单片机应用课程设计报告

1、X0001长安大学单片机应用课程设计报告题目：十字路口交通路口控制科目：单片机应用课程设计姓名：学号：班级：指导老师：完成时间：目录1、设计目标 22、相关背景知识 33、系统的硬件设计 33.1、 电路框图设计 33.2、 系统的硬件组成及方案选择 43.2.2、 系统的方案选择 43.3、 参数计算及元器件选择 63.4、 择如表2 （元器件清单）所示 64、系统工作流程 65、系统仿真 85.1仿真的电路图 86、设计总体评价 117、收获和建议 118、附录 131、设计目标任务：利用单片机设计一个十字路口交通灯控制器要求：利用单片机的定时器产生秒信号，控制十字路口的红、绿、黄灯交替点

2、亮 和熄灭，并且用4只LED数码管显示十字路口两个方向的剩余时间。(1)东西向通行80秒，南北向通行60秒，缓冲时间3秒。(2) 能用按键设置两个方向的通行时间(绿、红灯点亮的时间)和暂缓通行时间(黄灯点亮的时间)。系统的工作应符合一般交通灯控制的要求。2、相关背景知识随着社会的飞速发展，城市交通问题日益凸显严重，尤其在城市街道的十 字交叉路口，频繁发生交通问题，为了保证交通秩序和行人安全，一般在每条 街上都有一组红、黄、绿交通信号灯。我国目前使用的信号灯具体含义如下：(l)绿灯亮时，允许车辆、行人通行，但转弯的车辆不准妨碍直行的车辆和 被放行的行人通行。2.1、 灯亮时，不准车辆、行人通行，

3、但已越过停止线的车辆和已进入人行 通道的行人，可以继续通行。2.2、 灯亮时，不准车辆、行人通行。2.3、 色箭头灯亮时，准许车辆按箭头所示方向通行。2.4、 灯闪烁时，车辆、行人须在确保安全的原则下通行。2.5、 转弯车辆和T形交叉口右边无人行横道的直行车辆，遇黄灯或红灯 时，在不妨碍被放行的车辆和行人通行的情况下可以通行。交通灯控制电路自动控制十字路口的红、黄、绿交通灯。交通灯通过状态 转换，指挥车辆行人通行，保证车辆行人的安全，实现十字路口交通管理自动 化。模拟交通信号控制下路口的交通情况，是用程序在模拟现实生活中十字路 口的交通情况，这样做是非常有实际意义的。在现实生活中，观察和调试一

4、个 路口的交通信号灯是要花要化很长的时间。如果将这个过程用程序来模拟，那 就可以节省大量的时间，同时通过改变程序的各种变量值，也可以更容易地反 映更多的在现实生活中不常发生的复杂情况。得到很多宝贵的数据，来指导现 实中交通系统的架设。2.6、 的硬件设计单片机设计交通灯控制系统，可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，当然，接入LED数码管就可以显示倒计时以提醒行使者，更具人性化。2.7、 电路框图设计电路的框图如图1所示：页脚内容3X0001按键控制电路红黄球信号灯AT89C51LED数码昴示:尸LED数码显示图1电路框图据此，本设计系统以51单片机为控制核心，单

5、片机上电后，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。2.8、 系统的硬件组成及方案选择该系统由AT89C51单片机、两位数共阴极数码管、按键和LED红黄绿构成。2.8.1、 中断系统：中断系统的作用主要是对外部或内部的终端请求进行管理与处理。AT89C51共有5个中断源，它们是两个外部事件中断INT0 (P3.2)和INT1 (P3.3)、两 个片内定时/计数器溢出中断TF0和TF1和片内用行口中断TI或RI,这几个中 断源由TCOM口 SCON5个特殊功能寄存器进行控制，其中5个中断源的程序入口 地址如表1所示。表1各中断源的中断处理

6、程序入口地址在耳J 丁 P中断源入口地址1外部事件中断INT00003H2定时/计数器T0溢出中断000BH3外部事件中断INT10013H4定时/计数器T1溢出中断001BH5串行口接收和发送中断0023H2.8.2、 系统的方案选择1)总体流程图(实现各种状态间的转换)东西红灯东西红灯，南北东西黄灯, 红灯东西绿灯，南北 红灯图2总体流程图2）工作原理由软件设置交通灯的初始时间，南北方向通行 80秒，东西方向通行60 秒，数码管采用动态显示，P0 口送字形码，P2 口送字位选通信号，通过单片机 的P1 口控制各种信号灯的燃亮与熄灭。采用中断方式实现按键的功能。不通分曲上，® &#

7、174;®一 缸盘一谎图4系统框图3）电路原理图他*Ai£l m4m,口班 K3 ,W.huofAin 何3PT” VAtH2MU FZ3rMi 工，Urz.Tr*.«FSIVKt *Tirw- ozTrn: pawn R3.<TDF3im raua'STTT1 ra.TTF<p-" fafj= 呐山前 HA>T£LIPir« HXVOP.EEN同 ELLJMn图5电路原理图2.9、 参数计算及元器件选择元器件选择如表2 （元器件清单）所示表2元器件清单名称个数备注AT89C51单片机1/7SEG-MPX2-

8、CC-BULE 码管2共阴极数码管按键3/LED红黄绿各4个/4、系统工作流程1 ）系统启动后，系统按程序给定的时间工作，即东西向通行60秒，南北向通行40秒，黄灯亮4秒。首先东西向通行，然后南北向通行，如此循环。2）通行时间的设置：当需要更改主、次干道的通行时间时，可以用设置 键、增加键、减少键”进行设置。第一次按“设置键”时，东西向的绿灯亮，东西向的 LED数码管显示当 前东西向的通行时间，并且按每秒 3次的频率闪烁（每秒钟亮3次暗3次）， 其余的信号指示灯和南北向的LED数码管熄灭，此时可以用“增加键”和“减 少键”来改变南北向的通行时间，每按一次键，数码管的显示时间增加1秒或减少1秒，

9、长按键（按下的时间超过1秒钟以上），则数码管显示的时间按每 秒钟增加或减少10的速度快速变化第二次按“设置键”时，东西向的黄灯亮，东西向的数码管显示当前东西 向黄灯的点亮时间，并且按每秒 3次的频率闪烁，其余的信号指示灯和南北向 的数码管熄灭，此时可以用“增加键”和“减少键”来改变东西向黄灯的点亮 时间。第三次按“设置键”时，南北向的绿灯亮，南北向的数码管显示当前 南北向绿灯的通行时间，并且按每秒 3次的频率闪烁，其余的信号指示灯和东 西向的数码管熄灭，此时可以用“增加键”和“减少键”来改变南北向绿灯的 通行时间。第四次按“设置键”时，南北向的黄灯亮，南北向的数码管显示当 前南北向黄灯的点亮时

10、间，并且按每秒 3次的频率闪烁，其余的信号指示灯和 东西向的数码管熄灭，此时可以用“增加键”和“减少键”来改变南北向黄灯 的点亮时间。第五次按“设置键”时，系统退出设置状态，回到交通信号灯状态，并且东西向先通行，南北向后通行。“设置键”的功能如表3所示。表3按键功能置次1数第1次第2次第3次第4次第5次调整内容东西向的 绿灯点亮 时间东西向的 黄灯点亮 时间南北向的 球灯点亮 时间南北向的 黄灯点亮 时间恢复交 通灯工 作状态调整范围099 秒09秒099 秒09秒图6主程序流程图图7中断T0流程图图8中断T1流程图5、系统仿真5.1仿真的电路图1）交通灯东西方向绿灯亮、南北方向红灯亮时仿真图

11、页脚内容9X0001图10页脚内容11BHB-hls-ES， 理工於 n-pr pri- rd1 G:wc wi 1, * rUx«i n xs MAX rzjafx>-i KlWa<“1加卜 P3in>» “MITT rj JiinF3CPliyTiFDZDCG Or2）交通灯东西方向黄灯亮、南北方向红灯亮时仿真图fJJFWTTPSSiTiP.T/1.1N; FH'ilM rz. i'.-ir-ci £1£ 0 ' LI小KH 应© HI!: £景£案- u n c n UE3LA

12、1IM ,白 T： £5L"U P3«1r ftW0?TIMI IIIL毛卡皿* BLvyElImHWREH 帕9 15x0. KMiU 一 隔X00013）交通灯东西方向红灯亮、南北方向绿灯亮时仿真图页脚内容17pc 加 PC，间I FU总龌 HJW3 ，4iX rcs»w FC4Wpi肝口 邙3 r»ra rzj;fPTT, 3 4 T3JEFn.W39wcrm t图114）交通灯东西方向红灯亮、南北方向黄灯亮时仿真图- irr"-ii ! a,anwt!r3.*nu.igrTT PTEW4RB, OjlW|E-心-iHfhiil

13、ii图12AEFT dijuirn5）按下按键，调节绿灯时间至95秒 n n UA0-,T.二PTWi.flratfw UflHJ工图136、设计总体评价本系统就是充分利用了 AT89C51芯片的I/O引角。系统采用MSC-51系列单 片机为中心器件来设计交通灯控制器，实现了通过单片机芯片的P0 口控制红、黄、绿灯的点亮与熄灭；P1和P2 口外接数码管倒计时显示各个信号灯的时 问。系统设计简便、实用性强、操作简单、程序设计简便。系统的不足之处不 能控制车的左、右转以及自动根据车流改变红绿灯时间等。这是由本身的地理 位置以及车流量情况所定，如果有需要可以设计扩充原系统来实现。7、收获和建议本次课

14、程设计，是在结束了相关理论知识与实验的学习后进行的，是对理 论知识和实验的综合和提高。理论知识的学习是为更好的解决实际问题。通过 本次课程设计，我充分意识到自己所学的东西还是非常有限的，不过通过设 计，还是学到了一些书本上没有学到的东西，为自己以后的学习起了很大的帮 助，在这个过程中，我真切的感到了，我又知道了很多，同时也掌握了很多以 后在工作和生活中能真正用到的很多东西。其次，通过这本次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只 有理论知识是远远不够的，唯有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论 中得出结论，才能真正提高我们自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中，难免会遇

15、到过各种各样的问题，例如自己知识的很多漏洞，对以 前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，实践经验比较缺乏，理论 联系实际的能力还待急需提高。此次课程设计之后，我一定把以前所学过的知 识重新温故。我觉得类似这种课程设计的实践真的不错，通过这些项目练习，我的自学 能力和解决实际问题的能力得到了提高，可以说是对综合素质全面提升，我想 这也是我们上大学应该真正学到的。最后，感谢老师对我们的教导，使我学习了理论知识，打下了坚实的理论 基础，才得以将其应用到此次课程设计中来完成它。参考文献11段晨东.单片机原理及接口技术.北京：清华大学出版社，2013。21霍孟友.单片机原理及接口技术.北京：机械

16、工业出版社，2004。【3】裘雪红.微型计算机原理与接口技术.西安电子科技大学出版社， 2007。【4】张毅刚.单片机原理及接口技术.北京：高等教育出版社，2004。【5】刘娟.单片机C语言与PROTUES真技能实训.中国电力出版社， 20100【6】张靖武.单片机系统的PROTEUS计与仿真.电子工业出版社,20078、附录程序如下所示：#include "at89x51.h"#include "control.h"/用于显控制数码管示的 函数int EWNowCount;/东西向的显示秒数int NSNowCount;/南北向德显示秒数int tem

17、p ;/ 临时变量，用以判断路灯转换条件及赋给 count的值unsigned int num;/计时次数，每4000次为一秒unsigned char delay_time;/控制闪烁的延时一unsigned char edit;/可设置红绿灯初始值unsigned char setClicks;保存set键的按下 次数unsigned char FlashChange;/东西向与南北向计 时器转换char add;/加或者减后的值int EWGreenDef = 80 ;/东西向的默认值int EWYellowDef = 3 ;int EWRedDef =63int NSGreenDef=

18、 60 ;/南北向的默认值int NSYellowDef = 3;int NSRedDef = 83 ;int EWGreen;int EWYellow;/定义六个变量，用来读秒int EWRed;int NSGreen;int NSYellow;int NSRed ;int Sum1 ;/ EWGreenDef +EWYellowDef+ EWRedDefint Sum2 ;/EWGreenDef+EWYellowDefint Sum3 ;/ NSGreenDef+NSRedDefunsigned char n;/用其值来判断是否为长按键void T0_INT(void) interrupt

19、1/*定时器T0,控制红绿灯的 转换*/num+;Sumi = EWGreenDef +EWYellowDef+ EWRedDef;Sum2 =EWGreenDef+EWYellowDef;Sum3 = NSGreenDef+NSRedDef ;if( num =4000 )/*1s = 0.25ms *4000 */if(temp<=EWGreenDef)/*东西向绿灯读秒*/EWNowCount = EWGreen;EWGreenLight();EWGreen-;if(temp<=NSRedDef)/*南北向红灯灯读秒*/NSNowCount = NSRed;NSRedLigh

20、t();NSRed-;if(temp<=Sum2 && temp>EWGreenDef) /* 东西 向黄灯读秒*/EWNowCount = EWYellow;EWYellowLight();EWYellow-;if(temp<=Sum3 && temp>NSRedDef)/*南北向绿灯读秒*/NSNowCount = NSGreen;NSGreenLight();NSGreen-;if(temp<=Sum1+2 && temp > Sum2)/*东西向红灯读秒*/EWNowCount = EWRed;EWRe

21、dLight();EWRed-;if(temp<=Sum1+2 && temp > Sum3)/*南北向黄灯读秒*/X0001NSNowCount = NSYellow;NSYellowLight();NSYellow-;if(EWGreen<0) EWGreen = EWGreenDef;/*重新装载初值*/if(EWYellow<0) EWYellow = EWYellowDef;if(EWRed<0) EWRed = EWRedDef;if(NSGreen<0) NSGreen = NSGreenDef;if(NSYellow<0

22、) NSYellow = NSYellowDef;if(NSRed<0) NSRed = NSRedDef;temp+;if(temp>Sum1) temp=0；num=0;void T1_INT(void) interrupt3/* 定时器T1,控制长按键*/if(P0_1=0 11P0_0=0) n+;if(P0_1=1 && P0_0=1)n=0;unsigned char getKey(void) /* 判断哪个键被按下，并返回键值*/unsigned char key ;if(P0_0 = 0 11P0_1=0 11P3_3=0)delay_ms(10);

23、if(P0_0=0)/* add 键 */key=2;while(!P0_0);if(n<100) add+;if(n>100)add=add+10;if(add>=99) add=99;if(P0_1=0)/* decrease 键 */key=3;TR1 = 1;while(!P0_1);if(n<100) add-;if(n>100)add=add-10;if(add<=0) add = 0;if(P3_3=0)/* set 键 */while(!P3_3) ;key = 1 ;setClicks+;else key=0;/*无键按下*/return

24、key;void run(void)/*根据键值，实现相 应的功能(设置，加或减)*/unsigned char key = getKey();/* 获取键值*/switch(key)case 0:/* 无按键按 下*/页胭内容16if(edit=0)X0001delay_time = 0;break;case 1:/* 按下设置键*/edit = 1;/*将交通灯状态置为可修改状态*/if(edit=1)delay_time = 150;switch(setClicks)/* 设置键按下的次数*/case 1:/*按下1次设置东西向通行时间*/TR0 = 0 ;/*关闭计时器T0*/EWGr

25、eenLight();/*东西向绿灯亮*/NSTurnOff();/南北向全灭add = EWGreen ;EWNowCount = add ;FlashChange = 1;/*关闭南北向计时牌*/break;case 2:/*按下2次设置东西向黄灯时间*/EWYellowLight();NSTurnOff();add = EWYellow;EWNowCount = add ;FlashChange = 1;break;页脚容17X0001/*按下3次设置南北向通 行时间*/add = NSGreen;case 5:/*按下5次退出设置状态*/页内容19NSGreenLight();EWTu

26、rnOff();EWNowCount = add ;FlashChange = 2;/*关闭东西向计时牌*/break;case 3:/*按下4次设置南北向黄 灯时间*/NSYellowLight();EWTurnOff();add = 0 ;add = NSYellow;EWNowCount = add ;FlashChange = 2;break;EWRedDef = NSGreenDef + NSYellowDef ;/*设置东西向红灯的默认 值*/NSRedDef = EWGreenDef + EWYellowDef ;/*设置南北向红灯的默认值*/EWRed = EWRedDef ;

27、NSRed = NSRedDef ;TR0 = 1 ;/*打开计时器T0 */add = 0 delay_time = 0;FlashChange = 0;/*打开两个方向的计时牌*/edit = 0;setClicks = 0;if(add>9) add = 9;/*黄灯设置不能超过9 */break;break;case 2:/* 按下add键进行的键处理*/if(edit=1)if(setClicks=1)/* 按1下set 键 */EWGreenDef = add;/*加载当前的时间*/EWGreen = EWGreenDef;EWNowCount = EWGreen ;if(s

28、etClicks=2)/* 按2下set键*/EWYellowDef = add ;EWYellow = EWYellowDef;/*加载当前的时间*/EWNowCount = EWYellow ;if(setClicks=3)/*按3下 set 键 */NSGreenDef = add;NSGreen = NSGreenDef;NSNowCount = NSGreen ;if(setClicks=4)/*按4下 set 键 */if(add>9) add = 9;NSYellowDef = add ;NSYellow = NSYellowDef ;NSNowCount = NSYell

29、ow ;if(setClicks=2)if(add>9) add = 9;else if(!edit)/*在非修改状态 下，不闪烁*/delay_time = 0;break;case 3:/*按下decrease键进行的键处理，原理同 add */if(edit=1)if(setClicks=1)EWGreenDef = add;EWNowCount = EWGreen ;EWGreen = EWGreenDef;EWYellowDef = add ;EWYellow = EWYellowDef;EWNowCount = EWYellow ;if(setClicks=3)NSGreen

30、Def = add;NSGreen = NSGreenDef;NSNowCount = NSGreen ;if(setClicks=4)if(add>9) add = 9;NSYellowDef = add ;NSYellow = NSYellowDef ;X0001NSNowCount = NSYellow ;else if(!edit)delay_time = 0; break;void main()TMOD = 0x22;/*计时器T0和T1,且都用方式2 */TH0 = 6;/*0.25ms */TR0=1;/*开定时器ET0=1;TH1 = 6;/*0.25ms */ET1=1

31、;EA=1;/* 开中断*/EWGreen = EWGreenDef;EWYellow = EWYellowDef;EWRed = EWRedDef;NSGreen = NSGreenDef;NSYellow = NSYellowDef;NSRed = NSRedDef;while(1)run();switch(FlashChange)/*选择数码管显示的状态(同时显示或只显示其中一个) */case 0:EWDispControl(EWNowCount,delay_ time);NSDispControl(NSNowCount, delay_time);页脚内容27*/break;case

32、1:EWDispControl(EWNowCount, delay_time);break;case 2:NSDispControl(NSNowCount, delay_time);break;Control.hunsigned char led= 0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, /040x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f /59;void delay_ms(unsigned int a)/延时a msunsigned int i;while(a->0)1 = 70;while(i-> 0);void EWdispHigh(unsigned char