交通灯控制课程设计报告

电子与通信工程学院单片机原理课程设计报告2016 2017 学年第 2 学期交通灯控制系统的设计与制作专 业： 电子信息科学与技术 班 级： 电信 141 班学 号： 201408401144姓 名： 梁瑞指导教师姓名： 谢春榕2017 年 9 月 10 日目录1. 前言 .11.1 设计任务 .11.2 方案设计 .11.3 设计内容 .21.4 交通灯设计的意义 .22. 硬件设计 .22.1 51 单片机 .22.2 电源电路 .22.3 晶振电路 .22.4 复位电路 .32.5 LCD12864 液晶显示模块 .32.6 LED 红绿灯显示模块 .42.7 总体电路设计 .43. 软件设计 .53.1 AT89S52 芯片 .53.2 C51 编程 .53.3 程序流程图 .54. 测试结果和分析 .65. 总结和体会 .6【参考文献】 .7【附录 1】 .81课程设计报告【课题名称】 交通灯控制系统的设计与制作【摘 要】本系统采用单片机 AT89S52 为中心器件来设计交通灯控制器，由单片机 I/O口扩展系统、交通灯状态显示系统、LCD12864 液晶显示系统、复位电路等几大部分组成。本设计除基本的交通灯功能外，还具有倒计时等功能，即通过单片机模拟十字路口交通灯的各种状态显示以及倒计时时间，车道每次通行时间都设为 20 秒。当出现紧急情况时，单片机的中断源 INT0 控制四个路口全部显示红灯，中断源 INT1 控制夜间模式（全黄灯闪烁），一段时间后恢复原来状态。系统实用性强、操作简单、扩展性强。 【关键词】AT89S52 单片机 交通灯信号灯 倒计时 道路通行1. 前言当今世界正处于一个自动化时代，交通灯控制等很多行业的设备都需要计算机来控制。信号灯的出现，使交通得以有效管制，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。1.1 设计任务 模拟十字路口交通灯具有三色红绿灯和倒计时显示的基本功能，还具有紧急车辆（全红灯显示）和夜间模式（全黄灯闪烁）附加功能。1.2 方案设计单片机采用 AT89S52 芯片，在十字路口的四组红、黄、绿交通灯及转向灯中，由单片机 P0 口管脚分别控制，由于交通灯为发光二极管且阳极通过限流电阻和电源正极连接，因此 I/O 口输出低电平时，与之相连的灯会亮，并通过 12864 液晶屏显示时间倒计时。南北方向车道和东西方向车道两条交叉道路上的车辆交替通行，采用定时器中断方式实现转换时间倒计时，车道每次通行时间都设为 20 秒。在绿灯转为红灯时，黄灯先闪亮 3 秒钟，才能变换运行车道，交通灯状态用 LCD12864 液晶屏显示。系统不但具有三色红绿灯和倒计时显示的基本功能，还具有紧急车辆（全红灯显示）和夜间模式（全黄灯闪烁）附加功能。21.3 设计内容（1）设计并绘制硬件电路图（2）制作 PCB 并焊接好元器件 （3）检测 51 单片机的运行情况（4）编写程序并将调试好的程序固化到单片机1.4 交通灯设计的意义交通灯是城市经济活动的命脉，对城市经济发展、人们生活水平的提高起着十分重要的作用。城市交通问题是困扰城市发展、制约经济发展的重要因素。城市道路增长的有限与车辆增加的无限这一对矛盾事故导致城市交通拥挤的根本原因。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，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。2. 硬件设计2.1 51 单片机单片机又称单片微控制器，51 单片机 1主要由电源电路、时钟电路、复位电路以及LCD12864 液晶显示模块等外围模块组成。详细电路原理图、PCB 图及其实物图见附录。2.2 电源电路电源电路部分主要由电源头、稳压二极管、电阻以及指示灯 LED 组成。除了电脑供电单片机外，还可以通过电源头外接 5V 直流电压供电单片机。电源电路的原理图如图2.2-1 所示：图 2.2-1 电源电路原理图2.3 晶振电路晶振电路主要由晶振 11.0592MHz 以及周围的两个 30pF 的瓷片电容构成。晶振起振给单片机提供时钟频率，再通过单片机控制定时器中断以达计时功能。晶振电路的原理图如图 2.3-1 所示：3图 2.3-1 晶振电路原理图2.4 复位电路复位方式有多种，本设计采用按键复位。在设定的时间内，89S52 必须在 RST 脚产生一个由高到低的电平变化，以清内部定时器。复位电路的原理图如图 2.4-1 所示：如图 2.4-1 复位电路原理图2.5 LCD12864 液晶显示模块本系统采用 LCD12864 液晶屏显示东西道和南北道的倒计时的时间状况。LCD12864液晶显示模块的电路原理图如图 2.5-1 所示：图 2.5-1 LCD12864 液晶显示模块电路原理图42.6 LED 红绿灯显示模块LED 红绿灯显示模块主要由 1K 电阻和红、绿、黄三种颜色的 LED 灯设计而成，具体电路原理如图 2.6-1 所示：图 2.6-1 LED 红绿灯显示模块电路原理图2.7 总体电路设计本系统以单片机 2为核心，由电源电路、复位电路、晶振电路、LED 数码管显示模块以及 LCD12864 液晶显示模块组成。总体电路结构框图如图 2.7-1 所示：图 2.7-1 总体电路结构框图53. 软件设计3.1 AT89S52 芯片AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器 3，具有 8K 在系统可编程 Flash存储器。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52 内具三个 16 位 定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，片内晶振及时钟电路。其 DIP 封装脚图如图 3.1-1 所示：图 3.1-1 DIP 封装脚图3.2 C51 编程软件上采用 C51 编程 4，主要编写了主程序，LCD12864 液晶显示程序，定时器T0、T1 中断程序延时程序等。经过整机调试，实现了对十字路口交通灯的模拟，且增加了附加功能：具有紧急车辆（全红灯显示）和夜间模式（全黄灯闪烁）。3.3 程序流程图详细流程图如图 3.2-1 所示：6图 3.3-1 程序流程图4. 测试结果和分析本系统经过软件仿真，实物制作 5，以及程序下载并调试后，已完成设计任务，实现了对十字路口交通灯的模拟。当出现紧急情况时，单片机的中断源 INT0 控制四个路口全部显示红灯，中断源 INT1 控制夜间模式（全黄灯闪烁），一段时间后恢复原来状态。5. 总结和体会通过学习单片机这门课程设计，不仅了解了 AT89S52 的功能、还加强了单片机的理论知识得了解，而且进一步接触并了解到了软硬件的结合这个实践问题。不仅如此，此次设计也加强了我们动手培养了我的动手能力及分析思考和解决问题的能力，更令我的创造性思维得到拓展。不过，在本系统的设计过程中，我遇到了以下四点问题：1此设计开始之际，经过同学的指导及自己查阅相关的资料，逐渐制定出了系统的7结构框图。2程序编写是耗时最长，也是最关键，同时又比较难的一项工作，程序的精密程度涉及到整个系统工作的稳定指数。因此，我首先编写总体框架，然后做简单的测试，保证能正常运行，接下来编写单个的子状态程序，写完一个测试一个，这样保证了最后调试的成功率。3实物做出来，接下来的工作便是检测硬件是否正常，确保硬件没有问题后，下载程序至单片机，并试着实物调试。在这整个调试过程中，花费的时间是最长的，遇到了各种各样的问题，到底还是因为理论知识不够充实，调试经验不足而导致处处碰壁。【参考文献】1陈铁军，余旺新.单片机原理与应用技术 西南交通