单片机实训交通灯.docx
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单片机实训交通灯
桂林电子科技大学信息科技学院
《单片机交通灯》实训报告
学号0951100231
姓名贾小丹
指导教师：
韩剑易艺李德明
2011年09月22日
交通灯控制系统
一、任务
利用AT89S52单片机控制各个路口红绿灯及时间显示，设计一个交通灯控制系统。
二、基本原理
利用51单片机控制各个路口红绿灯及时间显示。
模拟交通灯示意图：
设计的重点：
1、各个路口红绿灯亮灭的规则，暂不考虑左转方向；
2、倒计时的实现，利用单片机的定时器进行计数得到秒信号；
3、时间显示：
东西南北四个方向的时间一致，当东西方向为60秒绿灯通行时间，同时南北方向为60秒红灯禁止时间，因此硬件连接时可考虑东西南北方向可采用同一接法；最后相当于2个数码管动态显示，具体见参考电路框图。
4、按键设置（扩展要求）：
设置键按一次，设置主干道通信时间（即次干道禁止时间），按第二次，设置主干道禁止时间（即次干道通信时间），按第三次，可作为紧急通信键。
设置时间需要确定，可通过确定键实现，也可通过延时确定，如10秒。
当然也可根据需要增加相应的按键。
参考电路框图
三、性能指标要求
1、各方向的红、绿色信号灯能按照设定规则运行；
2、绿灯亮之前，黄灯闪烁5次；
3、红灯和绿灯倒计时间能够正确显示；
4、两干道的车辆不会会车冲突。
5、可以扩展其他功能（如按键设置时间，按键模拟警车。
四方案论证
一、方案比较论证
方案一：
纯数字电路方式
用数电器件设计：
时钟分频模块，交通灯亮灭控制模块，交通灯显示模块，倒计时计数模块，倒计时显示模块，实现交通灯的控制和显示功能。
优点是不需要软件编程控制，缺点是硬件规模庞大且不能实现延时可调。
方案二：
FPGA/CPLD方式
FPGA/CPLD除了完成交通灯控制、存储和显示功能外，还可进行人机交互，实现定时器延时可调。
这种方案系统结构紧凑，但调试过程繁琐。
方案三：
单片机方式
利用单片机控制相应并口，模拟交通灯显示，利用其并口P2口实现数码管显示。
利用外部中断功能，完成交通灯主干次道通行时间任意可调。
此方案占用硬件资源少、功能齐全、调试过程简单。
本设计采用方案三。
二、原理图，
交通灯原理图为下图所示：
部分原理图分析：
东西、南北方向的数码管对角线放置，发光二极管连一个1K的电阻，
防止灯烧。
这里的按键是实现复位清零的功能。
这里的按键P3.4按一下，进入倒计时时间设置，P3.5是实现显示时间减一功能，P3.6实现显示时间加一功能，P3.7实现确认功能。
交通灯
五、交通灯C语言程序为：
#include
/*-----------------------------//【贾小丹（AdvancyYP）@制作】//-----------------------------*/
/*
名称：
交通灯
单片机型号：
51系列单片机
晶振：
12MHz
*/
/*-----------------------------//【贾小丹（AdvancyYP）@制作】//-----------------------------*/
/*定义名称*/
#defineunintunsignedint
#defineuncharunsignedchar
/*定义管脚*/
#defineSMG_SEGP1//定义数码管段选口为：
P0
#defineSMG_BITP2//定义数码管位选口为：
P2
#defineLIGHTP0//定义红绿灯口为：
P1
#defineKEYP3//定义按键口为：
P3
sbitBEEP=P2^7;//定义蜂鸣器管脚为P3.7
/*定义行为*/
#defineLIGHT_RED（LIGHT=0xDE）//红灯亮起//
#defineLIGHT_YELLOW（LIGHT=0xED）//黄灯亮起//
#defineLIGHT_GREEN（LIGHT=0xF3）//绿灯亮起//
#defineLIGHT_OFF（LIGHT=0xFF）//全部熄灭
#defineKEY10xEF//KEY1按下
#defineKEY20xDF//KEY2按下
#defineKEY30xBF//KEY3按下
#defineKEY40x7F//KEY4按下
/*定义数码管编码*/
//数码管段码////（共阳）
uncharcodeSMG_SEG_CODE[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};//数码管段码
//数码管位码////（共阴）
uncharcodeSMG_BIT_CODE[]={0xFD,0xFE};//数码管位码
/*定义时间变量*/
uncharth,tl;//定时计数器初值变量
unchart_10ms,stop_time,run_time,set_stop_time,set_run_time;//时间变量
/*定义模式、状态标识符*/
uncharnow_mode;//定义当前模式标识符
//（注：
0.系统运行模式1.系统设置主干道通行时间2.系统设置主干道禁止时间3.系统设置主干道紧急通行）
uncharstop_run;//定义：
禁止通行标识符
//（注：
0.禁止非0.通行）
/*****************************************************************************************/
//函数声明//
/*****************************************************************************************/
void_1ms（）;//1ms延时函数
void_Nms（unsignedintN）;//N*1ms延时函数
voidT0_INITIAL（void）;//定时计数器T0初始化
voidSMG（uncharx_seg,uncharx_bit）;//数码管函数
voidDISPLAY_TIME（unchart）;//显示时间函数
voidMODE（void）;//模式函数
/*****************************************************************************************/
//时间函数//
/*****************************************************************************************/
void_1ms（）//1ms延时函数
{
unsignedchara,b,c;
for（c=1;c>0;c--）
for（b=142;b>0;b--）
for（a=2;a>0;a--）;
}
void_Nms（unsignedintN）//N*1ms延时函数
{
while（N）
{
_1ms（）;
N--;
}
}
/*****************************************************************************************/
//定时计数器T0初始化//
/*****************************************************************************************/
voidT0_INITIAL（void）
{
EA=0;//总中断关闭
ET0=0;//定时器0关闭
TR0=0;//关闭TR0
TMOD=0x01;//设置定时器工作方式为16位定时器自动重装（方式1）
th=（65536-10000）/256;//定时计数器初值计算（定时10ms）
tl=（65536-10000）%256;//定时计数器初值计算（定时10ms）
TH0=th;//定时器0附初始值（定时10ms）
TL0=tl;//定时器0附初始值（定时10ms）
stop_time=set_stop_time;//获取设定好的禁止时间
run_time=set_run_time;//获取设定好的通行时间
t_10ms=0;//初始化10ms定时计数变量
TR0=1;//开启TR0
ET0=1;//定时器0开启
EA=1;//总中断开启
}
/*****************************************************************************************/
//定时计数器T0中断//
/*****************************************************************************************/
voidT0_INTERRUPT（void）interrupt1using1
{
if（stop_run==0）//如果当前状态为：
禁止
{
t_10ms++;//10ms变量自增
if（t_10ms==100）//如果定时计数到1s
{
t_10ms=0;//10ms定时计数变量清0
stop_time--;//禁止时间自减
if（stop_time==0）//禁止时间等于0时
{
run_time=set_run_time;//获取设定好的通行时间
stop_run=~stop_run;//转换到通行状态
}
}
if（（stop_time<=5）&&（stop_time>0））//当禁止时间小于等于5秒并且大于0秒的时候
{
if（t_10ms<50）//0.5秒内
{
LIGHT_OFF;//所有灯灯灭
}
else
if（t_10ms>=50）//0.5秒外
{
LIGHT_YELLOW;//黄灯亮
}
}
else
{
LIGHT_RED;//红灯亮
}
TH0=th;//定时器0附初始值（定时10ms）
TL0=tl;//定时器0附初始值（定时10ms）
}
else
if（stop_run!
=0）//如果当前状态为：
通行
{
t_10ms++;//10ms变量自增
if（t_10ms==100）//如果定时计数到1s
{
t_10ms=0;//10ms定时计数变量清0
run_time--;//通行时间自减
if（run_time==0）//通行时间等于0时
{
stop_time=set_stop_time;//获取设定好的禁止时间
stop_run=~stop_run;//转换到禁止状态
}
}
if（（run_time<=5）&&（run_time>0））//当通行时间小于等于5秒并且大于0秒的时候
{
if（t_10ms<50）//0.5秒内
{
LIGHT_OFF;//所有灯灯灭
}
else
if（t_10ms>=50）//0.5秒外
{
LIGHT_YELLOW;//黄灯亮
}
}
else
{
LIGHT_GREEN;//绿灯亮
}
TH0=th;//定时器0附初始值（定时10ms）
TL0=tl;//定时器0附初始值（定时10ms）
}
}
/*****************************************************************************************/
//数码管函数//
/*****************************************************************************************/
voidSMG（uncharx_seg,uncharx_bit）
{
SMG_SEG=SMG_SEG_CODE[x_seg];//数码管段选
SMG_BIT=SMG_BIT_CODE[x_bit];//数码管位选
}
/*****************************************************************************************/
//显示时间函数//
/*****************************************************************************************/
voidDISPLAY_TIME（unchart）
{
SMG（（t/10）,1）;//时间的十位
_Nms
（1）;//1ms延时函数
SMG（（t%10）,0）;//时间的个位
_Nms
（1）;//1ms延时函数
}
/*****************************************************************************************/
//模式函数//
/*****************************************************************************************/
voidMODE（void）
{
if（now_mode==0）//0.系统运行模式
{
while（now_mode==0）//0.系统运行模式
{
if（stop_run==0）//当前状态：
禁止
{
DISPLAY_TIME（stop_time）;//禁止时时间显示函数
}
else
if（stop_run!
=0）//当前状态：
通行
{
DISPLAY_TIME（run_time）;//通行时时间显示函数
}
if（KEY==KEY1）//如果按键1被按下
{
_Nms（10）;//10ms延时去抖
if（KEY==KEY1）//如果按键1被按下
{
now_mode++;//移动到下一模式
if（now_mode==4）//如果增到模式4
{
now_mode=1;//回到模式1（注：
只有模式0、1、2、3可选）
}
}
while（KEY==KEY1）;//等待按键1释放
_Nms（10）;//10ms延时去抖
}
}
}
else
if（now_mode==1）//1.系统设置主干道通行时间
{
ET0=0;//定时器0关闭
LIGHT_GREEN;//绿灯亮起
while（now_mode==1）//1.系统设置主干道通行时间
{
DISPLAY_TIME（set_run_time）;//显示设定的通行时间
if（KEY!
=0xFF）//有按键按下
{
_Nms（10）;//10ms延时函数
if（KEY!
=0xFF）//有按键按下
{
switch（KEY）//获取键值
{
caseKEY1:
//如果按键1被按下
{
now_mode++;//移动到下一模式
if（now_mode==4）//如果增到模式4
{
now_mode=1;//回到模式1
}
}break;//退出
caseKEY2:
//如果按键2被按下
{
if（set_run_time>6）//如果通行时间大于6秒
{
set_run_time--;//设置的通行时间减小
}
}break;//退出
caseKEY3:
//如果按键3被按下
{
if（set_run_time<60）//如果通行时间小于60秒
{
set_run_time++;//设置的通行时间增大
}
}break;//退出
caseKEY4:
//如果按键4被按下
{
now_mode=0;//确定键按下，回到模式//0.系统运行模式
T0_INITIAL（）;//定时计数器T0初始化
}break;//退出
default:
break;//其它
}
}
while（KEY!
=0xFF）;//等待按键释放
_Nms（10）;//10ms延时函数
}
}
}
else
if（now_mode==2）//2.系统设置主干道禁止时间
{
ET0=0;//定时器0关闭
LIGHT_RED;//红灯亮起
while（now_mode==2）//2.系统设置主干道禁止时间
{
DISPLAY_TIME（set_stop_time）;//显示设定的禁止时间
if（KEY!
=0xFF）//有按键按下
{
_Nms（10）;//10ms延时函数
if（KEY!
=0xFF）//有按键按下
{
switch（KEY）//获取键值
{
caseKEY1:
//如果按键1被按下
{
now_mode++;//移动到下一模式
if（now_mode==4）//如果增到模式4
{
now_mode=1;//回到模式1
}
}break;//退出
caseKEY2:
//如果按键2被按下
{
if（set_stop_time>6）//如果禁止时间大于6秒
{
set_stop_time--;//设置的禁止时间减小
}
}break;//退出
caseKEY3:
//如果按键3被按下
{
if（set_stop_time<60）//如果禁止时间小于60秒
{
set_stop_time++;//设置的通行时间增大
}
}break;//退出
caseKEY4:
//如果按键4被按下
{
now_mode=0;//确定键按下，回到模式//0.系统运行模式
T0_INITIAL（）;//定时计数器T0初始化
}break;//退出
default:
break;//其它
}
}
while（KEY!
=0xFF）;//等待按键释放
_Nms（10）;//10ms延时函数
}
}
}
else
if（now_mode==3）//3.系统设置主干道紧急通行
{
ET0=0;//定时器0关闭
LIGHT_GREEN;//绿灯亮起
while（now_mode==3）//3.系统设置主干道紧急通行
{
DISPLAY_TIME（0）;//显示0
if（KEY!
=0xFF）//有按键按下
{
_Nms（10）;//10ms延时函数
if（KEY!
=0xFF）//有按键按下
{
switch（KEY）//获取键值
{
caseKEY1:
//如果按键1被按下
{
now_mode++;//移动到下一模式
if（now_mode==4）//如果增到模式4
{
now_mode=1;//回到模式1
}
}break;//退出
caseKEY2:
//如果按键2被按下：
主干道紧急通行
{
LIGHT_GREEN;//绿灯亮起
}break;//退出
caseKEY3:
//如果按键3被按下：
次干道紧急通行
{
LIGHT_RED;//红灯亮起
}break;//退出
caseKEY4:
//如果按键4被按下
{
now_mode=0;//确定键按下，回到模式//0.系统运行模式
ET0=1;//定时器0开启
}break;//退出
default:
break;//其它
}
}
while（KEY!
=0xFF）;//等待按键释放
_Nms（10）;//10ms延时函数
}
}
}
}
/*****************************************************************************************/
//主函数//
/*****************************************************************************************/
voidmain（void）
{
set_stop_time=60;//禁止时间：
60s
set_run_time=60;//通行时间：
60s
stop_run=0;//当前状态：
禁止
T0_INITIAL（）;//定时计数器T0初始
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