单片机交通灯课程设计交通信号灯设计

第9页共9页单片机交通灯课程设计交通信号灯设计课程设计课程名称：交通信号灯设计学院：专业：测控技术与仪器姓名：学号：年级：任课老师：2023年X月X日目录一、【摘要】：^p1二、任务分析^p与设计思路2三、总体设计3四、详细设计41、设计电路42、交通灯连接电路43、倒计时电路54、仿真电路及效果图65、元件清单76、软件框图87、程序及其清单9五、调试与运行11六、参考资料及【参考文献】：^p11七、心得体会12一、【摘要】：^p在日常生活中，交通灯作为管理交通、调协车辆的一个便捷的手段，起着很大的作用。各种交通工具、行人都要根据交通灯的变化来决定是否前行，通行的时间的规定协调了它们的步伐，极大的减少了由于交通混乱引起的各种事故的发生。因此，一个完善的交通系统中，交通灯是必不可少的设备，一个完善的交通灯程序会更有效的管理当前道路中出现的实际情况，使车辆、行人的行进变得更顺畅、更和谐。随着我国国民经济的快速开展，我国机动车辆开展迅速，而城镇道路建立由于历史等各种原因相对滞后，交通拥挤和堵塞现象时常出现。如何利用当今计算机和自动控制技术，有效地疏导交通，进步城镇交通路口的通行才能，减少交通事故是很值得研究的一个课题。目前，国内的交通灯一般设在十字路口，在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯加上一个倒计时的显示器来控制行车。二、任务分析^p与设计思路1、任务分析^p：本次设计要求：运用所学单片机原理、模拟和数字电路等方面的知识，设计出一台交通信号灯，模拟路口交通信号。交通灯要求如下：1〕交通信号灯可以控制东西、南北两个方向的交通，红绿黄灯用对应颜色的发光二极管代替；2〕用四个2位数码管分别显示东、南、西、北方向的通行时间，东西或南北通行时间为25秒，红绿灯切换中间黄灯闪烁5秒。目前，我们接触到的交通灯都位于十字路口，假设实际情况为东西南北走向的十字路口，如下列图：东西南北各三盏灯，每三盏分别为红、黄、绿三种颜色，总共十二盏灯，而实际情况下，东西方向灯亮灭一致，南北方向灯亮灭一致，故只需要按东西为一组，南北为一组，两组交织亮灭来设计控制系统，即可到达交通灯系统的控制目的。根据以上分析^p那么只需要控制东南或者西北六盏灯亮灭规律就能实现控制，另外两组对应一致就行了。根据设计要求，要求东西或者南北通行25秒，红绿灯切换中间黄灯闪烁5秒。那么要求绿灯亮放行，放行线，绿灯持续亮〔通行时间〕25秒，黄灯亮〔警告提醒时间〕5秒，红灯亮制止通行，制止线，为了简化设计，也为25秒。切换过程东西南北均为黄灯闪烁。2、设计思路基于完成以上任务分析^p，结合所学有关知识，尤其是本学期所学关于单片机的中断系统和定时/计数器的相关知识及应用，我们知道对于红、绿、黄两组各三盏灯的控制，可以通过把这六盏灯分别接到单片机的六个输出引脚，假设用P1口进展输出，那么分配如下：AT89C51P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5L1L2L3L4L5L6(东西红)〔东西黄〕〔东西绿〕(南北红)〔南北黄〕〔南北绿〕LED显示分布通过对P1口P0~P5编程从而实现控制。而时间的各盏灯的熄灭时间的延时情况，那么用定时/计数和中断结合应用实现控制。而输出的时间显示那么每个方向分别用两个发光二极管显示，十位接在P0口，个位接在P2口，对P0口P2口编程即可实现控制。三、总体设计1、单片机内部资分布图：2、硬件原理框图：交通灯AT89C51时钟电路LED数码管振荡电路上电复位电路3、软件构造图：3、软件构造框图：主程序显示子程序调用实现功能模块4、软硬件分工硬件实现实物连接，软件与硬件连接相对应，通过编写程序，使硬件实现期望的功能。说的形象些，软件相当于其内在本质功能，而硬件是将该功能表现出来，让人们可见罢了。三、详细设计本设计使用的单片机为AT89C51。AT89C51是带有4K字节闪存的低电压高性能微处理器。其主要特性：与MCS-51兼容·4K字节可编程FLASH存储器·寿命：1000写/擦循环·数据保存时间：10年·全静态工作：0Hz-24MHz·三级程序存储器锁定·128×8位内部RAM·32可编程I/O线·两个16位定时器/计数器·5个中断·可编程串行通道·低功耗的闲置和掉电形式·片内振荡器和时钟电路。1、设计电路：设计电路主要由两局部组成，一局部为P1口与十二个发光二极管连接电路，另一局部是P0、P2口与八个七段显示器相连的电路，下面分别详细说明。2、交通灯电路：设计中采用发光二极管作为交通灯来使用，单片机的I/O接口直接和交通灯〔发光二极管〕连接。在十字路口的四组红、黄、绿三色交通灯中，东西方向道路上的两组同色灯连接在一起，南北方向道路上的两组同色的灯也彼此连接在，受单片机P1.0~P1.5控制。单片机的I/O接口与交通灯电路的详细连接方式为：P1.0~P1.2分别接东西方向的红、黄、绿共6个放光二极管，P1.3~P1.5分别接南北方向的红、黄、绿共6个发光二极管。12个发光二极管采用了共阳极的连接方式，因此I/O口输出低电平时，与之相连的发光二极管会亮，I/O口输出高电平时，相应的发光二极管会灭。交通灯电路如下图3、倒计时显示电路：该显示装置选用七段数码管来显示交通灯转换的剩余时间，根据控制要求，每个路口需要两个数码管，这样四个路口就要求八个数码管。有序AT89C51单片机的I/O作为输出时，具有较强吸收电流才能，因此我们可以选用共阳型数码管，这样由单片机的I/O就可以直接驱动，从而简化硬件电路的设计。四个路口倒计时显示被置在同一时刻显示一样的数字，期中P0口用来显示时间的十位，P2口用来显示时间的个位。电路如下列图所示4、仿真电路及效果图：〔1〕仿真电路：〔2〕仿真效果：5、元件清单：名称件数参数选择理由电阻810K限流，以免烧坏数码管发光二极管123色便于仿真显示AT89C5114K闪存低电压，高性能八位微处理器七段显示数码管8常用数字显示，便于仿真开关3特殊情况使用6、软件框图〔1〕主程序流程图：3、调试完灯的显示后，从0100H开场连续运行，观察数码管显示的是否正常，假如不正常，那么运用单步运行或断点运行进展分析^p和调试，直至满足要求。4、整体运行，观察灯显示和时间显示是否都符合要求，假如不符合，那么再调试。直至满足要求。六、设计资料及【参考文献】：^p1．高惠芳．单片机原理与应用技术．科学出版社，2023.42．胡汉才．单片机原理及其接口技术．清华大学出版社，20233．吴飞青等．单片机原理与应用理论指导．机械工业出版社2023.24．Proteus帮助文档5．KeilC51帮助文档七、心得体会通过一个星期的交通灯课程设计，我对单片机相关知识有了更深的理解。对于管脚及相关的控制存放器，有了更进一步的稳固和理解，尤其是I/O口的实用及编程，相当于重新细细复习了一遍。特别对protues软件画电路图及仿真的过程，我几乎是从零开场学习并使用的。说到这里，得感谢小组里同学们的指导，同时也幸好大家都很繁忙，让我有更多的独立探究学习和考虑的空间，将这些东西变成自己的。这次课程设计的任务是通过单片机的I/O口来控制交通灯。主要完成两大项任务，第一就是硬件连接图；第二是编写相应的程序来实现硬件功能。看似简单，实际上需要过硬的知识作为根底，平时看看书考试那样的过程，是难以完成这样的任务的。这次设计过程中，遇到了很多棘手的问题，很多东西，动起手来束手无策，大多都只得先通过查阅资料或者参考别人做类似课题，才能自己动手设计画图，编程调试。过程中还错误不少，就这个程序吧，我写了改，改了写，花了很长时间。还有就是protues软件仿真原来及整个过程，虽然并不太难，但是我是通过这次才真正弄明白的。通过这次课程设计，关于单片机的知识深化