单片机课程设计---交通信号灯模拟控制设计

单片机原理及应用课程设计论文单片机原理及应用课程设计论文 交通信号灯模拟控制设计交通信号灯模拟控制设计 目录 单片机原理及应用课程设计论文 . - 1 - 交通信号灯模拟控制设计 . - 1 - 一、设计目的及意义 . - 1 - 二、设计要求 . - 2 - 三、总体设计方案 . - 3 - 四、硬件和软件设计 . - 4 - 4.1 硬件分析 . - 4 - 4.1.1 AT89C51 . - 4 - 4.1.2四位七段数码管. - 5 - 4.2 设计原理图 . - 5 - 4.3 信号灯的控制及控制编码 . - 6 - 4.4 设计流程图 . - 7 - 四、心得体会 . - 8 - 五、 附录 . - 9 - 参考源程序. - 9 - 单片机原理与接口技术课程设计 交通信号灯模拟控制设计交通信号灯模拟控制设计 一、设计目的及意义 设计一个单片机控制交通信号灯，使其能模拟城市“十字”路口交通信号 灯的功能，该交通信号灯控制器由一条主干道（东西方向）和一条支干道（南 北方向）汇合成十字路口，即主干道的通行时间与从干道的通行时间相同。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。所谓模拟，就是以红、黄、绿色三只共两组（因为东、西方向信号灯的 变化情况相同，用一组发光二级管；南、北方向信号灯的变化情况相同，用一 组发光二级管）发光二级管（LED) 表示交通信号灯。 在一十字路口设置交通灯，并用单片机对其进行合理的控制。 控制要求东 西： 绿灯 黄灯 红灯 ，南北： 红灯 绿灯 黄灯。 在正常情况下，两干道的交通灯按图 1 进行转换，并以倒计数的方式将剩 余时间显示在每个干道对应的两位 LED 数码管上。 利用单片机设计实际生活中的交通灯，既提高了我们的实际动手能力，又 能深刻的理解单片机在生活中的实际应用，使我们受益匪浅。 - 1 - 单片机原理与接口技术课程设计 二、设计要求 设计完成后按交通状态图实现以下功能： 1. 初始东西红灯亮，南北绿灯亮，南北方向通车。 2. 延时 20s ，南北路口绿灯熄灭，黄灯闪烁 3 秒。 3. 黄灯闪烁后，南北路口红灯亮、东西路口绿灯亮，东西方向开始通车。 4.延时 20s ，东西方向绿灯灭，黄灯闪烁 3 秒，然后切换成南北方向通车， 如此重复。 B B 南南 红红绿黄绿黄 红红 绿绿 黄黄 红红 绿黄绿黄 B B 北北 红红 绿绿 黄黄 红红 A A 绿绿 黄黄 红红 绿黄绿黄 红红绿黄绿黄 红红 绿绿 黄黄 A A西西 东东 南南 红红绿黄绿黄 红红 绿绿 黄黄 红红 绿黄绿黄 B B 红红 绿绿 黄黄 红红 A A 绿绿 黄黄 红红绿黄绿黄 红红 绿绿 黄黄 红红 绿黄绿黄 B B 北北 A A 西西 东东 图 1交通状态图（黑色表示亮，白色表示灭） - 2 - 单片机原理与接口技术课程设计 三、总体设计方案 倒计时显示可以提醒驾驶员在信号灯灯色发生改变的时间、在“停止”和 “通过”两者间作出合适的选择。驾驶员和行人普遍都愿意选择有倒计时显示 的信号控制方式，并且认为有倒计时显示的路口更安全。倒计时显示是用来减 少驾驶员在信号灯色改变的关键时刻做出复杂判断的 1 种方法，它可以提醒驾 驶员灯色发生改变的时间，帮助驾驶员在“停止”和“通过”两者间作出合适 的选择。 因此本设计采用加入倒计时显示，以 AT89C51 单片机为控制核心，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 且利用 4 只 LED 数码管实时显示通行、等待及禁止的剩余时间。用 6 只发光二 级管作为红、绿、黄灯指示。 本设计的总体框图如图 2. LEDLED数码数码 显示显示 最小系统最小系统 外围电路外围电路 80518051单片机单片机 图 2系统的总体框图 红绿黄红绿黄 信号灯信号灯 本设计方案用到 以下元器件： 1、AT89C51 单片机及其外围器件。 2、四位七段数码管一个。 3、6 只发光二级管。 - 3 - 单片机原理与接口技术课程设计 四、硬件和软件设计 4.1 硬件分析 4.1.1 AT89C51 交通信号灯的控制电路中的核心是 AT89C51 单片机，其内部带有 4KB 的 FLASH ，无须扩展程序存储器；交通灯的控制没有大量的运算和暂存数据， AT89C51 芯片内的 128BRAM 已经满足要求，所以不必外扩 RAM ，硬件电路原 理图如图 3 所示。AT89C51是一种带 4K 字节闪存可编程可擦除只读存储器 （FPEROM Flash 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。 AT89C51 主要特性： （1） 与 MCS-51兼容 （2） 4KB 字节可编程闪烁存储器 （3） 寿命：1000 写/擦循环 （4） 数据保留时间：10 年 （5） 全静态工作：0Hz-24MHz （6） 三级程序存储器锁定 （7） 128 8 位内部 RAM （8） 32 位可编程 I/O 线 （9） 两个 16 位定时器/计数器 （10） 5 个中断源 （11） 可编程串行通道 （12） 低功耗的闲置和掉电模式 （13） 片内振荡器和时钟电路 图 3 AT89C51 单片机引脚图 - 4 - 单片机原理与接口技术课程设计 4.1.2四位七段数码管 四个数码管共用 adp 这 8 根数据线，有四个公共端，共有 12 个引脚。本 设计采用一个共阴的四位数码管，引脚图如图 4 。 图 4 四位数码管引脚图 4.2 设计原理图 图 5硬件电路原理图 - 5 - 单片机原理与接口技术课程设计 4.3 信号灯的控制及控制编码 由图 1 所示可知，P1.0P1.2控制东西方向的信号灯（用 A 线表示） ； P1.3P1.5控制南北方向的信号灯（用 B 线表示） 。6 只发光二级管是以共阳极 连接，所以相应口线输出高电平则“信号灯”灭；口线输出低电平则“信号灯” 亮。为了实现上述控制要求，P1 口共输出 4 中控制吗，用表 1.1 表示。 表表 1.11.1“信信号号灯灯”控控制制码码表表 P1.7P1.7P1.6P1.6P1.5P1.5 空 1 空 1 B 线 P1.4P1.4 B 线 P1.3P1.3 B 线 P1.2P1.2P1.1P1.1P1.0P1.0 A 线 红灯 0 控制 码状 态 说 明 EEHB 线放行， A 线禁行 11011110DEHB 线警告， A 线禁行 11110101F5HB 线禁行， A 线放行 11110011F3HB 线禁行， A 线警告 A 线A 线 黄灯绿灯红灯黄灯绿灯 10111 - 6 - 单片机原理与接口技术课程设计 4.4 设计流程图 按上表所示的控制码编程实现交通“信号灯”的模拟控制，流程图如图 6 所示。 开始开始 东西红灯东西红灯南北绿灯南北绿灯 倒计时倒计时2020 秒秒 东西红灯东西红灯南北黄灯闪南北黄灯闪 倒计时倒计时3 3 秒秒 东西绿灯东西绿灯南北红灯南北红灯 倒计时倒计时2020 秒秒 东西黄灯闪东西黄灯闪南北红灯南北红灯 倒计时倒计时3 3 秒秒 图 6“信号灯”的控制流程图 - 7 - 单片机原理与接口技术课程设计 四、心得体会 通过这次交通灯的课程设计，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。我在单片机的基本原理、单片机应用学习过程中，以及 在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为一名合 格的应用型人才打下良好的基础。综合课程设计让我把以前学习到的知识得到 巩固和进一步的提高认识，对已有知识有了更深层次的理解和认识。 在此，由于自身能力有限，在课程设计中碰到了很多的问题，我通过查阅 相关书籍、资料以及和周围同学交流得到解决。通过这次单片机技术在生活中 的简单应用的设计，我学到了不少实用的知识，更重要的是，在设计的过程， 学到了思考问题的方法，设计过程中培养了我在实践中研究问题，分析问题和 解决问题的能力以及培养了良好的工程素质和科学道德，例如团队精神、独立 思考等；提高了自己动手能力，培养理论联系实际的作风。还有动手这次实验， 使单片机原理和接口技术这门课的一些理论知识与实践相结合，更加深刻了我 对单片机原理和接口技术这门课的认识，巩固了我的理论知识。 还有交通灯是我们生活中非常常见的一种东西，对于我们学以致用的这种 能力得到了很好锻炼，能够为我们以后的工作于学习打下基础。 最后，对在这个设计中帮助我们的所有同学和各位指导老师再次表示衷心 的感谢。 - 8 - 单片机原理与接口技术课程设计 五、附录 参考源程序 #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char uchar time,aa,qian,bai,shi,ge,i; sbit huanga=P12; sbit huangb=P15; uchar code table=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f; uchar code tabledeng=0 xee,0 xde,0 xf5,0 xf3; void display(uchar qian,uchar bai,uchar shi,uchar ge); void delay(uint z); void init(); void main() init(); while(1) P1=tabledeng0; time=20; while(time!=0) display(time+3)/10,(time+3)%10,time/10,time%10); P1=tabledeng1; time=3; while(time!=0) for(i=0;i0;y-); display(time-3)/10,(time-3)%10,time/10,time%10); - 10 - 单片机原理与接口技术课程设计 P0=tableshi; T0=1;TXD=1;INT1=0;INT0=1; delay(1); P0=tablege; T0=1;TXD=1;INT1=1;INT0=0; delay(