单片机交通灯课程设计

目 录一、项目名称3二、选题背景32.1 课题背景32.2 交通灯的历史3三、单片机简介43.1 单片机的发展历程43.2 单片机的特点：53.3 AT89C51单片机简介6四、设计基本要求和步骤74.1 基本要求74.2 设计步骤8五、硬件和软件设计95.1 硬件电路图95.2 程序流程图10主程序105.4 程序源代码105.5 程序运行效果图14六、心得体会15模拟交通灯设计报告一、项目名称交通信号灯的模拟控制二、选题背景2.1 课题背景由于我国经济的快速发展从而导致了汽车数量的猛增，大中型城市的城市交通，正面临着严峻的考验，从而导致交通问题日益严重，其主要表现如下：交通事故频发，对人类生命安全造成极大威胁；交通拥堵严重，导致出行时间增加，能源消耗加大；空气污染和噪声污染程度日益加深等。日常的交通堵塞成为人们司空见惯而又不得不忍受的问题，在这种背景下，结合我国城市道路交通的实际情况，开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统已经成为当前的主要任务。随着电子技术的发展，利用单片机技术对交通灯进行智能化管理，已成为目前广泛采用的方法。2.2 交通灯的历史1868年12月10日，信号灯家族的第一个成员就在伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国机械师德哈特设计、制造的灯柱高7米，身上挂着一盏红、绿两色的提灯-煤气交通信号灯，这是城市街道的第一盏信号灯。1914年，在美国的克利夫兰市才率先恢复了红绿灯，不过，这时已是“电气信号灯”。稍后又在纽约和芝加哥等城市，相继重新出现了交通信号灯。随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。中国最早的马路红绿灯，是于1928年出现在上海的英租界。三、单片机简介3.1 单片机的发展历程单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。 在MCS-51系列单片机中，有两个子系列：51子系列和52子系列。每个子系列有诺干中型号。51系列有8051、8751和8031三个型号，后来经过改进产生了80c51、87c51、80c31三个型号；52系列有5021、8752、8032三个型号，改进后的型号是80c52/87c52、80c32。改进后的型号更加省电。52系列比对应的51系列增加了定时器T2并将内部程序存贮器增加到8KB。Inter公司停止生产MCS-51系列单片机之后将生产权转让给了许多其他公司，于是出现了许多与Mcs-51兼容的单片机。现在生产mcs-51兼容单片机的公司对其进行了不同程度的改进和提高。我们现在使用比较的多的是AT89C51/AT89s51等。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机经过1、2、3、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗3.2 单片机的特点：（1）性价比高，开发周期短，易于产品化，（2）集成度高，可靠性好，抗干扰性强，（3）功能完善，接口多样，（4）低功耗、低电压一般电源供电电压在53V范围内单片机都能正常工作，供电的下限可达12V。（5）总线多样，易于扩展单片机外部的典型三总线结构,方便系统构扩展,构成各种规模的应用系统。外部总线增加了I2C及SPI等串行总线方式, 可根据需要进行并行或者串行扩展。3.3 AT89C51单片机简介AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROMFlash 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和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C051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。外形及引脚排列如图所示。现在AT89S51/52已经取代了AT89C51/52。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1288位内部RAM32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四、设计基本要求和步骤4.1 基本要求本设计要求实现交通信号灯的定时控制及显示控制，其中的交通灯以绿、黄、红色发光二极管表示，主要实现以下功能：1. 定时控制：在双干线路口上，交通信号灯的变化是定时的。双干线按其性质分可分为放行线和禁止线，各自的功能为： 放行线：绿灯亮放行60+N秒（N为设计者的学好），黄灯亮警告3秒，然后红灯亮禁止； 禁止线：绿灯亮放行63+N秒，然后绿灯亮放行。当使两条路线交替地成为放行线和禁止线时，就可以实现定时交通控制，其控制状态表如下：状态表B线绿灯B线绿灯B线绿灯A线绿灯A线绿灯A线绿灯状态说明熄熄亮亮熄熄A放行，B禁止熄熄亮熄亮熄A警告，B禁止亮熄熄熄熄亮A禁止，B放行熄亮熄熄熄亮A禁止，B警告2、有急救车时的优先控制在定时控制的基础上，增加允许急救车优先通过的要求，当有急救车到达时，路口的信号灯全部变红，以便让急救车通过。假定急救车通过时间为10秒，急救车通过后，交通灯恢复先前状态。另假定以一个按键代表有急救车到来，并以中断服务方式进行处理。4.2 设计步骤1.利用Proteus 8.3 SP2仿真软件按下列要求绘制仿真实例 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 P32进行INT0接口进行中断处理2.按照基本要求编制程序实现相应功能。五、硬件和软件设计5.1 硬件电路图硬件电路图通过Proteus 8.3 SP2仿真之后如图1所示，其中：按钮INT0连接P32端口实现红灯全亮，处理交通意外按钮RST连接RST端口实现交通灯系统重置整体实验连接电路如下图1所示： 5.2 程序流程图开始设置中断工作方式、触发方式、初始化是否有中断运行过程执行中断YN中断结束，退出中断，返回5.4 程序源代码#include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char /全局变量定义uchar e_w,s_n; /e_w为东西方向倒计时，s_n为南北方向倒计时void ledscans ( ) reentrant /ledscans函数功能：实现4位LED数码管动态显示扫描函数，分别显示东西南北倒计时秒数uchar led =0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /位选码uchar wei =0xfe,0xfd,0xfb,0xf7;uchar b;P2=wei0; /第一位显示P1=lede_w/10; /显示东西倒计时高位for(b=0;b100;b+); /延时P1=0x00; /关显示P2=wei1; / 第2位显示P1=lede_w%10; /显示东西倒计时低位for(b=0;b100;b+);P1=0x00;P2=wei2; /第3位显示P1=leds_n/10; /显示南北倒计时高位for(b=0;b100;b+); /y延时P1=0x00; /关显示P2=wei3; /第4位显示P1=leds_n%10; /显示南北倒计时低位for(b=0;b100;b+); P1=0x00;void time50ms(uchar i) reentrant /函数time50ms功能：T1工作方式1下定时50ms，采用查询方式实现，控制时间i*50ms uchar k;for(k=0;k0;s_n-) /两个方向倒计时10s P0=0xdb; time50ms(20); e_w-; P0=i; /恢复现场TH1=l;TL1=m;s_n=n;e_w=p; void main() /主函数 TMOD=0X10; /设置T1工作方式1 IT0=1; /外部中断0为下降沿触发中断 EX0=1; PX0=1; EA=1; while(1) /放行线绿灯67s，黄灯3s；禁止线红灯70s e_w=70; /禁止线倒计时初值 for(s_n=67;s_n0;s_n-) /放行线67s倒计时 P0=0xf3; /放行线绿灯，禁止线红灯 time50ms(20); /禁止线同步倒计时 e_w-; for(s_n=3;s_n0;s_n-) /放行线黄灯3s倒计时 P0=0xeb; /放行线黄灯，禁止线任然红灯 time50ms(20); e_w-; /禁止线同步倒计时 /（原）禁止线绿灯67s，黄灯3s；（原）放行线红灯倒计时70s s_n=70; for(e_w=67;e_w0;e_w-) P0=0xde; time50ms(20); s_n-; for(e_w=3;e_w0;e_w-) /（原）禁止线黄灯3s P0=0xdd; time50ms(20); s_n-; 5.5 程序运行效果图正常运行的效果图如图2所示图2急救车控制通行时如图3所示图3六、心得体会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