交通等控制系统(C语言).doc

单片机课程设计设计内容：基于单片机的交通控制系统系 别：机械工程学院班 级：学生姓名：学 号：指导老师：成 绩： 2012年5月引言交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。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。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为核心器件来使用，以实现各项功能。本设计就是采用AT89S52单片机为中心器件来设计交通灯控制器，实现了智能控制功能。2 设计任务及总体方案2.1 设计任务及要求 利用单片机的定时器产生秒信号，控制十字路口的红绿黄灯交替点亮和熄灭，并且用4只LED数码管显示十字路口两个方向的剩余时间。具体设计要求如下。十字交叉路口的交通灯控制系统的结构如图1.1所示。 往南和往北的信号一致，即红灯（绿灯或黄灯）同时亮或同时熄灭。用两个数码管来显示被点亮的指示灯还将点亮多久。往东和往西方向的信号一致，其工作方式与南北方向一样，也采用两个数码管来倒计时。当南北方向为绿灯和黄灯时，东西向的红灯点亮禁止通行；而东西方向为绿灯和黄灯时，南北向的红灯点亮禁止通行。假设南北方向为主干道，通行时间为40秒，东西方向是次干道，通行时间为40秒，黄灯点亮的时间均为5秒，则其工作方式如下表所示循环点亮信号灯。交通信号灯工作模式南北向绿灯亮40秒黄灯亮5秒红灯亮45秒东西向红灯亮45秒绿灯亮40秒黄灯亮5秒2.2 总体方案介绍：本系统电路由单片机AT89S52、复位电路、时钟电路、数码管显示电路以及发光二级管显示电路构成，逻辑框图如下图所示。复位电路时钟电路单片机AT89S52发光二极管现实电路数码管显示电路各相应组成部分提供定时信号，使得相应的发光二极管和数码管显示。3 硬件系统的设计3.1 AT89S52简介AT89S52单片机是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器。它具有以下主要标准功能： 8KB可重复编成的Flash存储器， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，8个中断向量源，全双工串行口。它采用单一+5V电源。其I/O口分别为P0、P1、P2和P3，其中P0口作通用I/O接口时必须接上上拉电阻；P1口是准双向口，只能作通用I/O接口使用；P2口可作通用I/O接口和高8位地址线；P3口不仅可作准双向I/O接口使用，而且每一根线都具有第二功能。本设计中，只用了P0、P1和P2口，它们都作通用I/O口使用。3.2 时钟电路如图所示，本设计采用内部时钟产生方式，在XTAL1和XTAL2两端跨接12Mhz的石英晶振和两个30pF的振荡电容，构成始终电路。3.3 复位电路本设计用RC元件构成外部复位电路，因为RC时间常数应大于两个机器周期，所以电容选取10uf，电阻选取1k和200欧姆。复位方式有两种：上电复位和按钮复位。本设计采用按钮复位方式，电路图如右图所示。3.4 LED数码管显示模块本设计中LED数码管显示模块电路如下图所示，其中D0、D1数码管显示南北向时间，D2、D3数码管显示东西向时间。本设计所用LED数码管显示器是共阴极8段式数码管，其内部8段发光二极管的阴极端连接在一起，阳极端分开控制，使用时公共端接地，因此，点亮发光二极管，只需给对应的阳极端送高电平。给数码管的各个引脚输入不同的8位二进制编码，可显示不同的数字或字符，这种二进制编码称为字段码。本设计所用共阴极数码管的字段码如下图所示。显示字符的共阴极字段码显示字符共阴极字段码03FH106H25BH34FH466H56DH67DH707H87FH96FHLED数码管在显示时，通常有静态显示方式和动态显示方式两种。静态显示结构简单，操作方便，要显示某个数字，直接在I/O线上发送相对应的字段码，但是一个数码管就需要8根I/O线，而本系统中数码管数量较多，需要占用的I/O线很多；动态显示所用的I/O接口信号线少，线路简单，因此本系统选用动态显示方式。四个数码管的段选线并接在一起通过P0口控制，它们的公共端不直接接地，每个数码管的公共端分别与一根I/O口项链，通过P2口控制。动态显示的工作原理是4个数码管轮流显示相应的数字，一次循环完毕后，下一次循环又这样轮流显示，由于人的视觉暂留效应，循环的周期太快，只有几十微秒，所以看起来所有的数码管是一起显示的。并在P0口接7407芯片，起到缓冲的作用，使得系统更加稳定。3.5 红绿灯显示模块本系统红绿灯显示电路如图所示。其中R1、Y1、G1分别表示南北红、黄、绿灯，R2、Y2、G2 分别表示东西红、黄、绿灯。本系统采用共阴极结构发光二极管，6段发光二极管的阴极端连接在一起，阳极端分开控制，使用时公共端接地，要使哪根发光二极管点亮，则对应得阳极端接高电平。由P1口控制，输入对应字段码，显示对应的发光二极管。3.6 系统电路图系统电路图见附录二。4 软件系统的设计4.1 软件设计分析为了增加程序的可读性，理清程序的编写思路，程序采用模块化结构，本系统按以下几个模块编写程序： 主程序模块： 初始化程序，RAM清零，子程序的调用。 延时子程序模块：产生1ms延时信号，循环调用1000次完成1秒钟延时，循环调用500次完成0.5秒定时。 显示子程序模块：为12位LED动态显示提供驱动信号。P0口和P2口为数码管提供驱动信号，P0口送出段选码，P2口为位选码。 P1口输出字段码控制红绿灯亮灭：南北绿灯亮，东西红灯亮时P1=001100B=0CH，同时数码管从40倒计时到00；南北黄灯闪烁，东西红灯亮，亮0.5S，P1=001010B=0AH，灭0.5S，P1=001000B=08H，同时数码管从05倒计时到00；南北红灯亮，东西绿灯亮时P1=100001B=21H，同时数码管从40倒计时到00；南北红灯亮，东西黄灯闪烁，亮0.5S，P1=010001B=11H，灭0.5S， P1=000001B=01H。4.2 程序流程图开始南北绿灯亮，东西红灯亮，数码管显示时间，40s倒计时南北黄灯闪烁，东西红灯亮，数码管显示时间，5s倒计时南北红灯亮，东西绿灯亮，数码管显示时间，40s倒计时南北红灯亮，东西黄灯闪烁，数码管显示时间，5s倒计时程序初始化4.3 系统程序系统程序见附录5 设计总结为期十周的单片机课程设计已经接近尾声，这次的课程设计与以往的课程设计安排有些不同，将时间分散到每周，而不像以往的集中在两周做，这样提高了课程设计的难度，也考验了我们的能力。在设计过程中，遇到了许多问题，在老师的指导下，以及靠查询图书馆资料克服了种种困难，最终顺利完成了设计。总体来说，这次的课程设计使我受益匪浅。在设计过程中，遇到了许多问题。在开始的时候，设计硬件电路图，需要用Protel软件，这个软件虽然以前接触过，但是用的很是不熟，尤其是在新建库文件的时候，但是在老师的指导下，我基本掌握了Protel的基本制图技巧。在做完硬件电路的基础上，我开始编制程序，我采用的是模块化编程方式，然后调用各子程序。由于以前学习理论知识的时候是学的用汇编语言编程，而这次课程设计要求使用C语言编程，所以在编程的时候遇到了一些问题。在编制定时程序的时候，由于我对定时器这一块掌握的不是很透彻，因此选用延时程序代替定时程序，又因为延时程序不如定时器来得准，会有些误差，所以我用Keil软件内部调试方法，改变所赋初值，使得定时误差降到很小很小。诸如此类，小问题很多，但是最终都被克服。通过这次的课程设计，我掌握了基本的C语言编程方法，也掌握了Protel基本制图技巧和Keil软件的调试操作，这次课程设计，收获很大！最后，感谢老师十周以来的指导！6 参考文献1.谢维成，杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计.北京：清华大学出版社，20032.李建忠.单片机原理及应用.西安：西安电子科技大学出版社，20023.谭浩强.C语言设计（第2版）.北京：清华大学出版社。19994.严天峰.单片机应用系统设计与仿真调试.北京：北京航空航天大学出版社，20055.张齐等.单片机应用系统设计基于C语言编程.北京：电子工业出版社，20046.赵亮，侯国锐.单片机C语言编程与实例.北京：人民邮电出版社，20037 附录 7.1 附录一：系统程序#include#include#define uchar unsigned charvoid delay_1ms(uchar t)void scan(void)void scan_led(uchar k)void scan_led40(void)void scan_led5(uchar x)charcode LED_711=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00;/共阴极LED数码管的字段码char code scan_con4=0x01,0x02,0x04,0x08;/4个LED数码管的位选码void delay_1ms(uchar t) /1ms延时程序uchar i,j;for(i=0;i0;m-)for(n=0;n1000;n+)scan_led(m);void scan_led5(uchar x)uchar y;for(y=0;y0;i-) /南北黄灯闪烁，东西红灯亮P1=0x0a; scan_led5(i); P1=0x08;scan_led5(i);P1=0x21; /南北红灯亮，东西绿灯亮scan_led40(); for(j=5;j0;j-) /南北红灯亮，东西黄灯闪烁P1=0x11;scan_led5(j);P1=0x01;scan_led5(j);void main()P0=0x00; /初始化P1=0x00;P2=0x00;while(1)scan(); /显示程序7.2附录二：系统原理图7.3 附录三：元器件清单序号元件名数量1AT89S52单片机1212Mhz晶振1330pf电容2410uf电解电容15按键1610k电阻271k电阻68470电阻89发光二极管6107407芯片1118段共阴极LED数码管4袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿