单片机LED模拟交通灯课程设计分析方案

1、 GUJLtN UMIVEA5ITY OF eLECTRONtC TECHNOLOGY 单片机控制应用 实训说明书 题目：LED灯模拟交通灯 院 系）：机电工程学院 专 业： 机械设计及其自动化 学生姓名：李建来龙俊光李东安 学 号：0901120734 0901120722 0901120726 指导教师：范勇 2018年1月07日 目录 1 设计任务和性能指标 1 1.1 设计任务 1 1.2 性能指标 1 2 设计方案 2 2.1 任务分析 2 2.2 方案设计 2 3 系统硬件设计 3 3.1 单片机的最小系统 3 3.2 电源电路 4 3.3 数码管显示时间电路设计 4 3.4 信号

2、灯控制电路设计 5 4 系统软件设计 5 4.1 主程序设计 5 5 调试及性能分析 6 5.1 调试分析 6 5.1.1 软件调试 6 5.1.2 硬件调试 6 5.1.3 系统功能调试 6 6 心得体会 6 参考文献 8 附录 1 系统原理图 9 附录 2 系统仿真图 10 附录 3 程序设计原理 11 1设计任务和性能指标 1.1设计任务 我们利用单片机设计了简单的交通信号灯模型，该可以模拟实现交通信号灯的 红绿黄灯变换，达到引导交通的效果。控制器由一条支干道路和一条主干道路 汇合成十字路口，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

3、时间停在禁行线外。用红、 绿、黄发光二极管作信号灯。如图上图所示。 1.2性能指标 1）处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干道亮绿灯时， 支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。 3）绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡。黄灯亮时，原红 灯按1Hz的频率闪烁。 2设计方案 2.1任务分析 模拟交通灯控制器就是使用单片机来控制一些 LED和数码管，模拟真实交通灯 的功能。当南北方向通车时绿灯亮，而东西方向红灯亮；当通车的时间到后， 南北方向绿灯熄灭，而黄灯亮，黄灯亮后由南北方向切换到东西方向通车。 此时南北方向黄灯熄灭，而红灯亮，东西方向红灯熄灭，而绿灯亮，东西方

4、向 开始通车，通车的时间到后，东西方向的绿灯熄灭，而黄灯亮，黄灯亮后由东 西方向切换到南北方向，东西方向黄灯熄灭，红灯亮；而南北方向红灯熄灭， 绿灯亮，如此不断循环。红、黄、绿交替闪亮，利用数码管倒计数显示间隔 等，用于管理十字路口的车辆及行人交通。 2.2方案设计 设计以单片机为核心部件的模拟交通灯，利用8051系列单片机作为断码驱动器，8051作 为位码驱动，LED九断数码管作为计时显示用，用发光二极管指示交通的通行，使两个方 向都亮红灯，绿灯亮通行，红灯亮停止通行。 本设计利用定时器进行定时，配合软件计数器，调用中断程序使定时器定，达到定时5S的 目的，同时调用显示程序，显示到计时的时间

5、，用单片机AT89C51作为核心部件，9路 AT89C51总线驱动器作为字形驱动芯片和6路驱动74IS07位选码作为中心器件来设计交通 灯控制器，实现了交通灯的控制，显示时间直接通过89C51的P0 口输出；交通灯信号通过 P0 口输出，本交通灯系统简单，实用性强，成本低，使用维护方便，软件功能强，运行稳 定可靠等优点。 单片机可选用 AT89C51，它与8051系列单片机全兼容，但其内部带有 4KB的FLASH ROM，设计时无需外接程序存储器，为设计和调试带来极大的方便。南北向和东西向各采 用2个数码管计时，同时需要对该方向的指示灯的点亮时间进行倒计时。键盘系统可以根 据系统的需要设置不同

6、的键的个数，可以选择线式键盘或矩阵式键盘，若单片机的10 口不 够用时，可以考虑扩展 8255或8155满足系统的要求。 8051单片机 3系统硬件设计 3.1单片机的最小系统 89C51单片机它是硬件电路的核心部分，时钟电路晶振使用12MHz 单片机系统的时钟电路 3.2电源电路设计 电源用5V直流变压器直接供电 3.3数码管显示电路 POO、P01、P02、 显示电路采用8个共阴数码管，P1 口作为数码管的输入, P03、P04、P05分别作为东西南北四路数码管的位选端。 数码管显示电路 4系统软件设计 4.1主程序设计 系统程序流程图 设计流程图 5调试及性能分析 5.1调试分析 5.1

7、.1软件调试 软件调试主要是利用proteus仿真软件完成电路的搭建，运行以发现设计中 的错误及时改正。 5.1.2硬件调试 用单片机电路实验板按照设计的电路连接好设计所需的电路进行模拟，模拟成功，实现 了预期设计的模拟功能。 硬件调试主要是检测硬件电路是否有短路、断路、虚焊等。具体步骤及 测试结果如下： 1）检查电源与地线是否全部连接上，用万用表对照电路原理图测试各导 线是否完全连接，对未连接的进行修复。 2）参照原理图，检查各个器件之间的连接是否连接正确，是否存在虚 焊，经测试，各连接不存在问题。 3）以上两项检查并修复完后，给该硬件电路上电，电源指示灯点亮。 5.1.3 系统功能调试 通

8、过软件仿真显示，系统基本能完成要求，由于设计思路出现问题，键盘没 有正确的做出来，没有键盘电路，紧急情况也可以通过一个按钮来采取相关的 动作。 6 心得体会 为期二周的课程设计很快就结束了，在这次设计过程里我们体验了从设计、画 板、编程、焊板到调试的整个过程。 对于 LED 交通灯这个题目，由于学过单片机这个课程，做过类似相关的实 验，觉得这个比较简单而且做出的东西也比较直观，在确定题目之后，查阅了 大量的资料，初步完成了电路设计方案。 这个软件的上学期也学过了，但是学的时候感觉很简单，但是到了具体设计 的时候，问题不断的出来，比如有的器件库里面没有封装，要自己花封装，这 时候就很容易出问题，

9、比如焊盘的大小，有的器件上焊盘大小不一样，有个别 大的是用来固定的，这个很容易被忽略。 程序的设计，虽然感觉交通灯程序没什么难的，就是数码管倒计时显示加几 个闪烁的二极管就完事，但是也许是起初想的太简单，设计时到了细节处，也 出了不少问题，而且很难被检查出来，但是最后经过我们的不断努力，还是写 出来正确的代码。 积极参与单片机课程设计，不仅让我们充分的体会到自己动手实践的乐趣， 获得哪怕是前进一小步时候的那种成功的喜悦，还能学到很多我们在理论中学 不到的知识。有利于我们学习能力的提高。表达能力等很多方 面有利于我们团队精神的培养。我们都是一起共同完成工程，这 就要求我们必须互相信任、互相配合、

10、分工合作。我们顺利完成了设计作业。 通过这次课设，对以前学过的知识进行了巩固，加深了理解，提高了应用的 能力，而且提高了我们的发现、分析、解决问题的能力。经历了从最初的设计 到最后做出产品的开发过程，提高了对专业的认识及兴趣，对于我们工科来 说，对以后就业有及其重大的影响。 这二周给我们的感触很深、收获很多：经过查资料、选方案、设计电路、撰 写设计报告、使我们得到一次较全面的工程实训练。理论联系实际，提高和培 养创新能力，为后续课程的学习，毕业设计打下扎实的基础。 参考文献 1 李继灿 . 新篇 16/32 位微型计算机原理及应用 M. 北京 : 清华大学大学出版社 3) 2004.1P52-

11、P117 2 王守中 . 单片机原理与接口技术 M. 北京: 清华大学大学出版社 ,2004.2 P79-P166. 3 徐维祥 . 单片微型机原理及应用大连理工大学出版社， 2006.12 4 胡汉才 . 单片机原理与接口技术 M. 北京: 清华大学大学出版社 ,2004.1-505. 闫胜利.Altium Designer 6. X中文版使用教程电子工业出版社2007.6 6 康华光 . 电子技术基础模拟部分 M. 北京：高等教育出版社 7 P2 P2.2JA1D PSEIM ALE EA P3.5/A13 陋3AM PS.7/A16 P1.D PSAfRXD P-1.1 P1.2 pa.inxp Pi-3 P3 JflNTI F3.4HU P3.fi/Ti P1.6 日 PSflj- P1.7