单片机课程设计——交通灯控制系统设计

1、单片机课程设计报告交通灯控制系统的设计摘要本设计针对交通灯系统，由单片机AT89C51(物理用AT89S52)、键盘、发光二极管显示器和交通灯演示系统组成。单片机是一个完整的微型计算机，它把微型计算机的所有功能部件集成在一个芯片上。AT89C51是一组高性能兼容单片机MC-51的子系列。AT89C51是一款低功耗、高性能的CMOS 8位单片机。它有40个引脚，包含4KB闪存和128B内存。这是一个全双工串行端口，可以通过常规和在线编程。在本设计中，数码管的选通方式是动态显示，每个数字都是分时轮流开启和显示的。复位电路使用上电按钮来复位电平，时钟电路使用内部时钟产生方法。特殊情况下，采用中断处理

2、，中断处理程序采用状态查询和引脚扫描，相应情况已经处理。通过电路硬件设计和程序调试，可以获得理想的实验结果。该系统包括人行道、左转、右转和基本交通灯的功能。具体功能是，如果道路A和道路B上的车辆都需要通过，它们将依次被释放。a通道释放25秒，b通道释放20秒。当一条路上有一辆车而另一条路上没有车时，交通灯控制系统可以立即让车道通过。当应急车辆需要通过时，系统应能禁止普通车辆通过，在甲、乙车道设红灯，应急车辆由K2开关模拟。当绿灯变成红灯时，黄灯亮1秒钟。除了基本的交通灯功能外，该系统还具有倒计时、时间设置、紧急处理、不同时段信号灯点亮时间的调整以及根据具体情况进行手动控制的功能。内容1引言-1

3、-1.1交通灯的重要作用-1-1.2交通灯系统的特性-1-2总体系统方案和硬件设计-2-2.1原理框图-2-2.2设计功能-2-2.3交通灯控制系统各部分的硬件组成-2-2.3.1重置第2部分-2.3.2时钟电路第3部分-2.3.3交叉指示灯第3部分-2.3.4显示部分-3-2.4组件列表-4-3软件设计-5-3.1交通灯控制系统软件流程图和程序分析-5-3.1.1主程序流程图和程序模型设计-5-3 . 1 . 2 NT0中断服务程序流程图和程序模型设计-6-3.2十字路口指示灯部分-7-3.3显示部分-7-4.Proteus软件模拟-8-5课程设计经验-9-参考文献-10-附件1:源代码.-

4、13-附件2:系统示意图201概述本设计基于单片机交通灯的原理。随着车辆的增加，交通灯在现代道路交通中发挥着越来越重要的作用。要解决这些问题，就要提高交通管理水平，合理利用现有交通设施，充分发挥其功能，提高交通效率，促进和谐交通的建立。1.1交通灯的重要作用交通灯在城市交通中起着重要的作用，它与人们的日常生活密切相关，是人们出行的安全保障。如今，随着人们生活水平的提高，对交通控制提出了更高的要求，因此有必要提供一种可靠、安全、方便的多功能交通灯控制系统。本设计在掌握单片机原理及其应用技术的基础上，综合运用单片机原理、微机原理、微机接口技术和proteus软件的知识，设计了一种由AT89C51单

5、片机控制的交通灯控制电路。它可以方便地控制交通灯，使交通更加和谐。1.2交通灯系统的特点该系统结构简单，操作方便。能实现自动控制，具有一定的智能性；这对优化城市交通具有一定的意义。在这个设计中，每个任务被细分和打包，以保持每个任务相对独立。它能有效地改进程序结构，便于模块化处理，时间调整和紧急处理单片机AT89C51数据信号led分段显示段代码重接电路电路振荡电路芯片选择红绿灯图(1)系统原理框图根据设计功能和要求，我们可以得到如图(1)所示的系统原理框图。2.2设计功能1.完成交通灯的基本功能，并根据实际情况控制红、黄、绿交通灯的开关。工作流程如下：绿、黄、红三种颜色在不同时间段开启，计时电

6、路以秒为单位递减计数，计数为0时切换，计时时间可通过发光二极管数码管显示(根据交通规则)；2.红、黄、绿三种交通信号灯的启闭时间可以调节；3.如果出现异常交通情况，您可以通过按下按钮来处理当前的紧急状态；4.用发光二极管数码管显示红灯或绿灯的剩余时间；5.通过按键设置红灯和绿灯亮起的总时间；6.控制东西方向和南北方向的红、黄、绿交通灯的开关；7.夜间控制功能，按下按钮进入夜间模式，黄灯闪烁；8.控制系统的原理图和接线图由PROTEL、PROTEUS等专用绘图软件绘制。2.3交通灯控制系统各部分的硬件组成2.3.1复位部分复位电路采用上电按钮电平复位，是上电复位和按钮复位的结合。当振荡频率为6兆

7、赫时，电容为22uf，电阻为1K，电阻约为200。上电时，复位端(RST/Vpd)的电位与Vcc相同。随着充电电路电流的减小，RST/Vpd的电位最终下降到0V。当按下按钮时，电源Vcc通过电阻R加到单片机的复位端RST/Vpd，实现复位。电路连接图如图(2):所示。复位电路(2)2.3.2时钟电路部分该系统采用内部时钟产生模式：陶瓷谐振器跨接在和两端，与内部反相器形成稳定的自激振荡器。晶体振荡器采用12兆赫的振荡频率和两个30Pf陶瓷电容C1和C2，两个电阻对频率有微调作用。电路如图(3)所示一种时钟电路(3)2.3.3交叉指示灯部分十二个红色、黄色和绿色的发光二极管分为四组，代表十字路口的

8、交通灯(电路图中的两组)。每组控制一个交叉点，具体时间顺序如表1:所示表1:方向灯的颜色东西北方和南方红灯54黄灯11准许342.3.4显示部分图(4)显示了该器件四合一共用阴极数码管分别显示南北灯和东西灯的剩余时间。芯片选择部分和数字段显示部分分别连接到单片机引脚的P2端口和P0端口。普通阴极数码管的具体引脚分布位置见图(4)。2.4组件列表见表2:设备名称型号尺寸量单片微型计算机AT89S521晶体振荡器12兆赫1led分段显示四关节阴1电解电容22uF1陶瓷电容器30pF2排除4701抵抗4701发光二极管红色4黄色4绿色的4转换按钮类型43软件设计开始初始化AT89C52东西方向的红灯

9、亮，南北方向的绿灯亮，延迟南北方向的剩余时间是1S？东西方向的红灯亮了，南北方向的黄灯亮了，延迟了南北方向的剩余时间是0S？东西方向绿灯，南北方向红灯，延时东西方向的剩余时间是1S？东西方向的黄灯闪烁，南北方向的红灯亮起，延时东西方向剩余时间0S？图(5)主程序流程图3.1交通灯控制系统软件流程图和程序分析3.1.1主程序流程图和程序模块的设计交通信号控制系统四中的工作状态如图(5)所示(以南北方向的交通灯为例):(1)东西车道红灯，南北车道绿灯。这意味着东西车道的车辆禁止通行，南北车道的车辆允许通行。(3)东西车道绿灯，南北车道红灯。这意味着东西向的车道可以通行，南北向的车道禁止车辆通行。当

10、绿灯亮一段时间后，控制器发出一个状态转换信号，进入下一个工作状态。(4)东西车道黄灯闪烁，南北车道红灯闪烁。这意味着南北向车道禁止通行，东西向车道通过限制停车线的车辆停止通行，通过停车线的车辆继续通行。当黄灯闪烁指定时间间隔时，控制器发出状态转换信号，系统转换到第一工作状态。3 . 1 . 2 int 0中断服务程序流程图和程序模型的设计开始初始化T0P3.2=0？P2.4=0？东、西、北、南方向的灯都是红色的P2.5=0？P2.6=0？中断返回东西向加1S南北方向负1S图(6)中断服务流程图INT0连接到K2，另一端接地。按K2，所有的四个方向都是红色的，也就是说，所有的四个通道都不能对交通

11、开放。这是紧急情况，但是救护车等特殊车辆可以通过。K0连接到AT89C52的引脚25。K1接P2.5，K3接P2.6，K2接P3.2在按K2的前提下，按按K0，如果3秒内没有按键，交通灯将恢复正常。50毫秒中断计算方法(适用于12兆赫晶体振荡器):T0的初始计数值：X0=M-计数值2=M-Tc/TP=M-(Tcfosc)/12=65536-(50m S1 MHz/12)=1553615535=3CB0H4E.0H单元存储3s时钟控制标志，4F.0H单元存储1s控制标志。4D.0单元存储0.5秒的控制标志位60H和61H单元分别存储1和3的中断时间。当单位值为零时，分别表示1和3。将4E.0H单

12、位和4F.0H单位设置为1，1，62H单位用于产生0.5秒。由于采用工作模式1，每次中断后，计数初始值必须重新载入中断程序。3.2十字路口指示灯部分P1端口作为输出端口，P1.0至P1.5端口分别用于控制东、西、北、南灯的低照度。具体端口功能如下：P1.0控制东、西红灯的开关P1.1控制东西向绿灯的开启和关闭P1.2控制黄灯的开关P1.3控制南北方向红灯的开关P1.4控制南北绿灯的开关P1.5控制南北黄灯的开启和关闭对于具体的程序，让我们以点亮东、西、红灯、东、南、北绿灯为例。号，0EEH。其余部分根据不同的硬件修改#0EEH的值。3.3显示部分四合一共用阴极数码管的芯片选择部分由P2.0至P

13、2.3提供，代码段部分由P0.0至p0.6控制.其中，P2.0控制东西剩余时间10位数字的显示，P2.1控制东西剩余时间1位数字的显示，P2.2控制南北剩余时间10位数字的显示，P2.3控制南北剩余时间1位数字的显示。P0.0至P0.7分别控制点亮的数字段的A至H段。通过查找公共阴极数字段码表，它们的值被发送到端口P0，并与端口P2.0至P2.3结合，可以显示不同方向上不同数字的各种值。例如，显示剩余时间的十位程序如下：MOVP2，#0FEH选择十位数节目MOV P0，向P0端口发送段代码的程序4.Proteus软件模拟根据设计要求和以上框图，我们可以得到交通灯控制系统各过程的仿真图，如下图所

14、示图(7)紧急情况下图(8)在东西方向变成黄色，在南北方向是禁止的图(9)南北向开放，东西向禁止通行图(10)南北方向禁止通行，东西方向允许通行5 .课程设计经验交通灯系统以单片机89C52芯片为核心部件，根据实际交通流量设定和控制红灯和绿灯的点亮时间，实现交通控制。本课程设计使我对单片机的工作原理有了更深的了解，如对复位电路和晶振电路的了解。我深深理解微控制器的价值在于它对输入输出端口的灵活使用和它不断变化的程序。在本设计中，我们使用输入输出端口驱动数码管并连接外部开关。在我以前的学习中，我已经掌握了许多令人困惑的知识点。模拟实验不仅锻炼了自己的实践能力，而且真正认识到了理论联系实际的重要性，体会到了失败和成功的滋味，受益匪浅。同时，当我焊接单片电路板时，我在生产中变得更加熟练。经过不断的测试，我的灯终于亮了。当我看到我自己做的板子时，我的心非常激动。同时，我也意识到我的知识不足，例如，有时我不能正确理解和合理使用中断程序，这将是我今后努力改进的一个方面。参考1。单片机原理与应用技术于发山，中国矿业大学出版社总编辑，20072。微型计算机控制技术赖寿红，机械工业出版社主编，2002