交通灯设计（版本7）

目录前言.5第一章设计内容.61.1设计目的.61.2设计思路.6第二章总体设计.82.1单片机内部资源分布图：.82.2硬件原理框图：.82.3软件结构框图：.92.4软硬件分工.9第三章详细设计.103.1设计电路：.103.2交通灯电路：.103.3倒计时显示电路：.11第四章仿真电路及效果图：.134.1仿真电路：.134.2仿真效果：.13第五章软件框图.175.1主程序流程图：.17第六章调试与运行.18参考文献.182交通灯设计摘要在日常生活中，交通灯作为管理交通、调协车辆的一个便捷的手段，起着很大的作用。各种交通工具、行人都要根据交通灯的变化来决定是否前行，通行的时间的规定协调了它们的步伐，极大的减少了由于交通混乱引起的各种事故的发生。因此，一个完善的交通系统中，交通灯是必不可少的设备，一个完善的交通灯程序会更有效的管理当前道路中出现的实际情况，使车辆、行人的行进变得更顺畅、更和谐。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。关键字显示器交通灯十字路口3前言交通是城市经济活动的命脉，对城市经济的发展、人们生活水平的提高起到十分重要的作用。城市的交通状况，制约着城市经济的建设。城市道路的建设有限与车辆的增加无限导致了城市交通拥挤。自从开始使用计算机控制系统后，不管在控制硬件里取得了什么样的进展，交通控制领域的控制逻辑方面始终没能取得重大突破。自从交通灯出现至今，其内部的电路控制系统不断的被改进，设计方法也多种多样，从而使交通灯显得更加智能化、科学化、简便化。随着电子和计算机技术的发展，电子电路分析取得了突破性的进展，电子设计自动化成为现代电子控制系统的主要部分，这些为交通灯电路设计奠定了扎实的基础。当今，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。信号灯的出现，使交通得以有效管制。1968年，联合国道路交通和道路标志信号协定对各种信号灯的含义做了明确的规定。绿灯是通行的信号，面对绿灯的车辆可以通行。红灯是禁止信号，面对红灯的车辆必须在停车线停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线。随着经济发展，道路拥挤现象越来越严重，造成的经济损失越来越大。现在的交通系统已不能满足经济发展的要求。在交通中引入了单片机交通灯控制代替交管人员在交叉路口，交通灯在运行效率上有很好的效益、更加节约资源，在一定程度上降低了工作人员的劳动强度。4第1章设计内容1.1设计目的本次设计要求：运用所学单片机原理、模拟和数字电路等方面的知识，设计出一台交通信号灯，模拟路口交通信号。：1）交通信号灯能够控制东西、南北两个方向的交通，红绿黄灯用对应颜色的发光二极管代替；2）用四个2位数码管分别显示东、南、西、北方向的通行时间，东西或南北通行时间为25秒，红绿灯切换中间黄灯闪烁5秒。目前，我们接触到的交通灯都位于十字路口，假设实际情况为东西南北走向的十字路口，如下图：东西南北各三盏灯，每三盏分别为红、黄、绿三种颜色，总共十二盏灯，而实际情况下，东西方向灯亮灭一致，南北方向灯亮灭一致，故只需要按东西为一组，南北为一组，两组交错亮灭来设计控制系统，即可达到交通灯系统的控制目的。根据以上分析那么只需要控制东南或者西北六盏灯亮灭规律就能实现控制，另外两组对应一致就行了。根据设计要求，要求东西或者南北通行25秒，红绿灯切换中间黄灯闪烁5秒。那么要求绿灯亮放行，放行线，绿灯持续亮（通行时间）25秒，黄灯亮（警告提醒时间）5秒，红灯亮禁止通行，禁止线，为了简化设计，也为25秒。切换过程东西南北均为黄灯闪烁。1.2设计思路基于完成以上任务分析，结合所学有关知识，尤其是本学期所学关于单片机的中断系统和定时/计数器的相关知识及应用，我们知道对于红、绿、黄两组各三盏灯的控制，可以通过把这六盏灯分别接到单片机的六个输出引脚，若用P1口进行输出，则分配如下：5通过对P1口P0P5编程从而实现控制。而时间的各盏灯的熄灭时间的延时情况，则用定时/计数和中断结合应用实现控制。而输出的时间显示则每个方向分别用两个发光二极管显示，十位接在P0口，个位接在P2口，对P0口P2口编程即可实现控制。AT89C51P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5L1L2L3L4L5L6(东西红)（东西黄）（东西绿）(南北红)（南北黄）（南北绿）LED显示分布6第1章总体设计2.1单片机内部资源分布图：2.2硬件原理框图：时钟电路振荡电路上电复位电路AT89C51交通灯LED数码管73、软件结构图：2.3软件结构框图：2.4软硬件分工硬件实现实物连接，软件与硬件连接相对应，通过编写程序，使硬件实现期望的功能。说的形象些，软件相当于其内在本质功能，而硬件是将该功能表现出来，让人们可见罢了。主程序显示子程序调用实现功能模块8第2章详细设计本设计使用的单片机为AT89C51。AT89C51是带有4K字节闪存的低电压高性能微处理器。其主要特性：与MCS-51兼容4K字节可编程FLASH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。3.1设计电路：设计电路主要由两部分组成，一部分为P1口与十二个发光二极管连接电路，另一部分是P0、P2口与八个七段显示器相连的电路，下面分别详细说明。3.2交通灯电路：设计中采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口输出高电平时，相应的发光二极管会灭。交通灯电路如图所示93.3倒计时显示电路：该显示装置选用七段数码管来显示交通灯转换的剩余时间，根据控制要求，每个路口需要两个数码管，这样四个路口就要求八个数码管。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。电路如下图所示1012345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678hgfedcbaP85P86R510kR610kP83P84R310kR410k11第3章仿真电路及效果图：4.1仿真电路：A1BC1DE1FD1F1E1B1C1A112345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678hgfedcbaA1C1B1D1F1E1XTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0./AD039.1/18P0.2/AD237.3/36P0.4/AD435.5/54P0.6/AD63.7/72P1.0.2P1.23.34P1.45.56P1.67.78P3.0/RXD10.1/TP3.2/IN012./IT13P3.4/014P3.7/RD17.6/W6.5/T15P2.7/A1528P2.0/A821.1/9P2./A023.3/14P2.4/A225.5/136.6/47U1AT89C51PROGRAM=G:新建文件夹程序J.HEXX1CRYSTALC12pfC22pfGNDP85P86R510kR610kR10kC310uFGNDD4LED-REDD5LED-REDD6LE-REDD7LE-RED8LED-GREND9LE-GREND10LE-GREND1LE-GREN12LED-YELOWD13LE-YELOWD14LE-YEOWD15LE-YELOWP83P84R310kR410kP81P82R110kR210kP87P8R710kR810kGND4.2仿真效果：东西黄灯5s,南北黄灯5s12FILENAME:BY:DATE:PAGE:交通灯1.DSN201/12/19I:课程设计交通灯1.DSNPATH:1of1REV:TIME:7:03:26DESIGNTILE:I课程设计交通灯1.DSNA1BC1DE1FD1F1E1B1C1A112345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678hgfedcbaA1C1B1D1F1E1XTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0./AD039.1/180.2/237P.3/AD360.4/435.5/54P0.6/AD63.7/72P1.0.21.23P.341.45.56P1.67.78P3.0/RXD10.1/T3.2/IN012P./IT133.4/014P3.7/RD17.6/W6.5/T152.7/A1528P2.0/A821.1/92./023P.3/A142.4/225.5/136P.6/47U1AT89C51PROGRAM=G:新建文件夹程序J.HEXX1CRYSTALC12pfC22pfGNDP85P86R510kR610kR1kC310uFGNDD4LED-REDD5LED-REDD6LE-REDD7LE-RED8LED-GREND9LE-GREND10LE-GREND1LE-GREN12LED-YELOWD13LE-YELOWD14LE-YEOWD15LE-YELOWP83P84R310kR410kP81P82R110kR210kP87P8R710kR810kGND东西红灯25s,南北绿灯25sFILENAME:BY:DATE:PAGE:交通灯1.DSN201/12/19I:课程设计交通灯1.DSNPATH:1of1REV:TIME:17:03:26DESIGNTILE:I课程设计交通灯1.DSNA1BC1DE1FD1F1E1B1C1A112345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678hgfedcbaA1C1B1D1F1E1XTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0./AD039.1/18P0.2/AD237.3/36P0.4/AD435.5/54P0.6/AD63.7/72P1.0.2P1.23.34P1.45.56P1.67.78P3.0/RXD10.1/TP3.2/IN012./IT13P3.4/014P3.7/RD17.6/W6.5/T15P2.7/A1528P2.0/A821.1/9P2./A023.3/14P2.4/A225.5/136.6/47U1AT89C51PROGRAM=G:新建文件夹程序J.HEXX1CRYSTALC12pfC22pfGNDP85P86R510kR610kR10kC310uFGNDD4LED-REDD5LED-REDD6LE-REDD7LE-RED8LED-GREND9LE-GREND10LE-GREND1LE-GREN12LED-YELOWD13LE-YELOWD14LE-YEOWD15LE-YELOWP83P84R310kR410kP81P82R110kR210kP87P8R710kR810kGND东西黄灯5s,南北黄灯5s13FILENAME:BY:DATE:PAGE:交通灯1.DSN201/12/19I:课程设计交通灯1.DSNPATH:1of1REV:TIME:17:4:01DESIGNTILE:I课程设计交通灯1.DSNA1BC1DE1FD1F1E1B1C1A112345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678hgfedcbaA1C1B1D1F1E1XTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0./AD039.1/18P0.2/AD237.3/36P0.4/AD435.5/54P0.6/AD63.7/72P1.0.2P1.23.34P1.45.56P1.67.78P3.0/RXD10.1/TP3.2/IN012./IT13P3.4/014P3.7/RD17.6/W6.5/T15P2.7/A1528P2.0/A821.1/9P2./A023.3/14P2.4/A225.5/136.6/47U1AT89C51PROGRAM=G:新建文件夹程序J.HEXX1CRYSTALC12pfC22pfGNDP85P86R510kR610kR10kC310uFGNDD4LED-REDD5LED-REDD6LE-REDD7LE-RED8LED-GREND9LE-GREND10LE-GREND1LE-GREN12LED-YELOWD13LE-YELOWD14LE-YEOWD15LE-YELOWP83P84R310kR410kP81P82R110kR210kP87P8R710kR810kGND东西红灯25s,南北绿灯25s14FILENAME:BY:DATE:PAGE:交通灯1.DSN201/12/19I:课程设计交通灯1.DSNPATH:1of1REV:TIME:17:4:01DESIGNTILE:I课程设计交通灯1.DSNA1B1C1D1E1F1D1F1E1B1C1A112345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678hgfedcbaA1C1B1D1F1E1XTAL218XTAL119ALE3031PSN29RST9P0./AD0390.1/138P0.2/AD2370.3/336P0.4/AD4350.5/534P0.6/AD630.7/732P1.01.2P1.231.34P1.451.56P1.671.78P3.0/RXD103.1/T1P3.2/IN0123./IT113P3.4/014P3.7/RD173.6/W163.5/T115P2.7/A1528P2.0/A8212.1/92P2./A10232.3/124P2.4/A12252.5/13262.6/1427U1AT89C51PROGRAM=G:新建文件夹程序J.HEXX1CRYSTALC12pfC22pfGNDP85P86R510kR610kR910kC310uFGNDD4LED-REDD5LED-REDD6LE-REDD7LE-RED8LED-GREND9LED-GREND