交通灯 单片机课程设计.docx

绪论 随着我国社会经济的发展，城市化、城镇化进程的加快，道路交通堵塞问题日趋严重，如何对交通进行合理的管理和调度而尽可能减少堵车现象成为目前我国很多地方尤其是特大城市急需解决的问题，显然交通灯在其中起着不可或缺的作用。本文就控制交通灯的方法进行了讨论，分析了各种方案的性价比，并用软、硬件加以实现。而后，对“十字交叉路口交通灯控制”进行了分析。最后，还对城市交通灯网的控制进行了展望。希望能给有关政府部门一些参考，更好地改善我们的城市交通。现今的交通发展迅速，车辆极具增加，马路不断扩宽，人行横道相对较少。特别是像北京这样的大都市，经济飞速发展，车辆繁多，人口密集。缓解交通已成为当务之急.例如在常州工学院南门就是这种情况,每天进出校门的学生特别多,大多还需要穿过这条繁忙的高速公路,这为学校师生带来大大的不便.该系统主要应用于交通领域，具有较高的实用价值。该系统利用红灯,黄灯,绿灯来指挥车辆和行人，以达到车辆停止，行人通行的目的,减少了交通拥挤现象,为行人节省了时间,即保证行人过马路时的安全，也减轻了交管部门的负担。本产品面对公共交通设施，并不注重经济收益，而是注重以后潜在的发展，从而带动相关产业。用户可以完全掌握行人自控指示灯系统的操作方法，以及各个按键的作用科学技术的突飞猛进直接把我们带进了信息化的社会，计算机的应用已普及到经济和社会生活的各个领域.一.设计目的1.1课题简介模拟交通灯控制器就是使用单片机来控制一些LED 和数码管，模拟真实交通灯的功能。红、黄、绿交替闪亮，利用数码管倒计数显示间隔等，用于管理十字路口的车辆交通，计时牌显示路口通行转换剩余时间等。1.2性能指标要求利用单片机完成交通信号灯控制器的设计，该交通信号灯控制器由一条车道A和一条车道B汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯。设东西向为A道，南北为B道。1.3设计方案在设计中采用20个发光二极管来模拟南北方向和东西方向的红黄绿灯，用2个数码管来显示通行或禁止剩余的时间。交通灯的亮灭规律为：南北路口的绿灯亮，东西路口的红灯亮，南北方向通车，延时35秒后，南北路口绿灯灭，黄灯亮，与此同时，东西路口红灯亮，右转灯亮，延时5秒之后，南北路口右转灯亮，东西路口左右转弯灯亮，延时20秒后，东西路口绿灯亮，南北红灯亮，东西方向通车，延时35秒后，东西路口绿灯灭，黄灯亮，与此同时，南北路口红灯亮，右转灯亮，延时5秒后，东西路口右转灯亮，南北路口左右转弯灯亮，延时20秒，重复上述过程。 根据性能指标要求的介绍，本设计硬件由定时模块、发光二极管模块、数码管显示模块组成。定时模块采用硬件定时和软件定时相结合的方法。发光二极管模块由20个发光二极管来实现。数码管显示模块由实验平台上的LED显示模块实现。各发光二极管的阳极通过保护电阻接到+5V的电源上，阴极接到输入端上，因此使其点亮使相应使相应输入端为低电平。程序主要是由定时子程序、发光二极管显示子程序、数码管显示子程序和中断服务程序组成。二工作原理说明：此方案是通过并行接口芯片89c52和计算机的硬件连接，以及通过软延时的方法进行软件编程，来实现十字路口交通灯的模拟控制。主控单片机采用一片STC89C52。根据题目要求，充分利用了单片机灵活控制的优点，发挥其优势功能，采用单片机控制信号灯和数码管的显示，提高了系统的灵活性，设置方便。利用单片机产生的时钟信号控制交通信号灯达到控制路口通行时间的效果。STC89C52提供以下标准功能：8K字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM，40个I/O口线，3个16位定时/计数器，一个6向量两极中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作，掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。三系统硬件3.1 硬件框图：如图所示电源电路 A道LED显示电路 红黄绿灯显示电路复位电路STC89C52 单片机晶振电路B道LED显示电路 红黄绿灯显示电路按键电路3.2 电源电路设计电源用5V直流变压器直接供电VCC1VCC2GND3GND图3-2 电源电路3.3 单片机最小系统介绍（1）单片机：本次设计使用单片机芯片AT89C51,采用双列直插式封装，单片机最小系统电路图2-1如下：图3-3 单片机最小系统（2）晶振电路：本次设计采用的是12MHz的晶振，两只电容在20pF100pF之间取值，其取值在60pF70pF时振荡器频率稳定性较高，按照一般经验，外接晶体时两个电容的取值为30pF，本次设计选为30pF。（3）复位电路：本次设计复位电路采用的是上电复位方式。上电复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，为了保证复位成功，只要RST引脚保持足够时间（及两个周期以上）。具体连接图见单片机最小系统。 3.4 LED显示器件工作原理LED显示器件是通过发光二极管显示字段的器件。在单片机控制系统中常用的是由7段LED数码管，它的显示块中有8个发光二极管，7个发光二极管组成字符“8”，1个发光二极管构成小数点，因此有人称7段LED数码管为8段显示器。LED数码管的管脚配置如图所示。LED数码管管脚配置图四系统软件4.1 系统软件框图开始初始化判断当前状态调用发光二极管调用子程序调用子程序数码管显示倒计时图4-1系统软件框图4.2 工作情况表根据交通灯的工作过程和电路连接情况，交通灯的工作状况见下表所示。正常工作时交通灯在前6个状态间运行。状态序号交通灯工作情况持续时间下个状态1A道直行，B道红灯全亮35s22A道直行黄灯亮，B道右转弯5s33A道右转弯，B道左右转弯20s44A道红灯全亮，B道直行35s55A道红灯全亮，B道直行黄灯亮5s66A道左右转弯，B道右转弯20s1图4-2工作状况表4.3 数显交通灯系统软件流程图开始A道直行，B道红灯全亮延时35秒A道直行黄灯亮，B道左转弯延时5秒A道左转弯，B道左右转弯延时20秒A道红灯全亮，B道直行延时35秒A道红灯全亮，B道直行黄灯亮延时5秒A道左右转弯，B道左转弯延时20秒 图4-3软件流程图根据设计要求，程序框图如图所示。软件由C语言完成。软件设计可以分为以下几个功能模块：主程序：初始化。计时程序模块：为定时器的中断服务子程序，完成1秒的时间定时。显示程序模块：完成20个发光二极管和2个LED数码管的显示驱动。4.4 数显交通灯时序图A绿35sA红40sA黄5sA右20sAzy20sB绿35sB红35sB黄5sB右5s20sBzy20s图4-4 数显交通灯时序图五调试及性能分析检查电源与地线是否全部连接上，用万用表对照电路原理图测试各导线是否完全连接，对未连接的进行修复。参照原理图，检查各个器件之间的连接是否连接正确，是否存在虚焊，经测试，各连接不存在问题。另外就是利用proteus仿真软件完成电路的搭建，运行以发现设计中的错误并及时改正。调试过程中，在Proteus中输入编好的程序，注意保存时以.C格式保存，在仿真时发现数码管显示不正确，但编译无误，经检查发现编程中误将共阳初始化定义为共阴的，经修改后再次仿真，得出正确结果。在上机调试中发现，由于此软件延时的时间均为估算时间，不是特别准确，对于交通要求特别高的地方不宜采用。如果是放到一个大的交通灯系统中，会影响到各个交通灯的运行时间，可能整个系统对交通的指挥调度会大大偏离理论计算，不能有效地防止和消除交通堵塞现象；当出现紧急情况，在特种车（如消防车、救护车）正要通过时，这种软件延时方式就不能完成；可以看到，此方案用了12个发光LED，若是六车道以上的交通路口，就要36个灯，成本不合算不说，更是让司机、行人眼花缭乱。六心得体会关于交通灯系统设计,我认真查阅资料,学习关于这方面的知识,比如说要了解89c52芯片中各个引角的功能,怎么样去使用89c52这个可编程并行接口芯片,怎么样用89c52这个地址锁存器来存储高位地址和低位地址以及交通有哪些规则.在上学期理论学习的基础上,又下了一次苦工夫,算是明白了设计一个系统的过程;也让我体会到要想成功地设计某个东西,光学好专业知识是不够的,必须要系统的知识,无论在哪方面都要有个明白的概念,只有这样才不至于在设计过程中摸不着头脑,知道去哪些是需要查的资料,还有一点,我觉得我在芯片编程方面,特别是在初始化方面是我最大的困难,或许是我的汇编语言学得不够呛好,我只能借助参考资料,查每一条指令的作用与功能,这样一来又巩固了我的对汇编语言的了解.如此,我体会到学习理论知识固然重要,但在你学完了之后,你不在实践中运用你所学的知识,我想学是白学了,过一段时间后,你可能什么都记不起来了,或许在学心里只有一个概念,认为这个知识我曾经学得不错,我现在怎么想不起来了,一心想依赖课本;如果我们用实践来学习知识,你会努力地去搜索你想要需要的东西,即使是过了一段时间后,你也会记得你曾经对这点不明白认真地查阅过,你不会忘记!经过这两周课程设计以后，我发现我们在课本里学到的知识是很少的，若想学到很多的知识必须自己去查阅大量的书籍。虽然这次课程设计中我们要用到自己以前熟悉的软件，但是时间较久，自己必须重新了解和学习软件的用法。不仅让我了解怎么去设计程序，更重要的还让我学会了怎么样和别人合作。课程设计虽然很难做，其实最重要的是你去不去做的问题，再难做的事情只要你努力了就会有结果，开始，我没有查找资料，对软件也不熟悉，也没有和同学一起讨论。而是一下子就开始去设计，单打独斗。每一天自己打开软件弄个半天，然而总是得不出想要的结果，也不知道接下来要干什么。后来，和同学一起讨论，找资料。终于我自己的思路也慢慢清晰了。最后经过不断努力，终于完成了任务，也许做得不是很完美，但我觉得经过这两周，我得到了很大的收获。七、参考文献（1）范力旻主编.庄志红、陈伦琼、刘建功、何磊副主编.单片机原理及应用技术（2）俞宗泉、俞晗、李建民编著.单片机原理与应用技术. 西安电子科技大学出版社（3）雷小平、 李晓东 罗海天编著. 单片机原理及应用.机械工业出版社(4) 徐新民主编.肖亦、李林功 施竟文副主编. 单片机原理与应用.浙江大学出版社（5）谢振辉编著. 改进式MCS-51单片机实验.科学出版社附录A附录B系统设计程序#includesbit azb=P10;sbit alv=P11;sbit ahong=P12;sbit ahuang=P13;sbit ayb=P14;sbit bza=P30;sbit blv=P31;sbit bhong=P32;sbit bhuang=P33;sbit bya=P34;/unsigned char code duanma10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/共阴显示数值表0-9unsigned char code duanma10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;/ 共阳显示数值表0-9static int shijian=700,100,400,s=0,t=0,t1=0,shi=3,ge=4,shige=34,shijian1=34,4,19;dingshiqi0()TMOD=0x01;TH0=0x3c;TL0=0xb0;EA=1;ET0=1;TR0=1;main()dingshiqi0();while(1)ayb=1;azb=1;bya=1;alv=0;bhong=0;/P2=shimashi;while(s!=1)P2=duanmashi;P0=duanmage;alv=1;bhong=1;ahuang=0;bya=0;/P2=shimashi;/P0=gemage;while(s!=2)P2=duanmashi;P0=duanmage;ahuang=1;bza=1;ayb=0;bza=0;bya=0;/P2=shimashi;/P0=gemage;while(s!=0)P2=duanmashi;P0=duanmage;ayb=1;bza=1;bya=1;ahong=0;blv=0;/P2=shimashi;/P0=gemage;while(s!=1)P2=duanmashi;P0=duanmage;ahong=1;blv=1;ahong=0;bhuang=0;/P2=shimashi;/P0=gemage;while(s!=2)P2=duanmashi;P0=duanmage;ahong=1;bhuang=1;azb=0;ayb=0;bya=0;/P2=shimashi;/P0=gemage;while(s!=0)P2=duanmashi;P0=duanmage;zhongduan() interrupt 1/static int s=0,t=0;TH0=0x3c;TL0=0xb0;t+;t1+;if(t=shijians)s+;t=0;if(s=3)s=0;if(t1