基于单片机的智能交通红绿灯控制系统设计说明

1、课题名称指导教师（职称）执行时间20122013 学年第 2 学期 第 9 周学生学号承担任务Protel 制作格式调制容设计容收集设计目的设计要求设计基于单片机的智能交通红绿灯控制系统，要求能通 过按键或遥控器设置系统参数，系统运行时， “倒计时等信 息”能通过数码管或点阵发光管显示，设计时应考虑交通红 绿灯控制的易操作性及智能性。以单片机的最小系统为基础 设计硬件，用汇编语言、或 C 语言设计软件。通过本设计可 以培养学生分析问题和解决问题的能力，掌握 Mcs51单片机 的硬件与软件设计方法，从而将学到的理论知识应用于实践 中，为将来走向社会奠定良好的基础。主干道（ A）、支干道（ B）两

2、干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三个指示灯，指挥车辆和行人安全 通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮时车辆及 行人小心通过。主干道每次放行 45S，支干道每次放行 25S， 黄灯每次亮 5S智能红绿灯控制器的设计引言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，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。在交通中管理引入单片机交通灯控制代替交管人员在交叉路口服务，有助于提高 交通运输的安全性、提高交通管理的服务质量。并在一定程度上尽可能的降低由道路拥挤 造成的经济损失，同时也减小了工作人员的劳动强度。在

3、交通红绿灯设计控制上 , 通过采用智能系统应用模式 ,尤其是基于单机片的智能控 制系统, 对于有效管制、疏导交通流量等方面具有明显的效果。本文旨在探索设计基于单 机片的智能交通控制系统 , 通过按键或者遥控的设置等方式 , 进行技术参数的全面应用。目录第一章 选题背景 . 4第二章 方案论证 . 42.1 方案介绍 42.2 方案比较： 5第三章 系统硬件设计 53.1 总体电路框图 53.2 系统构成 53.3 显示电路的介绍 63.3.1 89C51 芯片 . 63.3.2 7448 芯片介绍 73.3.3 红绿 LED信号显示灯及七段数码显示管 73.3.4 交通灯控制线路图 9第四章

4、交通灯软件设计 94.1 程序设计流程图 94.2 延时的设定 104.3 子程序的实现 11第五章 部分模块实现程序 13第六章 结 论 . 18第七章 参 考 文 献. 18第八章 答辩记录及评分表 19第一章 选题背景今天，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。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。在交通中管理引入单片机交通灯控制代替交管人员在交叉路口服 务，有助于提高交通运输的安全性、提高交通管理的服务质量。并在一定程度上尽可能的 降低由道路拥挤造成的经济损失，同时也减小了工作人员的劳动强度。关键词：

5、 AT89C51; 7448，LED第二章 方案论证2.1 方案介绍方案 1 设计思想：采用分模块设计的思想， 程序设计实现的基本思想是一个计数器 ， 选择一个单片 机，其部为一个计数，是十六进制计数器，模块化后，通过设置或程序清除来实现状态 的转换， 由于每一个模块的计数多不是相同， 这里的各模块是以预置数和计数器计数 共同来实现的，所以要考虑增加一个置数模块，其主要功能细分为，对不同的状态输入 要产生相应状态的下一个状态的预置数， 如图中 A道和 B道, 分别为次干道的置数选择 和主干道的置数选择。方案 2 设计思想：由两个传感器监视主干道方向即 A 道与支干道方向即 B 道的车辆来往情况

6、，设开关 K=1为有车通过， K=0 为没有车通过。则有以下四种情况：Ka=1时： Kb=0，表示 A 有车 B 没有车，则仅通行 B 道；Kb=1, 表示 A 有车 B 有车，则优先通行 A 道；Ka=0时：Kb=0表示 A 没有车 B 也没有车，同样优先通行 A道；Kb=1 表示 A没有车 B有车，则仅通行 B 道。2.2 方案比较：方案 1：用了模块设计，而方案 2采用逻辑设计，相比之下 1 有较强的可读性和较 强的可修改性，而 2 则在设计上显得较简单，设计纯朴，便于测试，它的优势则在于提 供了一条较为便捷的解决方案。 2 首先将许多逻辑关系简化到极点，而后将其一起集成 用较少的芯片去

7、完成所需功能。我们最终的设计应该尽量使用模块化设计。对工程设计人员来说，将来的产品无论 从修改还是升级考虑对有好处， 但另外我们又需将设计简单化， 因此我觉得在设计初期 尽可能的简单化设计， 而一旦设计的各项测试通过了， 在有可能的条件下将设计模块化， 所以本设计以第一方案为主进行。我们最终的设计应该尽量使用模块化设计。对工程设计人员来说，将来的产品无论 从修改还是升级考虑对有好处， 但另外我们又需将设计简单化， 因此我觉得在设计初期 尽可能的简单化设计， 而一旦设计的各项测试通过了， 在有可能的条件下将设计模块化， 所以本设计以第一方案为主进行。第三章 系统硬件设计3.1 总体电路框图3.2

8、 系统构成电路板一块， AT89S51单片机一片， 7448 芯片 2 片，七段数码管八个。发光二极管 20 个（ 8个绿的， 8个红的， 4 个黄的用于交通控制） ，100欧姆电阻 20个，2个按键，2个 开关， 51K欧姆电阻 2个， 5V稳定电源 1 个，3个电容 2个单刀单掷开关等。系统工作流程：（1）程序初始，通过两个传感器来判断南北与东西方向车辆通行情况。（2）情况判定后由 AT89S51单片机 p1 口及部分 p2 口输出二进制信号控制红绿黄灯 亮的情况。(3) 确定那些灯亮后，由对应的七段数码管来进行到计时显示。由 p0 口输出来控制 七段数码管的显示，而 p2 口的高四位则用

9、来控制数码管显示时的个位和十位(4) 系统是否需要紧急工作状态，而此任务由外部中断来实现。(5) LED采用 5V 的直流电来驱动，低电平。3.3 显示电路的介绍3.3.1 89C51 芯片 选用的 AT89S51与同系列的 AT89C51在功能上有明显的提高，最突出是的可以实现在线的 编程。用于实现系统的总的控制。其主要功能列举如下 ：1) 为一般控制应用的 8 位单片机2) 晶片部具有时钟振荡器(传统最高工作频率可至 33MHz)3) 部程式存储器( ROM)为 4KB4) 部数据存储器( RAM)为 128B5) 外部程序存储器可扩充至 64KB6) 外部数据存储器可扩充至 64KB7)

10、 32 条双向输入输出线，且每条均可以单独做 I/O 的控制8) 6 个中断向量源9) 2 组独立的 16 位定时器10) 1 个全双工串行通信端口11) 8751 及 8752 单芯片具有数据的功能12) 单芯片提供位逻辑运算指令图 3-1 AT89C51 芯片3.3.2 7448 芯片介绍7448七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。该集成显示译码器设 有多个辅助控制端，以增强器件的功能 , 可将单片机输出的四位二进制数转换成 10进制数 与七段数码管显示对应，用于显示 09的数字。图 3-2 7448 芯片 其中 LT 为测试输入。3.3.3 红绿 LED信号显示灯及七段数

11、码显示管LED 灯的显示原理 : 通过同名管脚上所加电平的高低来控制发光二极管是否点亮。如下图：图 3-3 红绿 LED 信号显示灯而七段数码管的显示不同的字形如 SP， g,f,e,d,c,b,a管角上加上 OFE所以 SP上为伏，不亮其余为 TTL 高电平，全亮则显示为采用共阴极连接 :表 3-4 七段数码管的显示显示数值a b c d e f g dop驱动代码（ 16 进制）01 1 1 1 1 1 1 10FCH10 0 0 0 0 1 1 060H21 1 0 1 1 0 1 00DAH31 1 1 1 0 0 1 00F2H40 1 1 0 0 1 1 066H51 0 1 1

12、0 1 1 00B6H61 0 1 1 1 1 1 00BEH71 1 1 0 0 0 0 00E0H81 1 1 1 1 1 1 00FEH91 1 1 1 0 1 1 00F6H3.3.4 交通灯控制线路图图 3-5 原理图第四章 交通灯软件设计4.1 程序设计流程图 程序设计框图图 4-1 程序设计框图4.2 延时的设定延时方法可以有两种一种是利用 AT89S51部定时器的溢出中断来确定 1 秒的时间，另 一种是采用软件延时的方法 .实现 1ms秒的方法 :我们采用在主程序中设定一个初值为 0的软件计数器和使 T1定时 1毫秒相应程序代码： D1MS: MOV R7,#250 ;1MS

13、延时程序DJNZ R7,$RET4.3 子程序的实现A道通车情况：START1: MOV TEMP, #25 MOV P1, #0F3HLOOP1: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START3JNB P1.7,START11CJNE A,#0, NEXT1LJMP START2NEXT1: LJMP LOOP1 START11: MOV TEMP, #65 MOV P1, #0F3HLOOP11: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START33JNB P1.

14、7,START1CJNE A,#0, NEXT11LJMP START11NEXT11: LJMP LOOP11START2: MOV P1, #0F5H MOV TEMN,#05LOOP2: ACALL DELAY1DEC TEMNMOV A,TEMNCJNE A, #0,NEXT2LJMP START3NEXT2: LJMP LOOP2B道通车情况：START3: MOV TEMP, #25MOV P1,#0DEHLOOP3: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START1JNB P1.7,START33CJNE A, #0

15、,NEXT3LJMP START4NEXT3: LJMP LOOP3 START33: MOV TEMP, #65MOV P1,#0DEHLOOP33: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START11JNB P1.7,START3CJNE A, #0,NEXT33LJMP START4NEXT33: LJMP LOOP33START4: MOV P1, #0EEHMOV TEMN,#05LOOP4: ACALL DELAY1 中断情况即紧急情况：ORG 0000HTEMP EQU 24HTEMN EQU 25HLJMP MAI

16、NORG 0003HLJMP T0_INTORG 0013HLJMP TI_INTT0_INT: MOV A, P1PUSH ACCMOV P1, #0FFHMOV P1, #0F3HMOV P0, #00HJNB P3.2,$POP ACCMOV P1, ACCRETITI_INT: MOV A, P1 PUSH ACCMOV P1, #0FFHMOV P1, #0DEHMOV P0,#00HJNB P3.3,$POP ACCMOV P1, ARETI第五章 部分模块实现程序程序代码分为几个模块：中断模块，循环模块，延时模块原程序实现：ORG 0000H TEMP EQU 24H TEMN

17、EQU 25H LJMP MAINORG 0003HLJMP T0_INTORG 0013HLJMP TI_INT T0_INT: MOV A, P1 PUSH ACC MOV P1, #0FFH MOV P1, #0F3H MOV P0, #00H JNB P3.2,$ POP ACC MOV P1, ACCRETITI_INT: MOV A, P1PUSH ACCMOV P1, #0FFHMOV P1, #0DEHMOV P0,#00HJNB P3.3,$POP ACCMOV P1, ARETIMAIN: SETB EASETB EX0SETB EX1CLR F0START1: MOV T

18、EMP, #25MOV P1, #0F3HLOOP1: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START3JNB P1.7,START11CJNE A,#0, NEXT1LJMP START2NEXT1: LJMP LOOP1 START11: MOV TEMP, #65 MOV P1, #0F3HLOOP11: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START33JNB P1.7,START1CJNE A,#0, NEXT11LJMP START11NEXT11: LJ

19、MP LOOP11START2: MOV P1, #0F5HMOV TEMN,#05LOOP2: ACALL DELAY1DEC TEMNMOV A,TEMNCJNE A, #0,NEXT2LJMP START3NEXT2: LJMP LOOP2 START3: MOV TEMP, #25 MOV P1,#0DEHLOOP3: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START1JNB P1.7,START33CJNE A, #0,NEXT3LJMP START4NEXT3: LJMP LOOP3 START33: MOV TEMP,

20、 #65 MOV P1,#0DEHLOOP33: ACALL DELAY DEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START11JNB P1.7,START3CJNE A, #0,NEXT33LJMP START4NEXT33: LJMP LOOP33 START4: MOV P1, #0EEH MOV TEMN,#05LOOP4: ACALL DELAY1 DEC TEMNMOV A, TEMNCJNE A,#0,NEXT4LJMP START1NEXT4: LJMP LOOP4RETIDELAY: MOV A,TEMPMOV B, #10DIV ABM

21、OV R5, AMOV R6, BMOV R0, #10L0: MOV R1, #250L1:MOV A,R5MOV P0, ACLR P2.4ACALL DIMSSETB P2.4MOV A,R6MOV P0,R6CLR P2.5ACALL DIMSSETB P2.5DEC R1DJNZ R1,L1DEC R0DJNZ R0,L0RETIDELAY1: MOV A,TEMNMOV B, #10DIV ABMOV R5, AMOV R6, BMOV R2, #10L2: MOV R3, #250L3:MOV A,R5MOV P0, ACLR P2.4ACALL DIMSSETB P2.4MOV A,R6MOV P0,R6CLR P2.5ACALL DIMSSETB P2.5DEC R3DJNZ R3,L3DEC R2DJNZ R2,L2RETIDELAY11:MOV A,TEMPMOV B, #10DIV ABMOV R5, AMOV R6, BMOV R0, #10Y0: MOV R1, #250Y1:MOV A,R