单片机课程设计交通灯

单片机系统课程设计目 录1 绪论 .11.1 交通灯概述 .11.2 设计思想及基本功能 .12 总体方案设计 .22.1 方案设计 .22.2 方案比较 .32.3 方案选取 .33 硬件电路设计 .33.1 总体设计电路 .33.2 交通灯电路 .33.3 倒计时显示电路 .43.4 按键控制电路设计 .54 系统程序设计 .64.1 主程序软件设计 .74.2 中断服务程序设计 .94.3 显示子程序设计 10 4.4 按键子程序设计 .115 系统的调试与检测 .12总结 .13参考文献 .13附录 .14附录 A 系统原理图 .14附录 B 系统模拟图 .15附录 C 程序代码 .16单片机系统课程设计1 绪论1.1 交通灯概述近年来，随着我国国民经济的快速发展，我国机动车辆发展迅速，而城镇道路建设由于历史等各种原因相对滞后，交通拥挤和堵塞现象时常出现。如何利用当今计算机和自动控制技术，有效地疏导交通，提高城镇交通路口的通行能力，减少交通事故是很值得研究的一个课题。目前，国内的交通灯一般设在十字路口，在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯加上一个倒计时的显示器来控制行车。图 1.1 所示为交通灯：图 1.1 交通灯1.2 设计思想及基本功能思想：1、通过交通信号灯控制系统的设计，掌握 80C51 传输数据的方法,以控制发光二极管的亮与灭以及数码管的显示；2、用 80C51 作为输出口,控制十二个发光二极管熄灭,模拟交通灯管理.3、通过单片机控制设计，熟练掌握汇编语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高动脑和动手的能力；4、完成控制系统的硬件设计、软件设计、仿真调试。功能：单片机系统课程设计1、控制的主、支干道交替通行，通行时间可设定；2、绿灯变红灯时，黄灯先亮并闪烁，并倒计时 5 秒；; 3、十字路口每个方向设有数字显示时间提示；4、紧急开关 K1，智能开关 K2K3；2 总体方案设计2.1 方案设计根据查阅的资料和现实生活中的应用，我认为用两种方案可实现交通灯的功能：方案（一）采用 plc 系统进行控制原理框图如图 2-1图 2-1 方案（一）的原理框图单片机系统课程设计方案（二）采用 51 单片机做控制器，设计出定时交通灯系统，原理框图如图 2-2。图 2-2 方案（二）的原理框图2.2 方案比较方案（一）plc 主要用于强电方面的工业控制，或者整条流水线控制。虽然系统稳定，但是造价太高，功耗较大。方案（二）由 51 单片机芯片作为控制器，通过软件来控制一些引脚来驱动数码管的显示。这样的系统稳定性较好，精度较高，性价比较高，且和本学期学习课程关系密切。2.3 方案选取对于生活上的简单应用而言，方案 2 完全符合应用要求，况且性价比高，有实际的研究意义，故选择方案（二）。单 片机AT89C51数据信号LED数码管段码复位电路电路振荡电路片选交通灯调时、紧急情况处理单片机系统课程设计3 硬件电路设计1总体设计电路2. 交通灯电路3. 倒计时显示电路4. 按键控制电路设计3.1 总体设计电路总体设计电路如图 3-1。图 3-1 总体设计电路图3.2 交通灯电路为了方便实验，可以用发光二极管作为交通灯来使用，单片机的 I/O 接口直接和交通灯（发光二极管）连接。在十字路口的四组红、黄、绿三色交通灯中，东西方向道路上的两组同色灯连接在一起，南北方向道路上的两组同色的灯也彼此连接在，受单片机 P1.0P1.5 控制。单片机的 I/O 接口与交通灯电路的具体连接方式为：P1.0P1.2 分别接东西方向的红、黄、绿共 6 个放光二极管，P1.3P1.5 分别接南北方向的红、黄、绿共 6 个发光二极管。12 个发光二极管采用了共阳极的连接方式，因此 I/O 口输出低电平时，与之相连的发光二极管会亮，I/O 口输出高电平是，相应的发光二极管会灭。单片机系统课程设计上述设计原理图如图 3-2，图 3-2 交通灯电路3.3 倒计时显示电路有序 AT89C51 单片机的 I/O 作为输出时，具有较强吸收电流能力，因此我们可以选用共阳型数码管，这样由单片机的 I/O 就可以直接驱动，从而简化单片机系统课程设计硬件电路的设计。四个路口倒计时显示被置在同一时刻显示相同的数字，期中P0 口用来显示时间的十位，P2 口用来显示时间的个位；东西南北四个方向共四个路口，令 DS1 和 DS2 是一组，DS3 和 DS4 是一组，DS5 和 DS6 是一组，DS7 和 DS8 是一组。考虑到 AT89C51 单片机所能提供 I/O 接口的数量以及该控制系统所需要的 I/O 的个数并结合我们的实际能力，数码管在本系统采用的是静态显示。所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的数码管恒定地导通或截止。采用静态显示时。占用 CPU 的资源较少，单片机只要把要显示的字符代码发送到接口电路即可，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码。显示电路原理图如图 3-3。图 3-3 显示电路的电路图3.4 按键控制电路设计该系统的 K1、K2、K3 三个按键分别于单片机的 P3.0、P3.1、P3.6 相接，按键控制电路原理图如图 3-4。单片机系统课程设计图 3-4 按键控制电路图4 系统程序设计系统程序设计主要包括主程序，中断控制程序，显示子程序，按键子程序。本章节系统介绍倒交通灯的主程序和子程序的设计流程，具体的程序代码见附录。4.1 主程序软件设计十字路口的交通灯控制电路，要求东西方向（主干道）车道和南北方向（从干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，时间可设置修改。在绿灯转为红灯时，要求黄灯闪烁 5s，才能变换运行车道。紧急情况发生，如消防车、救护车等紧急车辆通过时，要求四个路口同时加亮黄灯闪烁，并且倒计时显示装置关闭，四个路口的信号灯全部变成红灯。图 4-1 为主程序流程图单片机系统课程设计开始东西亮绿灯，南北亮红灯东西准行，南北禁行显示子程序系统初始化扫描键盘有键按下调用键盘子程序东西亮绿灯，南北亮红灯同时黄灯进行闪烁调用键盘子程序扫描键盘显示子程序东西准行，南北禁行东西，南北方向换向有键按下Y NY图 4-1 主程序流程图4.2 中断服务程序设计按下 K1，东西南北四个方向全红，也就是说，东西南北四个通道都不能通车，这是紧急情况，但救护车等特殊车辆可以通过。50ms 中断计算方法(适用于 12MHz 晶振): T0 的计数初值：X0=M-计数值=M-Tc/TP=M-(Tcfosc)/12=65536-(50ms1SMHz/12)=15536 15535=3CB0H其中 4E.0H 单元存放 3s 钟控制标志位,4F.0H 单元存放 1s 控制标志位;4D.0 单元存放 0.5 秒控制标志位60H 和 61H 单元分别存放产生 1s 和 3s 的中断次数,当它们单元中的值为零时,分别表示 1s 和 3s 到,对 4E.0H 单元和 4F.0H 单元进行置 1,62H 单元用于产单片机系统课程设计生 0