基于单片机的简易交通信号灯设计与实现毕业设计论文

1、桂林理工大学博文管理学院单片机应用实践电子设计与应用实践基于单片机的简易交通信号灯设计与实现2015年9月摘 要木文介绍丫种基于单片机控制的交通信号灯的控制系统。该系统采用msp430g2553单片机为核心，以led灯作为交通灯红、黄、绿三色灯用发光二 极管作为模拟交通信号灯，可以模拟各种道路交通灯控制情况。关键词：交通信号灯；单片机；led灯目录1棚觀42项目分析和系统设计43餅设计43.1单片机选型模块43.2 led流水灯模块53.3功能模式选择模块64耕没il.74.1 主辦74.2子程序85斜充谢式85.1硬件调试85.2程序调试85.3联合调试106 127项h演练错误！未定义书签

2、。8棚益、结12附录1电路设计原理閔（参考）14附录2 pcb设计原理|冬| （参考）15附录3关键私!:序（参考）16基于单片机的简易交通信号灯设计与实现1项目要求本项目花样流水灯采用msp430单片机为控制器件，用于交通信号的输出， 此交通信号灯共宥12盏灯，分3盏灯一组分别控制网个路i。（1）设计一个交通信号灯控制器，由两条主干道汇合成十字路口，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 则给行驶屮的车辆有吋间停在禁行线外。（2）在每次士绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡，使 行驶中的车辆宥时间停到禁行线外。2项目分析和系统设计木系统分为

3、硬件和软件模块。硬件上我们打算在单片机的不同的i/o中装上 一个lh）灯來进行对信号灯进行控制。在程序方而，首先对msp430的i/o 口进行的定义和设置，然后在去定义了 一个delay进行延时功能，在用一个switch循环来使得流水灯不断的循环亮灭。3硬件设计本系统采用msp430单片机为控制核心进行设计，该led灯系统共可分为两 个模块：单片机选型模块和交通信号灯模块。powermcumsp430g2553>交通信号灯图3-1系统原理框图3.1单片机选型模块msp430单片机是16位的单片机，采用了精简指令集（risc）结构，只有简 洁的27条内核指令，大量的指令则是模拟指令：众多的

4、寄存器以及片内数据存 储器都可参加多种运算。这些内核指令均为单周期指令，功能强，运行的速度快。图3-2单片机选型模块3.2交通信号灯模块耍实现流水灯功能，我们只要将发光二极管led1led8依次按照交通信号 规则点亮、熄灭，12盏灯就可以按照交通信号灯的方式进行闪烁了。在此我们 还应注意一点，屮于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的吋间很短， 我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到其效果了。 且每一个led灯于一个电附串联。电阻的作用就是对通过lh）灯的电流进行一定 的限制起到去lh）灯进行的保护作用。使得芄在高电压的吋候使得led在电阻的 保护下不会烧坏。此阁为共

5、阴极接法，因此当led.red给高电t“l”时led_ked亮；当led_red 给低电平“0”时，led red灭。oxdlbmlb04lbo3:lbocikr*itk«iiu»i：liocixl£ocvu«likikk*xmiik<ui9cgdiuuik7ttifixris*i-«udczriioxdmix lt&ct'uocupcgnscxdk«*4«os>图3-4交通信号灯模块图如图3可知此原理图的led灯为共阴极的接法，因此我们只要给它一个高电 平就能点亮此lh）灯。3.3功能模式选择模

6、块此设计宥6种功能模式可以选择：（1）初始化后，执行8个led灯从右至左逐次点亮，每隔0.2s亮一个led 灯，直到8个led灯全亮，再从左至右依次熄灭直到全灭，以此循环；（2）当按下按键后，执行8个lh）灯从右至左每隔0.2s逐-亮灭，直到点 亮最左边一个灯后再从左至a每隔0. 2s逐一亮火，以此循环；功能（1）:南北通行:功能（2）:东丙通行：北§西 00西东 oo东§功能（3）: 路口警示oeo东oeo图3-5交通信号灯的功能示意图4软件设计4.1主程序本系统整体工作主要由单片机程序控制实现，其工作过程为：对端口进行初 始化，在主程序中用不同的端u定义分别来点亮led

7、灯。再用延时程序来实现每 一个led的亮灭。程序整体框架如下图5所示。幵始f>端口初始化/主程序f点亮led/延时程序/返回3图4-1程序整体框架图4.2子程序一个完整的程序是由一个主程序和若干个子程序组成。在一个加工程序中， 如果其屮有些加工内容完全相同或相似，为了简化程序，可以把这些重复的程序 段单独列出，并按一定的格式编写成子程序。主程序在执行过程屮如果需要某一 了程序，通过调用指令来调用该了程序，了程序执行完后乂返冋到主程序，继续 执行后面的程序段。本系统中所使用的子程序都是比较简单的，用for语句实现循环之后再使用 延吋函数进行延吋。5系统调试本单片机的交通信号灯系统的设计分为

8、硬件电路设计和软件设计两个部分, 因此调试也分成两部分进行调试。5.1硬件调试主耍根据系统框图和硬件原理设计进行原理的绘制、各参数的设置、电路板 的制作，以及元器件的焊接等。具体如下：5.1.1各单元电路，确认各单元电路链接无误，尤其是关键元器件，一定要接保护电阻。（1）选择合适规格的元器件，在放置期间前一定要检查规格；（2）关键器件放置：在器件布置方面与艽它逻辑电路一样，应把相互有关 的器件尽量放靠近些，这样可以减少材料，更加美观。5. 1.2 pcb设计原则：在进行pcb设计时，必须遵守pcb设计的一般原则，并应符合要实现的效果 设计的要求。（1）尽量釆用印制电路板，印制电路板不像万用板一

9、样会冇一定的接触不 好或者焊盘不稳和线路连接有问题的情况，印制电路板的制作可防止产生地电位 差和元件之间的耦合。（2）元件面和焊接面应采用和互垂直、斜交、或者弯曲走线，避免相互平导 线尽量短，使用45°或者圆弧折线布线，不要使用90°折线，以减小高频信号 的发射。5.2程序调试在本系统中，主要分为主程序部分、中断程序、子程序等。在调试过程中， 按照程序功能一项项进行调试，首先确认主程序正确，在确认其他程序。调试方 法主要跟踪调试、断点调试等等，可以参考相关专业书籍。5.1.1 ccsv5的打开步骤（1）右键code composer studio v5快捷方式，左键打开。会

10、出现如图6 所示界血：code composer studio v5loading workbenchtexas< instruments图 5-1 code composer studio v5 软件加载界面(2)加载完毕之后会有如图7所示界而出现:僉 ccii曲 *tl 如-oxer cctm»9 35图 5-2 code composer studio v5 软件打开界面(3) 选择 project->import existing ccs eclipse project,导入程序文 件夹中的工程；具体操作如图8: ccs edrt tl resource expl

11、orer-code composer studio file edit view navigate |project jrun scripts window helpr3，is ® 妄气，：令，o c(j project explorer u | t3 秦 ci isledlc=>口 l tl resource explorerpackages: all*"j new ccs projectccs exxnple projects w>wt "一 *wwydwkktm，.bum albuild configurationsbudd protectbud

12、d working setbufld automotkally show build settinu.add filnlj® import existing ccs edipsr project :，9 import legacy ccsv3.3 project图5-3 code composer studio v5程序导入步骤图5.3联合调试整个系统的软硬件都完成后，需要进行联合调试，主要是针对系统设定的功 能能否完成和完善进行调试。调试步骤：(1) 将pc和硬件电路通过usb线相连；(2) 选择久对该工程进行编译链接，生成.out文件。然后选择 y ,将程 序下载到实验板屮。程序

13、下载完毕之后，可以选持全速运行程序，也可以选 择x x & 单步调试程序，选择f3查看具体函数。也可以程序下载之厄，按下,软件界面恢复到原编辑程序的画而。再按卜*实验板的复位键，运行程序。(调试方式下的全速运行和直接上电运行程序在时序有少许差别，迷议 上电运行程序)图5-4联合调试效果图6外延除交通信号灯的显示方式之外，我们在以上功能基础上，还能将其加上语音 提示以及时间显示的效來。语音提示dac麵msp430g2553单片机信号灯敁示信号灯替换时， 间显示8项目总结基于笮片机的交通信号灯系统设计与实现，充分运用丫 wd灯通过msp430 中片机为控制核心，多个中断程序控制其亮火来实现

14、对道路交通的控制，从而使单一的led灯变得多元化。主耍利用的知识点宥中断操作、单片机原理知识等, 并利用c语言编程，最后制作出一个完善的作品，该作品再经过一定的功能完善 和外观制作，符合现代化商场和各市场的装饰，更有利于推广。附录1电路设计原理图（参考）okd附录2 pcb设计原理图（参考）ooooorw_foo1r35sr7oodcdcuu附录3关键程序（参考）void main() wdtctl = uidtpw + wdthold; / stop wdt bcsctl1 = calbc1_1mhz；dcoctl = caldco_1mhz；led_init();timer_init();

15、_bis_sr(gie); /丌总屮断while(l)if(flagl>=0)&&(flagl<=10) led_redl_h;led_yellowl_l;led_greenl_l;led red2 1;led_yellow2_l;led_green2_h;if(flagl>10)&&(flagl<=12)led redl h:led_yellowl_l;led_greenl_l;led red2 1:led_yellow2_h;led_green2_l;if(flagl>12)&&(flagl<=22) led redl 1:led_yellowl_l;led_greenl_h;led red2 h:mmled_yellow2_l;led_green2_l;if(flagl>22)&&(flagl<=24) led redl 1:mbmb,led_