的灯亮。又经过25秒，即起动累计时间为50秒时，T38动合触点闭合，与该触点串联的T59的触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使南北绿灯闪烁；闪烁3秒，T39动断触点断开，Q0.0线圈失电，南北绿灯灭；此时T39的动合触点闭合、T48的动断触点断开，Q0.1线圈得电，南北黄灯亮，Q0.6线圈失电，模拟南北向行驶车的灯灭。维持2秒后，T40动断触点断开，Q0.1线圈失电，南北黄灯灭。这时起动累计时间达5秒钟，T41的动断触点断开，T37复位，Q0.3线圈失电，即维持了30秒的东西红灯灭。
3.3 交通灯状态图
十字路口交通灯如下图1所示，将12个交通灯进行编号
图2 十字路口交通灯状态图
3.4 控制要求及程序流程：
（1）按下启动按钮，信号灯开始工作，东西向绿灯、南北向红灯同时亮。（2）东西向绿灯亮25s后，闪烁三次，频率为1s/次。然后东西向黄灯亮，2s后东西向红灯亮，30s后东西绿灯亮……按此循环。
（3）南北向红灯亮30s后，南北向绿灯亮，25s后，闪烁3次，频率为1s/次。然后南北向黄灯亮，2s后南北向红灯亮，30s后南北向绿灯亮……按此循环下去。
（四）硬件设计
4.1 硬件选择
本设计采用PLC来实现对十字路口交通信号灯的控制，其控制方法是选用西门子的S7-200系列CPU222型号PLC对东西南北的红、黄、绿灯实现有规律的循环闪亮，9
以达到对交通信号灯的控制。控制过程中采用顺序控制法用多个定时器自动实现对六个控制对象的控制。根据交通信号灯的亮灭规律，可用PLC编程对其实行自动控制。
4.2 PLC的I/O分配表
名称
启动按钮停止按钮
表1 交通信号灯PLC的输入/输出点分配表
输入信号
输出信号
代号 输入点编号
名称 代号 输出点编号
SB1
I0.0
南北向绿
灯
L0
Q0.0
SB2 I0.1
南北向黄灯
L1 Q0.1
南北向红
灯
L2 Q0.2
东西向绿
灯
L3 Q0.3
东西向黄
灯
L4 Q0.4
东西向红
灯
L5 Q0.5
4.3 PLC的硬件接线图：
图5 PLC 控制接线图
端口I0.0为接入系统开关的传送信号，端口Q0.0接南北绿灯，端口Q0.1接南北黄灯，端口Q0.2接南北红灯，端口Q0.3接东西绿灯，端口Q0.4接东西黄灯，端口Q0.5接东西红灯。
（五）软件设计
5.1 十字路口交通信号灯梯形图
（六）仿真实验
（七）设计总结
在这次课程设计中我遇到了一些问题，但加强了以往学过的理论的知识的应用。虽然这次的课程设计花了我一个星期的时间，通过这次的锻炼，我学到了很多的东西，不仅锻炼了自己的思考能力、绘图能力和程序仿真能力，还锻炼了综合应用知识的能力，同时，我也是在这次课程设计中意识到了自己的不足，我还有许多未知的知识和问题等着学习和处理，知道了今后需要更加努力，使自我能够不断完善。
经过本次课程设计，让我更加深刻的学习和巩固了PLC这门课程，不仅从理论上掌握了课堂上没有学懂的知识，还从实践中扩展了我的知识面，让我对我们专业的知识有了更加全面的认识，更加清晰的认识到我们专业知识的实用性是如此的强，不仅能培养我们的兴趣爱好，更对我们今后的求职就业起到至关重要的作用。
参考文献
[1] 许谬、王淑英.电气控制与PLC.机械工业出版社,2006.[2] 廖常初.PLC编程及应用（第3版）.机械工业出版社,2008.[3] 罗宇航.流行PLC实用程序及设计.机械工业出版社,2006.[4] 罗宇航.流行PLC实用程序及设计.西安电子科技大学出版社,2006.
第五篇：基于单片机控制的交通灯设计系统
基于单片机控制的交通灯设计系统
班级：
姓名：
学号：
第一章 概述 1.设计内容
本系统需要采用AT89C51单片机AT89C5中心器件来设计交通灯控制器，实现以下功能: 1.1初始东西绿灯亮,南北红灯亮,东西方向通车。1.2黄灯闪烁后,东西路口红灯亮同时南北路口绿灯亮,南北方向开始通车。1.3延时27s，南北方向绿灯灭，黄灯闪烁3次，然后又切换成东西方向通车，如此重复。
设计交通灯控制系统硬件电路与软件控制程序，对硬件电路与软件程序分别进行调试，并进行软硬件联调，要求获得调试成功的仿真图。2.设计目的
2.1 了解交通灯管理的基本工作原理。2.2 熟悉AT89C51工作原理和应用编程。
2.3 熟悉AT89C51行接口的各种工作方式和应用。
2.4 熟悉AT89C51数器/定时器的工作方式和应用编程外部中断的方法。2.5 掌握多位LED显示问题的解决。3.设计原理
AT89C51片机具有控制二连体共阴极数码管和发光二极管的输出显示以及检测按键输入的功能。利用AT89C51片机模仿制作室外十字路口多功能交通灯，实现室内控制与室外显示的功能。合理控制交通繁忙,交通特殊情况和恢复交通正常的三种情况。
本设计用4个共阳极LED数码管的分别表示东、西、南、北四个方向路口，以数码管的上、中、下3个横段分别代表红、黄、绿3盏灯，用P0、P1口分别输出控制模拟交通灯的状态显示的数码管和倒计时显示数码管的状态码，P3^
1、P3^
2、P3^4-P3^7控制数码管的位选，P2^0-P2^4接收中断信号并反馈给INT0接口进行中断处理。
第二章 硬件设计
1.设计框图 如图2-1所示 此处要有文字说明
图2-1设计框图
2.元器件选择及其功能介绍
AT89C51是一种带4K字节LASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C51片引脚图如下图2-2所示。
图2-2 AT89C51片引脚图
主要特性：
·与MCS-51 兼容
·4K字节可编程闪烁存储器 ·寿命：1000写/擦循环 ·数据保留时间：10年 ·全静态工作：0Hz-24MHz ·三级程序存储器锁定 ·128×8位内部RAM ·32可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器,5个中断源 ·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式 ·片内振荡器和时钟电路 3.设计原理图
硬件电路图通过Proteus 仿真之后如图2-3所示，其中： 按钮K0连接P2^0端口实现红灯全亮，处理交通意外 按钮K1连接P2^1端口实现南北方向亮灯时间+1s 按钮K2连接P2^2端口实现南北方向亮灯时间-1s 按钮K3连接P2^3端口实现东西方向亮灯时间+1s 按钮K4连接P2^4端口实现东西方向亮灯时间-1s
图2-3整体连接电路原理图
第三章 软件设计
1.各个程序段介绍 1.1数码管显示
void Display(uchar j)//j控制显示table中连续位的起始点 { char h,l;if(j<11)//根据状态判定时间
{
h=Time_EW/10;//EW通行时间十位
l=Time_EW%10;//EW通行时间个位
} else if(j<23){
h=Time_SN/10;//SN通行时间十位
l=Time_SN%10;//SN通行时间个位
} for(i=0;i<4;)//按位显示通行状况及时间
{
P0=table1[j];//通行状况显示
P3=tab[i];//位选显示
i++;
j++;
if(i%2)//两位计时显示
{
P1=table[l];
Delay(400);
}
else
{
P1=table[h];
Delay(400);
} } Delay(5);} 1.2 INT0外部中断服务程序
void EXINT0(void)interrupt 0//INT0外部中断 { EX0=0;//关中断
if(Busy_Button==0){
P0=0xFE;//意外按钮按下全显示红灯
for(;Busy_Button!=1;)//意外按钮弹起时恢复之前状态
Display(24);} /*四个时间控制按钮分别控制SN、EW方向初始通行时间加减，最长不超过s，最少不低于s*/ if(SN_Add==0)//SN+1 {
SN1+=1;
if(SN1>99)
SN1=99;} if(SN_Red==0)//SN-1 {
SN1-=1;
if(SN1<20)
SN1=20;} if(EW_Add==0)//EW+1 {
EW1+=1;
if(EW1>99)
EW1=99;} if(EW_Red==0)//EW-1 {
EW1-=1;
if(EW1<20)
EW1=20;} EX0=1;//开中断 } 1.3延时子程序
void Delay(uchar a)//循环a次 { uchar x;x=a;while(x--){;} } 2.程序
#define uchar unsigned char #include
uchar x;x=a;while(x--){;} } void Display(uchar j){ char h,l;if(j<11){
h=Time_EW/10;
l=Time_EW%10;} else if(j<23){
h=Time_SN/10;
l=Time_SN%10;} for(i=0;i<4;){
P0=table1[j];
P3=tab[i];
i++;
j++;
if(i%2)
{
P1=table[l];
Delay(400);
}
else
{
P1=table[h];
Delay(400);
} } Delay(5);} void EXINT0(void)interrupt 0 { EX0=0;if(Busy_Button==0){
P0=0xFE;
for(;Busy_Button!=1;)Display(24);} if(SN_Add==0){
SN1+=1;
if(SN1>99)
SN1=99;} if(SN_Red==0){
SN1-=1;
if(SN1<20)
SN1=20;} if(EW_Add==0){
EW1+=1;
if(EW1>99)
EW1=99;} if(EW_Red==0){
EW1-=1;
if(EW1<20)
EW1=20;} EX0=1;
} void timer0(void)interrupt 1 using 1 { TH0=0x3C;TL0=0xB0;count++;if(count==20){
Time_EW--;
Time_SN--;
count=0;} } 第四章 仿真结果及其总结
1.仿真结果图
1.1正常状态的仿真结果如图4-1所示
图4-1正常状态
1.2黄灯状态的仿真结果如图4-2所示
图4-2黄灯状态
1.3紧急状态的仿真结果如图4-3所示
图4-3 紧急状态
1.4延长通行时间的仿真结果如图4-4所示
图4-4延长通行时间
2.总结
通过这次交通灯的课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决现实问题的能力。使我在单片机的基本原理、单片机应用学习过程中，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为一名合格的应用型人才打下良好的基础。综合课程设计让我把以前学习到的知识得到巩固和进一步的提高认识，对已有知识有了更深层次的理解和认识。在此，由于自身能力有限，在课程设计中碰到了很多的问题，我通过查阅相关书籍、资料以及和周围同学交流得到解决。
通过这次交通灯的课程设计,使我了解了写毕业设计的流程和方法。为自己以后的毕业论文的设计做一次练习，具有积极的意义。还有交通灯是我们生活中非常常见的一种东西，对于我们学以致用的这种能力得到了很好锻炼，能够为我们以后的工作于学习打下基础。
由于本人的水平有限，设计中难免会有一些不合理的部分，系统的稳定性还有待提高，望批评更正。
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