交通灯设计（版本13）

1目录摘要.3前言.4第一章设计交通管理方案.51.1设计思路.51.2方案介绍.5第二章交通灯硬件设计.62.1主程序模块的设计.62.2功能实现模块的设计.72.3制作单片机最小系统.92.4PCB板的制作.9第三章软件设计.103.1应用系统软件设计要求.103.2程序流程.113.3软件编程设计.12第四章课程设计体会.22第五章参考文献.232摘要近年来随着科技的飞速发展，一个以微电子技术，计算机技术和通信技术为先导的信息革命正在蓬勃发展。单片机作为计算机技术的一个分支，正在不断的应用到实际生活中，同时带动传统控制检测的更新。在实时检测和自动控制的应用系统中，单片机往往作为一个核心部件使用，针对具体应用对象的特点，配以其它器件加以完善。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用MSC-51系列单片机AT89C51设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8051芯片的P1、P3口设置红、绿灯亮时间的功能；红绿灯循环点亮60秒，加3秒绿灯闪烁，再加2秒黄灯闪烁警示。交通灯信号通过P2口输出，显示时间直接通过89C51芯片的P2口输出至二极管。通过89C51芯片P0口控制人行道的通行。本系统实用性强、操作简单、扩展性好。关键字：单片机，交通灯，数码管，二极管3前言今天，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两块以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。1914年，电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示通行。1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，当车辆接近时，红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇到红灯按一下喇叭，就是红灯变为绿灯，红外线红绿当行人踏上对压力敏感的路面时，他就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。4第一章设计交通管理方案1.1设计思路1）南北方向（主干道）车道和东西方向（支干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为15秒、支干道每次通行时间为10秒，时间可设置修改。2）在绿灯转为红灯时，黄灯先亮3秒钟，才变换运行车道；3）黄灯亮时，每秒闪亮一次。4）东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用计时的方法）。5）一道有车而另一道无车（实验时用开关K4和K6控制），交通灯控制系统能立即让有车道放行。主干道通行时间还是15秒，支干道通行时间还是10秒。6）有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行，A、B道均为红灯，紧急车由K5开关模拟。时间为15秒。7）时间设定，按K3键进行设置正在通行干道的绿灯时间，按K4键增加时间值，按K6键减少时间值，按K3完成设置。51.2方案介绍该设计在熟练掌握单片机及其仿真系统的使用方法基础上，综合应用单片机原理、微机原理、微机接口技术等课程方面的知识，设计一个采用AT89C51单片机控制的交通灯控制电路。根据设计功能及要求，我们可得系统的原理框图如图所示。图1根据系统的原理框图，分别分析各部分电路的元器件的功能以及选择合适的元件。具体设计思路如下：收集并整理资料，硬件设计，软件设计，设计体会与总结。上电复位电路AT89C51数据信号数码管倒计数显示段码调时电路振荡电路片选交通灯LED6第二章交通灯硬件设计2.1主程序模块的设计交通灯在安全行车过程中起着十分重要的作用，现在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计时器来控制行车，对于一般情况下的安全行车、车辆分流发挥着作用，但根据实际行车过程中出现的情况，如何全面有效地利用交通灯指示交通情况，我们尝试用单片机来控制交通灯，在软、硬件方面采取一些改进措施,，使交通灯在控制中灵活而有效。硬件系统是指构成单片机系统的实体和装置，通常由运算器、控制器、存储器、输入接口电路和输入设备、输出接口电路和输出设备等组成。单片机实质上是一个硬件的芯片，在实际应用中，通常很难直接和被控对象进行电气连接，必须外加各种扩展接口电路、外部设备、被控对象等硬件和软件，才能构成一个单片机应用系统。该交通灯拟系统的硬件部分主要由键盘、显示和运算部分组成。按照题目的设计要求，本课题需要使用LED数码管显示和扩展键盘。在该交通灯系统的设计中采用AT89C51单片机。图272.2功能实现模块的设计功能实现模块主要由中断处理子程序，键盘处理子程序和显示子程序等组成。下面仅对INT0中断服务程序部分进行简单介绍。P3.4与K2连接，K2与地连接。按下K2，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，这时可对南北的总时间进行调节。K1与AT89S52的p3.3管脚相连。在按下K2的前提下，按下K1，此时显示的是东西的总时间，并可对其调节。其中中断服务程序流程图下图所示：图3A道亮黄灯，B道亮红灯B道亮绿灯，A道亮红灯A道亮绿灯，B道亮红灯开始延时0.5秒A道亮黄灯，B道亮红灯B道亮黄灯，A道亮红灯紧急车通过A道放行返回YNYNN原道A放行82.3制作单片机最小系统P1.0/T2EX34567RS9xDINWALVCUYp图4C1C2与Y1构成单片机提供工作的时钟信号,R9电解电容C3S1构成单片机的复位系统，R1-R9使起P0实现I/O功能。40脚为单片机提供工作电压端，20脚为单片机接地保护端。2.4PCB板的制作9图5此图为交通灯pcb显示设计图，设定规则如下：信号线宽为0.8mm,焊盘孔径为1mm,焊盘外围孔径为2mm。过孔没做要求。10第三章软件设计3.1应用系统软件设计要求在进行应用系统的总体设计时，软件设计与硬件设计应统一考虑，相结合进行。当系统的电路设计定型以后，软件的任务也就明确了。一般来说，软件的功能可分为两大类。一类是执行软件，它能完成各种实质性的功能，如测量计算、显示、打印、输出控制等；另一类是监控软件，它是专门用来协调各执行模块和操作者的关系，在系统软件中充当组织协调角色。我们设计时，应从以下几个方面考虑：1）根据软件功能的要求，将系统软件分为若干个相对独立的部分。设计出合理的软件总体结构，使其清晰、简捷、流程合理。2）各功能程序实行模块化、子程序化。3）在编写应用软件之前，应绘制出程序流程图。4）要合理分配系统资源，包括ROM、RAM、定时器/计数器、中断源等。本设计采用了模块化设计，主要由主程序模块、功能实现模块两大部分模块组成。113.2程序流程置A道放行标志0F0A到放行时间送R4A道有车？A道亮绿灯，B道亮红灯B道有车？YN开始允许/int0中断B道亮黄灯，A道亮红灯延时0.5秒A道亮黄灯，B道亮红灯R1-1=0？A道有车？B到放行时间送R3B道亮绿灯，A道亮红灯延时0.5秒延时0.5秒置B道放行标志0F0延时0.5秒B道有车？R3-1=0？YNYYYN交通灯控制流程图图6123.3软件编程设计根据原理图和老师给的资料，软件编程设计如下所#include#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharcodetaba=0xFC,0x60,0xDA,0xF2,0x66,0xB6,0xBE,0xE0,0xFE,0xF6;/数码管的段码。ucharcodetabb=0x09,0x0c,0x24,0x21,0x09,0x09,0x09,0x0c,/状态一0x09,0x0a,0x12,0x11,0x12,0x0a,0x09,0x0a,/状态二0x09,0x0c,0x09,0x0c,0x24,0x21,0x09,0x09,/状态三0x09,0x0a,0x09,0x0a,0x12,0x11,0x12,0x0a,/状态四0x09,0x09,0x09,0x0c,0x09,0x0c,0x24,0x21,/状态五0x12,0x0a,0x09,0x0a,0x09,0x0a,0x12,0x11,/状态六0x24,0x21,0x09,0x09,0x09,0x0c,0x09,0x0c,/状态七0x12,0x11,0x12,0x0a,0x09,0x0a,0x09,0x0a/状态八;/led灯的段码。sbitG1=P30;sbitG2=P31;sbitG3=P32;sbitG4=P33;sbitG5=P34;sbitG6=P35;sbitG7=P36;sbitG8=P37;/LED灯的位控；sbitG9=P07;sbitG10=P06;sbitG11=P05;sbitG12=P04;sbitG13=P03;sbitG14=P02;sbitG15=P01;sbitG16=P00;/数码管的位控；ucharsecond1,second2,second3,second4;uchartcount;ucharsecond1_h,second1_l,second2_h,second2_l,second3_h,second3_l,second4_h,second4_l;uchara;/定义一个全局变量a，显示数码管的数字。13ucharoperation_type=1;/定义显示的状态；voiddelay(uintcount)uchari,j;for(i=0;i0;j-);voidinit()/初始化P3=0X00;P1=0X00;TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;/定义50ms的计数。TR0=1;ET0=1;EA=1;second1=0;second2=0;second3=0;second4=0;tcount=0;a=74;voidt0()interrupt1using2tcount+;if(tcount=5)tcount=0;a-;voiddispcomp()switch(operation_type)case1:G9=1;P2=tabaa/10;/北面数码管74delay(4);G9=0;G10=1;P2=tabaa%10;delay(4);G10=0;G11=1;P2=taba(a-50)/10;/西面数码管24delay(4);G11=0;G12=1;P2=taba(a-50)%10;delay(4);G12=0;G13=1;P2=taba(a-50)/10;/南面数码管24delay(4);G13=0;G14=1;P2=taba(a-50)%10;delay(4);G14=0;G15=1;P2=taba(a-25)/10;/东面数码管49delay(4);G15=0;G16=1;P2=taba(a-25)%10;delay(4);G16=0;G1=1;/北面led灯；P2=tabb0;delay(4);G1=0;G2=1;P2=tabb1;delay(4);14G2=0;G3=1;/西面led灯；P2=tabb2;delay(4);G3=0;G4=1;P2=tabb3;delay(4);G4=0;G5=1;/南面led灯；P2=tabb4;delay(4);G5=0;G6=1;P2=tabb5;delay(4);G6=0;G7=1;/东面led灯；P2=tabb6;delay(4);G7=0;G8=1;P2=tabb7;delay(4);G8=0;if(a=53)operation_type=2;break;case2:G9=1;P2=tabaa/10;/北面数码管53delay(4);G9=0;G10=1;P2=tabaa%10;delay(4);G10=0;G11=1;P2=taba(a-50)/10;/西面数码管03delay(4);G11=0;G12=1;P2=taba(a-50)%10;delay(4);G12=0;G13=1;P2=taba(a-50)/10;/南面数码管03delay(4);G13=0;G14=1;P2=taba(a-50)%10;delay(4);G14=0;G15=1;P2=taba(a-25)/10;/东面数码管28delay(4);G15=0;G16=1;P2=taba(a-25)%10;delay(4);G16=0;G1=1;/北面led灯；P2=tabb8;delay(4);G1=0;G2=1;P2=tabb9;delay(4);G2=0;G3=1;/西面led灯；P2=tabb10;delay(4);G3=0;G4=1;P2=tabb11;delay(4);G4=0;G5=1;/南面led灯；P2=tabb12;15delay(4);G5=0;G6=1;P2=tabb13;delay(4);G6=0;G7=1;/东面led灯；P2=tabb14;delay(4);G7=0;G8=1;P2=tabb15;delay(4);G8=0;if(a=49)operation_type=3;break;case3:G9=1;P2=tabaa/10;/北面数码管49delay(4);G9=0;G10=1;P2=tabaa%10;delay(4);G10=0;G11=1;P2=taba(a+25)/10;/西面数码管74delay(4);G11=0;G12=1;P2=taba(a+25)%10;delay(4);G12=0;G13=1;P2=taba(a-25)/10;/南面数码管24delay(4);G13=0;G14=1;P2=taba(a-25)%10;delay(4);G14=0;G15=1;P2=taba(a-25)/10;/东面数码管24delay(4);G15=0;G16=1;P2=taba(a-25)%10;delay(4);G16=0;G1=1;/北面led灯；P2=tabb16;delay(4);G1=0;G2=1;P2=tabb17;delay(4);G2=0;G3=1;/西面led灯；P2=tabb18;delay(4);G3=0;G4=1;P2=tabb19;delay(4);G4=0;G5=1;/南面led灯；P2=tabb20;delay(4);G5=0;G6=1;P2=tabb21;delay(4);G6=0;G7=1;/东面led灯；P2=tabb22;delay(4);G7=0;G8=1;P2=tabb23;delay(4);G8=0;16if(a=27)operation_type=4;break;case4:G9=1;P2=tabaa/10;/北面数码管27delay(4);G9=0;G10=1;P2=taba(a-1)%10;delay(4);G10=0;G11=1;P2=taba(a+25)/10;/西面数码管52delay(4);G11=0;G12=1;P2=taba(a+25)%10;delay(4);G12=0;G13=1;P2=taba(a-25)/10;/南面数码管02delay(4);G13=0;G14=1;P2=taba(a-25)%10;delay(4);G14=0;G15=1;P2=taba(a-25)/10;/东面数码管02delay(4);G15=0;G16=1;P2=taba(a-25)%10;delay(4);G16=0;G1=1;/北面led灯；P2=tabb24;delay(4);G1=0;G2=1;P2=tabb25;delay(4);G2=0;G3=1;/西面led灯；P2=tabb26;delay(4);G3=0;G4=1;P2=tabb27;delay(4);G4=0;G5=1;/南面led灯；P2=tabb28;delay(4);G5=0;G6=1;P2=tabb29;delay(4);G6=0;G7=1;/东面led灯；P2=tabb30;delay(4);G7=0;G8=1;P2=tabb31;delay(4);G8=0;if(a=24)operation_type=5;break;case5:G9=1;P2=tabaa/10;/北面数码管24delay(4);G9=0;G10=1;P2=tabaa%10;delay(4);G10=0;17G11=1;P2=taba(a+25)/10;/西面数码管49delay(4);G11=0;G12=1;P2=taba(a+25)%10;delay(4);G12=0;G13=1;P2=taba(a+50)/10;/南面数码管74delay(4);G13=0;G14=1;P2=taba(a+50)%10;delay(4);G14=0;G15=1;P2=tabaa/10;/东面数码管24delay(4);G15=0;G16=1;P2=tabaa%10;delay(4);G16=0;G1=1;/北面led灯；P2=tabb32;delay(4);G1=0;G2=1;P2=tabb33;delay(4);G2=0;G3=1;/西面led灯；P2=tabb34;delay(4);G3=0;G4=1;P2=tabb35;delay(4);G4=0;G5=1;/南面led灯；P2=tabb36;delay(4);G5=0;G6=1;P2=tabb37;delay(4);G6=0;G7=1;/东面led灯；P2=tabb38;delay(4);G7=0;G8=1;P2=tabb39;delay(4);G8=0;if(a=2)operation_type=6;break;case6:G9=1;P2=tabaa/10;/北面数码管02delay(4);G9=0;G10=1;P2=tabaa%10;delay(4);G10=0;G11=1;P2=taba(a+25)/10;/西面数码管27delay(4);G11=0;G12=1;P2=taba(a+25)%10;delay(4);G12=0;G13=1;P2=taba(a+50)/10;/南面数码管52delay(4);G13=0;G14=1;18P2=taba(a+50)%10;delay(4);G14=0;G15=1;P2=tabaa/10;/东面数码管02delay(4);G15=0;G16=1;P2=tabaa%10;delay(4);G16=0;G1=1;/北面led灯；P2=tabb40;delay(4);G1=0;G2=1;P2=tabb41;delay(4);G2=0;G3=1;/西面led灯；P2=tabb42;delay(4);G3=0;G4=1;P2=tabb43;delay(4);G4=0;G5=1;/南面led灯；P2=tabb44;delay(4);G5=0;G6=1;P2=tabb45;delay(4);G6=0;G7=1;/东面led灯；P2=tabb46;delay(4);G7=0;G8=1;P2=tabb47;delay(4);G8=0;if(a=0)operation_type=7;a=74;break;case7:G9=1;P2=taba(a-50)/10;/北面数码管24delay(4);G9=0;G10=1;P2=taba(a-50)%10;delay(4);G10=0;G11=1;P2=taba(a-50)/10;/西面数码管24delay(4);G11=0;G12=1;P2=taba(a-50)%10;delay(4);G12=0;G13=1;P2=taba(a-25)/10;/南面数码管49delay(4);G13=0;G14=1;P2=taba(a-25)%10;delay(4);G14=0;G15=1;P2=tabaa/10;/东面数码管74delay(4);G15=0;G16=1;P2=tabaa%10;delay(4);19G16=0;G1=1;/北面led灯；P2=tabb48;delay(4);G1=0;G2=1;P2=tabb49;delay(4);G2=0;G3=1;/西面led灯；P2=tabb50;delay(4);G3=0;G4=1;P2=tabb51;delay(4);G4=0;G5=1;/南面led灯；P2=tabb52;delay(4);G5=0;G6=1;P2=tabb53;delay(4);G6=0;G7=1;/东面led灯；P2=tabb54;delay(4);G7=0;G8=1;P2=tabb55;delay(4);G8=0;if(a=52)20operation_type=8;break;case8:G9=1;P2=taba(a-50)/10;/北面数码管02delay(4);G9=0;G10=1;P2=taba(a-50)%10;delay(4);G10=0;G11=1;P2=taba(a-50)/10;/西面数码管02delay(4);G11=0;G12=1;P2=taba(a-50)%10;delay(4);G12=0;G13=1;P2=taba(a-25)/10;/南面数码管27delay(4);G13=0;G14=1;P2=taba(a-25)%10;delay(4);G14=0;G15=1;P2=tabaa/10;/东面数码管52delay(4);G15=0;G16=1;21P2=tabaa%10;delay(4);G16=0;G1=1;/北面led灯；P2=tab