基于单片机的交通灯控制系统设计论文毕业论文（设计）word格式

1、目 录1 设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍11.1 设计课题任务11.2 功能要求说明11.3 设计课题总体方案介绍及工作原理说明12 硬件系统的设计32.1 硬件系统各模块功能简要介绍32.2 电路原理图、pcb图、元器件布局图32.3 元器件清单33 软件系统的设计43.1 单片机资源使用的情况43.2 软件系统模块功能介绍43.3 程序流程框图43.4 程序清单74 设计结论及误差分析84.1 数字电子钟的设计结论及使用说明84.2 误差分析85 设计总结与体会95.1设计总结95.2 教学建议9参考文献10附录a11附录b13附录c141 设计课题任务、功能要求说明及总体方案介

2、绍1.1 设计课题任务设计一个具有特定功能的十字路口交通灯。1.2 功能要求说明该交通灯上电或按键复位后能自动显示系统提示符“p.”， 进入准备工作状态。按开始键则开始工作，按结束键则返回“p.”状态。要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，甲车道为主车道，每次通车时间为60秒，乙车道为次车道，每次通车时间为30秒，要求黄灯亮3秒，并且1秒闪烁一次。有应急车辆出现时，红灯全亮，应急车辆通车时间10秒，同时禁止其他车辆通过。1.3 设计课题总体方案介绍及工作原理说明1.3.1 总体方案介绍 本课程设计用单片机直接控制信号灯的状态变化，基本上可以指挥交通的具体通行，而接入led数码管就可以

3、显示倒计时以提醒行使者，更具人性化。本系统在此基础上，加入了紧急状态下的运行。本设计系统以单片机为控制核心，连接成最小系统，由独立式键盘模块、复位电路模块、晶振电路模块产生输入，led信号灯状态模块，数码管倒计时模块接受输出。系统的总体框图如图1所示。键盘设置模块对系统输入模式选择及具体通行时间设置的信号，系统进入正常工作状态，执行交通灯状态显示控制，同时将时间数据倒计时输入到led数码管上实时显示。在此过程中还要实时紧急按键信号，以达到对异常状态进行实时控制的目的。图1 交通灯系统框图1.3.2 工作原理 本交通灯的所有的软件、参数均存放在at89s52的flash rom和内部ram中，减

4、少了芯片的使用数量简化了整体电路也降低了整机的工作电流。系统开始时须先显示状态灯、数码管显示“p.”，将状态码值送显p2口，将要显示的时间值的个位和十位分别送显p0和p1口，在此同时以50ms为周期，用软件方法计时1秒，到达1s就要将时间值减1，刷新led数码管。时间到达一个状态所要全部时间，则要进行下一状态判断及衔接，并装入次状态的相应状态码值以及时间值。当开启紧急状态外部中断时，一旦信号有效，中断开始，进入中断服务子程序，倒计时结束后中断结束返回中断前状态。每满一个状态循环周期。 2 硬件系统的设计2.1 硬件系统各模块功能简要介绍2.1.1 各硬件模块介绍 本交通灯硬件模块主要采用以下基

5、本模块来实现，单片机最小系统模块，输入模块、输出模块、电源模块。 a.单片机最小系统模块：包括低功耗、高性能cmos8位微控制器at89s52、复位电路、晶振电路。本模块at89s52系统控制核心，单片机系统复位由复位电路完成，单片机内部有一个高增益、反相放大器，其输入端为芯片引脚xtal1，其输出端位位引脚xtal2。通过这两个引脚在芯片外并接石英晶体振荡器和两只电容。这样就构成一个稳定的自激振荡器。 b.输入模块：有2个按键，1个电源开关，1个复位键，单片机运行期间，利用按键完成复位操作。3个按键独立式键盘，按左键1使交通灯的正常运行，按左键2启动交通灯应急系统，按左键3键结束。键1、2任

6、一键都独自连一个i/o口线，说明它们可以独立实现相应的交通灯的功能。c.输出模块：设计显示为8位，采用两个四位一体数码管（共阳极）作为显示窗口，既可以节约成本又能简化电路。数码管驱动为三极管驱动。 d.电源模块：直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路组成。直流稳压电源设计的主要内容是根据性能指标，选择合适的电源变压器、集成稳压器、整流二极管及滤波电容。本设计中所需要的电源有pc机的usb口直接供电，没有设计直流稳压电源，故在此不作详细介绍。2.2 电路原理图、pcb图、元器件布局图见附录a2.3 元器件清单见附录b3 软件系统的设计3.1 单片机资源使用的情况 本设计采用独立式键

7、盘，键盘直接接在p1口上且按键的结果存贮在单片机的内部数据存储器里面。用到的led显示器接到了单片机的p0口线上和p2口线上。3.2 软件系统模块功能介绍 本设计的软件系统主要采用以下基本模块来实现：主程序、中断服务程序、键盘输入程序模块、数码管及其驱动模块。主程序：主要是用于对输入信号的处理、输出信号的控制和对各个功能程序模块的运用及其控制。中断服务程序：主要是用于交通灯的准确运行、数据输入过程中的闪烁。数码管及其驱动模块：主要是用于驱动数码管及利用数码管显示时间。键扫描程序模块：主要是用于确定按键并得到特定的键码值。3.3 程序流程框图3.3.1 主程序主程序的主要功能是负责准备状态提示符

8、“p.”显示，等待按键按下进入各键功能子程序完成各项功能，其程序流程见图5所示； 图5 主程序流程框图 3.3.2 紧急通道中断服务程序图6 紧急中断服务程序流程框图3.3.3 数码管显示子程序图7 显示子程序框图 3.3.4 键扫描程序流程框图如8所示； 图8 键盘扫描子程序框3.4 程序清单 见附录c 4 设计结论及误差分析4.1 数字电子钟的设计结论及使用说明4.1.1 设计结论本课程设计课题是单片机交通灯控制，设计说明书介绍了基于at89s52单片机的交通灯控制系统的设计，对整个硬件电路和软件程序设计做了分析，文中介绍了交通灯的设计方案选择及原理介绍，加深了51单片机的知识了解，介绍5

9、1单片机的结构、特点等。本课程设计说明书对其中的一些基本原理也做了简要的概述。本次课程设计仅仅是对交通灯控制系统做出了一个简单的设计方案，还可以添加人行道、违规检测等方案。4.1.2 使用说明（1）在正常情况下，led循环说明：设led灯从左至右前六个灯分别为：甲干道绿灯、黄灯、红灯；乙干道绿灯、黄灯、红灯（下面操作显示的各道路灯口皆按此设置）。交通灯上电后,8位数码管显示初始状态即最右边的一个数码管显示“p.”。按下左边第一个按键，交通灯进入运行状态，甲干道绿灯亮，乙干道红灯亮，并且同时数码管从57s开始倒计时；倒计时结束，甲干道绿灯灭，黄灯亮且闪烁，乙干道红红亮，数码管显示倒计时3s；此次

10、计时结束，甲干道红灯亮，乙干道绿灯亮，同时数码管从27s开始倒计时；倒计时结束，乙干道绿灯灭，黄灯亮且闪烁，甲干道红灯亮，计时结束，一轮循环就此完成。（2）紧急情况时：按下左边第二个键紧急键，交通灯启动紧急状态，甲、乙两干道红灯同时亮起，数码管显示10秒倒计时，倒计时结束后，交通灯系统回到启动紧急情况前的状态，恢复正常通行。4.2 误差分析交通灯在运行中存在一定的误差，误差产生有三种可能，首先是采用的计时方案是软件计时的，计时优势利用中断来实现。而你开启定时器和开启led灯顺序上是有先后的，这个过程需时间的，所以就产生了一定的误差，当然这个误差是避免不了的，其次还有硬件系统也有一定的影响。第三

11、，设计用到12mhz的晶振，计算是满20次为一秒钟，但实际会慢很多。5 设计总结与体会5.1设计总结本次课程设计是交通灯的设计，从用proteus画原理图、pcb图到制板，再到编程，通过本次课程设计我学会了很多。首先是学会了利用自己所学的理论知识来解决实际问题，在整个设计过程中，我们把老师以前所讲的芯片的原理、作用及性能都运用到了这次设计中，这样加强了我们对课本知识的理解和巩固。我觉得这次设计不仅加强了我们对课本知识的回顾和温故，而且锻炼了我们运用软件的能力，实现了从理论与实际的结合。其次通过这次课程设计，加强了我们的动手、思考和解决问题的能力。书中的理论有点枯燥，运用书中的知识去调试，那是一

12、种无法比拟的成就感。这样更能激发我们对我们专业的兴趣，和对我们专业知识的理解和掌握，能激发我们对电子科研技术的钻研，增加设计兴趣。当然，在本次课程设计中也遇到了很多问题，首先对汇编指令不是很了解，一直得翻书；定时器初值的设置需进行计算，定置50ms；在将程序下载在最小系统，进行实物演练时，发现跳转在甲干道黄灯亮时蜂鸣器会响，开始还以为程序设置错误，仔细检查发现是最小系统在进行实物制作的过程中，将蜂鸣器和led灯连在了一条线上。这次课程设计由于编程能力的有限和所学知识的局限性，在这个程序和设计系统中只实现了所有的基本要求，而且这其中还有许多不完善的地方，这说明我在这方面还存在着很多不足，知识不够

13、完备和系统，在以后的学习中还有待提高。希望老师能在以后的学习和生活中对我多加指导，促使我能取得更大的进步。5.2 教学建议通过这次课程设计，我也发现了自身的很多不足之处，在以后的学习中，我会不断的完善自我。参考文献1马忠梅，单片机的c语言windows环境编程宝典m, 北京：北京航空航天大学出版社，2003.6 2李光飞,单片机c程序设计指导m,北京:北京航空航天大学出版社，2003.01 3李光飞,单片机课程设计实例指导m,北京:北京航空航天大学出版社，2004.94李广弟.朱月秀.冷祖祁.单片机基础m,北京:北京航空航天大学出版社.2007.15高洪志.mcs-51单片机原理及应用技术教程

14、m,北京：人民邮电出版社，2009.46周润景，张丽娜，丁莉.基于proteus的电路及单片机设计与仿真m，北京：北京航空航天大学出版社，2010.01附录a电路原理图:pcb图：布局图：附录b元器件清单名称数量参数单片机1个at89s52共阳数码管2个4位一体底座3个晶振1个12mhz发光二极管9个单排插1个40pin蜂鸣器1个按键9个排阻2个10k下载口座子1个十芯温度传感器1个18b20六脚按键开关1个usb电源线加接口1个电阻1个200电阻1个4.7k电阻3个1k电阻24个470电解电容1个22f瓷片电容2个33p短路帽3个pcb板子1块电源白色插座1个杜邦线1个铜柱 （带螺母）4个附

15、录c org 0000h ljmp main org 000bh ljmp ttc0 org 001bh ljmp ttc1 org 0030h main:clr tr0 clr tr1 mov p3,#0ffh mov psw,#00h ;初始化 mov sp,#7fh mov tmod,#11h mov th0,#3ch mov tl0,#0b0h mov th1,#3ch mov tl1,#0b0h setb ea setb et0 setb et1 mov 78h,#11h mov 79h,#10h mov 7ah,#10h mov 7bh,#10h mov 7ch,#10h mov

16、7dh,#10h mov 7eh,#10h mov 7fh,#10h pp:lcall dirstart:lcall key jb 20h.0,k0 ;按下k0，启动计时 jb 20h.2,main ;运行过程中，按下k2，则结束 ljmp pp k0:setb tr0 mov 21h,#00h setb 21h.1 mov 78h,#07h mov 79h,#05h ;计时57秒 mov r1,#20 mov r2,#00h kk0:jb 20h.1, loopx0 ;按下jinji键，则运行紧急程序 jb 20h.2, main lcall key ljmp kh0loopx0:clr 2

17、0h.1 lcall jinji kh0:lcall dir ljmp kk0 ttc0: push psw clr rs0 clr rs1 mov th0,#3ch mov tl0,#0b0h djnz r1,kl0 ;50ms，循环20次，即1s mov r1,#20 inc r2 mov r0,#78h lcall dadd1 kl0: jb 21h.1, zhut1 jb 21h.2, zhut2 jb 21h.3, zhut3 jb 21h.4, zhut4 zhut1:cjne r2,#57,loop11 ;不等，则甲绿乙红 mov r2,#00h clr 21h.1 setb 2

18、1h.2 ;相等，则亮黄灯 mov 78h,#03h mov 79h,#00h ljmp zhut2loop11: mov p3,#0deh ;甲通道亮绿灯，乙通道亮红灯 ljmp last10zhut2: cjne r2,#03h,loop12 mov r2,#00h clr 21h.2 setb 21h.3 mov 78h,#07h mov 79h,#02h ljmp zhut3loop12: cjne r1,#10,fh1 mov p3,#0ddh ;红灯均亮 ljmp last10 fh1:mov p3,#0dfh ljmp last10zhut3: cjne r2,#27,loop1

19、3 mov r2,#00h clr 21h.3 setb 21h.4 mov 78h,#03h mov 79h,#00h ljmp zhut4loop13: mov p3,#0f3h ; 甲通道亮红灯，乙通道亮绿灯 ljmp last10zhut4: cjne r2,#03h,loop14 mov r2,#00h clr 21h.4 setb 21h.1 mov 78h,#07h mov 79h,#05h ljmp zhut1loop14: cjne r1,#10,fh2 ;黄灯闪烁 mov p3,#0fbh ljmp last10 fh2:mov p3,#0ebhlast10:pop psw

20、reti jinji:push th0 push tl0push pswclr rs0setb rs1mov r5,78h ;送r5保存mov r6,79hmov th1,#3chmov tl1,#0b0hmov r1,#20mov r2,#00hmov 78h,#00mov 79h,#01h clr tr0setb tr1 ghk:lcall dirjb 21h.7,last1lcall keyjb 20h.2,kxljmp ky kx:ljmp main ky:clr 21h.7 ljmp ghk last1:clr tr1 mov 78h,r5 ;送r5恢复 mov 79h,r6 set

21、b tr0 pop psw pop tl0 pop th0 ret ttc1: push psw clr rs0 setb rs1 clr 21h.7 mov th1,#3ch mov tl1,#0b0h djnz r1,lop1 mov r1,#20 inc r2 mov r0,#78h lcall dadd1 cjne r2,#10,lop1 setb 21h.7 lop1: mov p3,#0dbh pop psw reti ;数码管显示子程序 dir:push dph push dpl push acc push psw setb rs0 clr rs1 mov r0,#78h ;建立显示缓冲区首址 mov r5,#0feh ;从右边开始显示 mov a, r5 ;位控码初值 ld0:mov dptr,#table mov a,r0 movc a,a+dptr mov p0,a mov a,r5 mov p2,a lcall delay inc r0 ;转向下一缓冲单元 m