模拟交通信号灯

1、项目名称：模拟交通信号灯申报者信息:（队员1：李晓 男 1992年9月1日 通信工程学院 通信工程大二 52112113 2546123295（队员2：王广聪 男 1991年 12月9日 通信工程学院 通信工程 大二 52112119 1311328021）（队员3： 曾媛 女 1992年9月28日 通信工程学院 通信工程大二 52112129 884388098）作品类别：自动控制类 一、 引言：交通的发达，标志着城市的发达，相对交通的管理则显得越来越重要。对于复杂的城市交通系统

2、，为了确保安全，保证正常的交通秩序，十字路口的信号控制必需按照一定的规律变化，以便于车辆行人能顺利地通过十字路口。考虑到单片机具有物美价廉、功能强、使用方便灵活、可靠性高等特点，拟采用MCS - 51系列的单片机来实现十字路口交通信号灯的控制。 正常情况下，十字路口的红绿灯应交替变换， 以下设计中，用发光二极管来模拟信号灯，要求使用 8052定时器/ 计数器0作为定时器，假设东西为主干道，其通车时间为50S,南北为支干道，其通车时间为30 s ，要求对通行时间进行倒计时，从P1 口输出，以此来实现十字路口交通灯的指示功能。交通灯在安全行车过程中起着十分重要的作用, 现在交通灯一般设在十字路口,

3、 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计时器来控制行车, 对于一般情况下的安全行车、车辆分流发挥着作用,根据行车过程中出现的实际情况, 如何全面有效地利用交通灯指示交通情况,我们尝试用单片机来控制交通灯, 在软、硬件方面采取一些改进措施, 使交通灯在控制中灵活而有效二、 方案选择、方案确定。方案一：由普通的数字电路集成芯片组成。这种方案的特点是：硬件设计思路简单，但用元件多，电路比较复杂，焊接调试容易出错，而且不利于智能控制，调试时间电路复杂。方案二：应用 CPLD 器件。采用 CPLD 器件设计起来结构清晰，各个模块从硬件上设计起来相对简单，控制与显示模块间的连接也

4、会比较方便，但是考虑到成本，EDA在功能扩展上比较受限制，而且 EDA 占用的资源也相对多一些，从成本上来讲，用 CPLD 器件来设计没有什么优势。 方案三：应用单片机。单片机有丰富的中断源，方便本实验的时间调试，它的准确度相当高，并且 C 语言和汇编兼容的编程环境也很方便来实现一些调用。I/O 口功能也比较强大，方便使用，方便对设计进行扩展，使设计更加完善，成本也相对低一些，虽然在控制与显示的结合上有些复杂，但和前者相比用单片机设计还是比较可行的，另外，采用单片机控制，可提高电路的稳定性和可靠性，硬件电路比较简单，主要用软件控制，控制方式灵活多样，能满足不同情况下的需求。所以本次我们的设计就

5、是用单片机来辅助完成的。三、 理论分析与方案设计（一） 设计一个交通信号灯控制器，由一条东西主干道和南北支干道会合成十字路口，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，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁止线外。（二） 主干道允许通行的时间为45秒，另外支干道允许通行的时间为25秒。主干道亮绿灯，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。设立45秒、30秒倒计时、显示电路。（三） 每次由绿灯到红灯的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡，使行驶中的车辆有时间停到禁行线外，这样一来主支干道亮红灯的时间便都增加了5秒，即主干道红灯30秒，支干道红灯50秒，另外在亮黄灯时设立5

6、秒倒计时、显示电路。（四） 整体设计思路：作为一个交叉路口交通信号灯控制器，其东西、南北两个方向除了设置红、黄、绿3盏信号灯指示是否允许通行外，还设有数码管以倒计时方式显示 每条路允许通行或禁止通行的时间。东西、南北两个方向各种信号灯的亮、灭时间能非常方便地进行设置和修改，使控制器既可用于两方向通行时间相同的普通交叉路口，也可通过参数的设置或修改用于通行时间不同的主辅路口。正常运行时，交通等亮灯的状态转换如表所示。不断循环，黄灯用于亮红灯前进行缓冲，提示该方向即将禁行。（五） 交通灯控制系统状态表状态主干道支干道时间S0绿灯亮，允许通行红灯亮，禁止通行45秒S1黄灯亮，停车红灯亮，禁止通行5秒

7、S2红灯亮，禁止通行绿灯亮，允许通行25秒S3红灯亮，禁止通行黄灯亮，停车5秒（六） 程序流程图四、 元件列表名称数量元件说明单片机最小系统板一个主体为89C52型单片机发光二极管12个红色，黄色，绿色各4个一位LED数字显示器4个分段式数字显示器（共阳极）电阻12个510欧，39欧74ls021个或非门驱动数码管五、系统设计 （一）系统的组成 本设计利用单片机最小系统设计交通控制器。主要元器件是单片机 89c52， 由它控制车辆通行时显与交通信号显示控制。主要由单片机、时间显示电路、信号灯控制五部分组成。各部分关系如下图。（二）部分电路设计 1、时间显示电路 在单片机应用系统中通常使用由四个

8、LED 器件组成的七段LED显示器，其中四个LED 构成七笔字形，如图 所示，其接法共有两种：共阴极与共阳极，前者是输入高电平有效（LED 发光），后者是输入低电平有效。其工作原理是：控制其中各段 LED 的亮与暗即可显示出相应的数字、字母或符号。在这里我们用的是共阳极数码管，采用动态显示。2、89C52单片机 89C52提供以下标准功能：8K字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM,32个I/O线，3个16位定时/计时器，一个6向量两极中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，89C52可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的

9、工作，但允许RAM,定时/计时器，串行通信口及终端系统继续工作，掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。其管脚如图所示：3、时钟定时控制部件由于STC89c52单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大电路，此放大器的输入和输出端分别是引脚XTAL1和XTAL2，在两引脚外接时钟源可构成时钟电路，该电路采用的是内部方式，如图所示：在这里我们用的是单片机最小系统板，时钟电路已经焊上，我们用的晶振器是12MHZ。4、上电自动复位电路复位电路有两种，一种是上电自动复位，另一种是手动开关复位电路。在这里我们用的是单片机最小系统板，复位电路已经焊上，采用

10、的是上电自动复位。如图所示：5、红绿黄灯显示电路红绿黄灯显示电路如图所示，二极管的正极接+5V的电源VCC，负极经过一个电阻分别与单片机的外部接口P1.0到P1.5相连，我们可以通过控制单片机P1口的数据输出来控制二极管亮灭。（三）系统整体电路图六、程序源代码#include #define uchar unsigned char #define unit unsighed intUchar code dispcode=0x88,0xdb,0x94,0x91,0xc3,0xa1,0xa0,0x9b,0x80,0x81; uchar second=45,5,25,5; uchar code ta

11、ble=0xf3,0xf5,0xde,0xee; sbit P20=P20; sbit P21=P21; sbit P22=P22; sbit P23=P23; uchar tcount; uchar time; uchar order; void delay( int ms ) int ti; while(ms-) for(ti;ti112;ti+) void main(void)P0=0xff;P1=0xff;P2=0xff;P3=0xff;TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;TR0=1;ET0=1;EA=1;orde

12、r=0;tcount=0;time=secondorder;P1=table0;P20=0;P21=1;P22=1;P23=1;P0=dispcodetime/10; delay(8); P0=0xff; P20=1;P21=0;P22=1;P23=1; P0=dispcode(time+5)%10; delay(8); P0=0xff; P20=1;P21=1;P22=0;P23=1; P0=dispcodetime/10; delay(8); P0=0xff; P20=1;P21=1;P22=1;P23=0; P0=dispcode(time+5)%10; delay(8); P0=0xf

13、f; while(1) switch(order)case 0:/case0P1=table0;P20=0;P21=1;P22=1;P23=1;P0=dispcodetime/10;delay(8);P0=0xff;P20=1;P21=0;P22=1;P23=1; P0=dispcodetime%10;delay(8);P0=0xff;P20=1;P21=1;P22=0;P23=1; P0=dispcode(time+5)/10;delay(8);P0=0xff;P20=1;P21=1;P22=1;P23=0; P0=dispcode(time+5)%10;delay(8);P0=0xff;b

14、reak;case 1: /case1P1=table1;P20=0;P21=1;P22=1;P23=1; P0=dispcodetime/10;delay(8);P0=0xff;P20=1;P21=0;P22=1;P23=1;P0=dispcodetime%10;delay(8);P0=0xff;P20=1;P21=1;P22=0;P23=1;P0=dispcodetime/10;delay(8);P0=0xff;P20=1;P21=1;P22=1;P23=0; P0=dispcodetime%10;delay(8);P0=0xff;break;case 2: /case2 P1=table

15、2;P20=0;P21=1;P22=1;P23=1;P0=dispcode(time+5)/10;delay(8);P0=0xff;P20=1;P21=0;P22=1;P23=1;P0=dispcode(time+5)%10;delay(8);P0=0xff;P20=1;P21=1;P22=0;P23=1; P0=dispcodetime/10;delay(8);P0=0xff;P20=1;P21=1;P22=1;P23=0;P0=dispcodetime%10;delay(8);P0=0xff;break;case 3: /case 3P1=table3;P20=0;P21=1;P22=1;

16、P23=1;P0=dispcodetime/10;delay(8);P0=0xff;P20=1;P21=0;P22=1;P23=1;P0=dispcodetime/10;delay(8);P0=0xff;P20=1;P21=1;P22=0;P23=1;P0=dispcodetime%10;delay(8);P0=0xff;P20=1;P21=1;P22=1;P23=0;P0=dispcodetime%10;delay(8);P0=0xff;break; void t0(void) interrupt 1 using 0tcount+;if(tcount=20)tcount=0;time-;TH

17、0=(65536-50000)/256;TL0=1;if(time=0)if(order=3)order=0;elseorder+;time=secondorder;七、系统调试1、 硬件调试：按照已经设计好的电路图，在万能电路板上焊接各个元件。电路板制作完成以后，利用万用表检查硬件是否焊接正常以及是否出现短路和断路的情况，并修改焊接中的错误，直到硬件电路可以正常工作为止。在第一次进行检测时发现显示管显示数据紊乱，经过进一步检查才发现是电阻过大，导致流过数码管的电流过小，排线茶饭，两输出线接在了一起。如此反复操作，直到硬件可以正常运行。2、 软件调试：程序编好后。先自己检查是否有逻辑错误，出现

18、错误时Keil系统会自动提示有错误产生，并会指定错误的语句，这是我们需要认真检查程序，修改编译中出现的错误。程序修改无误后，我们将程序烧好后，放入单片机内，连好电路，看红黄绿二极管以及数码管是否显示正确，是否能实现预定的控制功能。八、结论。在单片机开发设计初期，我们对软件和硬件的结合设计都未曾涉猎过，但我们队员之前都有看这方面的书，查看这方面的资料，在整个设计过程中我们对整个过程进行规划、分工。在设计过程中，借阅书籍，上网查阅资料，针对设计内容的要求，既巩固和熟悉了以前所学的专业基础知识，又提高了我们的实践能力。在硬件和软件的组合上打破了零涉猎的状态。同时在设计过程中逐渐地对电子设计也产生了兴趣，最后比较成功的完成了这次电子系统设计实验，达到了预期的效果。实验中我们也遇到了不少的困难，也出现了一些错误。尤其是最后的硬件 调试时，出现了一些意想不到的情况，在各位成员的耐心检