基于单片机控制的交通灯控制器5元

1、单片机原理与应用技术课程设计报告基于单片机控制的交通灯控制器专业班级：电气工程及其自动化姓名：乔 凤 杰 时 间：09.02.1609.03.06指导教师： 09年03月06日目录1引言12总体设计方案1 2.1设计思路 1 2.2总体设计框图13设计组成及原理分析 1 3.1控制电路工作原理与分析 2 3.1.1控制电路所用元器件 2 3.1.2控制电路工作原理 3 3.2报警电路及原理 4 3.3报警次数检测及锁定电路 5 3.4报警计数电路所用器件 54总结与体会 6参考文献 7附录 8基于单片机控制的交通灯控制器 电气064班乔凤杰摘要:近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深

2、入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用89CS系列单片机89CS51和可编程串行I/O接口芯片74LS164为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际情况通过8951芯片的P1口设置红、绿、黄灯燃亮时间的功能；红绿黄灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示（交通灯信号通过RXD,TXD连接两个74L

3、S164上，显示时间直接通过两个74LS164输出至双位数码管）；当有紧急情况时，可以通过手动按钮强制四个方向全亮红灯，禁止一切车辆通行。情况解除后自动回到原位。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。 关键词：单片机 交通灯 急通车 1 引言 当今，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。但这一技术在19世纪就已出现了。1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形

4、玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，1914年始安装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。信号灯的出现

5、，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。1968年，联合国道路交通和道路标志信号协定对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。2 总体设计方案2.1 设计思路 利用单片机实现交通灯的控制，该任务分以下几个方面：a 实现红、绿、黄灯的循环控制。要实现此

6、功能需将表示三种不同颜色的LED分别接在P1各管脚，用软件实现。b 用数码管显示倒计时。可以用利用动态显示或静态显示，串行并出或并行并出实现。 c 实现急通车 这需要人工实现，在编程序时利用到中断才能达到目的，只要有按钮按下，那么四个方向全部显示红灯，禁止一切车辆通行，当情况解除，让时间回到中断处继续进行。2.2 总体设计框图 最小系统倒计时显示交通灯循环强通车控制图13 设计原理分析3.1 LED循环电路设计 3.1.1 89CS51单片机概述MCS-51单片机内部结构   89CS51是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。 

7、   89CS51单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：·中央处理器：    中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。·数据存储器(RAM)    89CS51内部有128个8位用户数据存储单元和

8、128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。 ·程序存储器(ROM)：89CS51共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。·定时/计数器(ROM)：89CS51有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。·并行输入输出(I/O)口：89CS51共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。·全双工串行口：89CS5

9、1内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。·中断系统：89CS52具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。·时钟电路：89CS51内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但89CS51单片机需外置振荡电容。单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛(Harvard)结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿(Prince

10、ton)结构。INTEL的MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。MCS-51的引脚说明：MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：MCS-51的引脚说明：MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英

11、振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：图48951的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图5。此外，RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失。 图5在编程时，EA/Vpp脚还需加上21V的编程电压。3.1.2 LED循环说明 东西、南北两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯，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。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间。 25s3s2s25

12、s3s2s东西通道红灯亮红灯亮红灯亮绿灯亮绿灯闪黄灯亮南北通道绿灯亮绿灯闪黄灯亮红灯亮红灯亮红灯亮表1表1说明东西路口红灯亮，南北路口绿灯亮，同时开始25s倒计时。25s倒计时结束后开始5s倒计时，南北路口绿灯闪烁，计时至最后2s时，南北路口黄灯亮。完成一次这样的循环要30s。30s结束，南北路口红灯亮，东西路口绿灯亮，并重新30s倒计时，依次循环。3.1.3 电路图3.2 倒计时显示电路 3.2.1 74LS164芯片74LS164用于扩展并行输出口。用89CS51串行口外接164串入-并出移位寄存器扩展8位并行口。8位并行口的每位分别接到数码显示管的不同显示端。74LS164芯片管脚排列如

13、下图图5.管脚1、2相连共同接单片机管脚RXD,8管脚接单片机管脚TXD.9管脚接高电平。7管脚接地，14管脚接高电平，其他管脚依次接数码显示管管脚。图6图73.2.2 共阴极数码显示管 图6 这里列出了共阴和共阳数码管的管脚排列和内部结构。数码管3、8管脚内部连在一起。如果是共阳极则将其接到高电平。如果是共阴极则将其接地。为了数码显示管的安全这里用三个二极管与其串联来降压。3.2.3 倒计时电路图图73.3 急通车电路 为了实现此功能，利用单片机中断达到目的。利用一个手动按钮开关接至单片机外部中断0，同时在软件设计时将其设位最高优先级。当有按键按下，四方全为红灯，同时将中断位置的PSW、AC

14、C进栈保护。当再按下按钮，将PSW、ACC出栈，回到原来的位置继续执行.电路图如图8。4 程序设计4.1 程序流程图如图9所示。图8开始初始化设定初值红灯倒计时倒计时完毕？黄灯闪5s绿灯倒计时倒计时完毕？黄灯闪5s结束手动按钮按下全红灯回中断图94.2 程序源代码 SECOND1 EQU 30H SECOND2 EQU 31H DBUF EQU 40H TEMP EQU 44H LED_G1 BIT P1.0 LED_Y1 BIT P1.1 LED_R1 BIT P1.2 LED_G2 BIT P1.5 LED_Y2 BIT P1.6 LED_R2 BIT P1.7 ORG 0000H LJM

15、P START ORG 0003H LJMP INTO0 ORG 0100HSTART:MOV TMOD,#01H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H CLR TF0 SETB TR0 SETB EX0 SETB PX0 SETB EALOOP:MOV R2,#20 MOV R3,#20 MOV SECOND1,#25 MOV SECOND2,#25 LCALL DISPLAY LCALL STATE1WAIT1:JNB TF0,WAIT1 CLR TF0 MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H DJNZ R2,WAIT1 MOV R2,#20 DEC SECO

16、ND1 DEC SECOND2 LCALL DISPLAY DJNZ R3,WAIT1 MOV R2,#5 MOV R3,#3 MOV R4,#4 MOV SECOND1,#5 MOV SECOND2,#5 LCALL DISPLAYWAIT2:LCALL STATE2 JNB TF0,WAIT2 CLR TF0 MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H DJNZ R4,WAIT2 CPL LED_G1 MOV R4,#4 DJNZ R2,WAIT2 MOV R2,#5 DEC SECOND1 DEC SECOND2 LCALL DISPLAY DJNZ R3,WAIT2 MOV

17、R2,#20 MOV R3,#2 MOV SECOND1,#2 MOV SECOND2,#2 LCALL DISPLAYWAIT3:LCALL STATE3 JNB TF0,WAIT3 CLR TF0 MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H DJNZ R2,WAIT3 MOV R2,#20 DEC SECOND1 DEC SECOND2 LCALL DISPLAY DJNZ R3,WAIT3 MOV R2,#20 MOV R3,#20 MOV SECOND1,#25 MOV SECOND2,#25 LCALL DISPLAYWAIT4:LCALL STATE4 JNB TF0,W

18、AIT4 CLR TF0 MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H DJNZ R2,WAIT4 MOV R2,#20 DEC SECOND1 DEC SECOND2 LCALL DISPLAY DJNZ R3,WAIT4 MOV R2,#5 MOV R4,#4 MOV R3,#3 MOV SECOND1,#5 MOV SECOND2,#5 LCALL DISPLAYWAIT5:LCALL STATE5 JNB TF0,WAIT5 CLR TF0 MOV TH0,#3CH MOV TL0.#0B0H DJNZ R4,WAIT5 CPL LED_G2 MOV R4,#4 DJNZ R2

19、,WAIT5 MOV R2,#5 DEC SECOND1 DEC SECOND2 LCALL DISPLAY DJNZ R3,WAIT5 MOV R2,#20 MOV R3,#2 MOV SECOND1,#2 MOV SECOND2,#2 LCALL DISPLAYWAIT6:LCALL STATE6 JNB TF0,WAIT6 CLR TF0 MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H DJNZ R2,WAIT6 MOV R2,#20 DEC SECOND1 DEC SECOND2 LCALL DISPLAY DJNZ D3,WAIT6 LJMP LOOPSTATE1:SETB L

20、ED_G1 CLR LED_Y1 CLR LED_R1 CLR LED_G2 CLR LED_Y2 SETB LED_R2 RETSTATE2:CLR LED_Y1 CLR LED_R1 CLR LED_G2 CLR LED_Y2 SETB LED_R2 RETSTATE3:CLR LED_G1 CLR LED_R1 CLR LED_G2 CLR LED_Y2 SETB LED_R2 SETB LED_Y1 RETSTATE4:CLR LED_G1 CLR LED_Y1 SETB LED_R1 SETB LED_G2 CLR LED_Y2 CLR LED_R2 RETSTATE5:CLR LE

21、D_G1 CLR LED_Y1 SETB LED_R1 CLR LED_Y2 CLR LED_R2 RETSTATE6:CLR LED_G1 CLR LED_Y1 SETB LED_R1 CLR LED_G2 CLR LED_R2 SETB LED_Y2 RETDISPLAY:MOV A,SECOND1 MOV B,#10 DIV AB MOV DBUF+3,A MOV A,B MOV DBUF+2,A MOV A,SECOND2 MOV B,#10 DIV AB MOV DBUF+1,A MOV A,B MOV DBUF,A MOV R0,#DBUF MOV R1,#TEMP MOV R7,#4DP10:MOV DPTR,#LEDMA