基于单片机的数显交通灯的设计.docx

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基于单片机的数显交通灯的设计

单片机原理与接口技术课程设计

题目：

基于51单片机的数显交通灯

院系：

工学院

专业：

电气工程及其自动化

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

二〇一七年十二月

基于51单片机的数显交通灯

摘要

近年来随着科技的飞速发展，一个以微电子技术、计算机技术和通信技术为先导的信息革命正在蓬勃发展。

计算机技术作为三者之一，怎样与实际应用更有效的结合并发挥其作用。

单片机作为计算机技术的一个分支，正在不断的应用到实际生活中，同时带动传统控制检测的更新。

在实时检测和自动控制的应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件使用，针对具体应用对象的特点,配以其它器件来加以完美。

十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。

那么靠什

么来实现交通的井然秩序呢？

靠的是交通信号灯的自动指挥系统，来实现交通的井然有序。

交通信号灯控制方式很多。

本系统采用美ATMEL公司生产的单片机AT80S51，以及其它芯片来设计交通灯控制。

实现了通过AT89S51芯片的P1口设置红、绿灯点亮的功能，输出设置显示时间。

交通灯的点亮采用发光二极管实现，时间的显示采用七段数码管实现。

单片机系统采用的直流供电。

关键词：

AT89S51单片机智能交通灯控制系统

Digitaldisplaytrafficlightsbasedon51singlechipmicrocomputer

ABSTRACT

Inrecentyears,aninformationrevolutionwiththeleadingofmicroelectronics,computertechnologyandcommunicationtechnologyisbooming.Computertechnologyasoneofthethree,howtoeffectivelyintegratewiththepracticalapplicationandplayitsrole.Asabranchofcomputertechnology,SCMisbeingappliedtoreallife,anditalsodrivestheupdateoftraditionalcontroldetection.Inthereal-timedetectionandautomaticcontrolapplicationsystem,SCMisoftenusedasacorecomponent,aimingatthespecificapplicationofthecharacteristicsoftheobject,withotherdevicestobeperfect.CrossroadsVehicleShuttle,pedestrianbustling,carlane,pedestrianwalkway,methodical.Sowhatistheorderlyordertoachievetraffic?

Relyontheautomaticcommandsystemoftrafficlightstoachieveorderlytraffic.Therearemanywaystocontroltrafficlights.ThesystemusestheUnitedStatesAtmelCompanyproductionofSingle-chipmicrocomputerAt80s51,aswellasotherchipstodesigntrafficlightcontrol.ItrealizesthefunctionofsettingredandgreenlightlightthroughtheP1portofSCMchip,andtheoutputsettingshowsthetime.Lightoftrafficlightsusinglight-emittingdiodetoachieve,thedisplayoftimeusingseven-segmentdigitaltube.Thesinglechipmicrocomputersystemusesthedirectcurrentpowersupply

keyword:

SCMsingle-chipmicrocomputerIntelligenttrafficlightcontrolsystem

第一章概述

1.1交通灯设计方案选择与论证：

交通灯控制系统，可由多种电路来构成，我们这里提供三种方案供选择：

（1）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，但用元器件多，电路比较复杂，焊接调试容易出错，而且不利于智能控制，调时电路复杂。

（2）方案二：

用VHDL语言编程控制

这种方案的特点是：

硬件设计简单，电路结构清晰，电路比较复杂，VHDL语言编程控制硬件，可方便的进行仿真，调试。

（3）方案三：

单片机控制

采用单片机控制，可提高电路的可靠性与稳定性，硬件电路比较简单，主要用软件来控制，控制方式灵活多样，能满足不同情况的控制，可利用中断等方式通过程序来方便的实现调时。

综合以上三种方案的特点，结合我们自身的知识结构，我们采用方案三，选择常用的51系列单片机构成。

1.2设计要求及目的：

1.2.1基本要求：

（1）采用AT89C51单片机控制交通信号灯；

（2）以南北方向的交通灯为例，结合实际情况，控制红、黄、绿交通灯的亮和灭；

（3）红、黄、绿交通灯的亮和灭的时间可调节。

1.2.2提高要求：

（1）采用LED数码管显示红或绿交通信号灯亮的剩余时间；

（2）可由拨盘开关强制设置为东西红，南北绿//东西绿，南北红//东西南北都为红；

（3）控制东西方向和南北方向的红、黄、绿交通灯的亮和灭；

（4）控制系统的原理图和接线图采用PROTEL等专用绘图软件绘制。

1.2.3设计目的：

在该设计中通过学生自主地设计和调试某一简单实际系统，综合应用单片机原理、微机原理、微机接口技术等课程方面的知识，熟练掌握单片机仿真系统的使用方法，达到提高综合应用相关知识的能力，掌握单片机系统设计全部设计过程的目的。

1.3交通灯控制系统的简单说明：

此系统核心元件为单片机AT89C51，对其编写相关程序来控制交通信号灯和数码管的时间显示，并采用外部中断来控制紧急情况。

系统共采用12个发光二极管来模拟各路交通信号灯，2个LED七段数码管以倒计时的方式显示各个方向上允许通行或禁止通行的信号灯剩余的时间。

停10S，准备3S，之后通行10S，

在东西和南北两个方向上这两种状态不断循环。

源程序采用C语言编写，并通过keil软件进行编译，最后倒入AT89C51单片机中，运行系统。

设计好后通过PROTUES软件仿真，并调试。

第二章系统总体方案及硬件设计

2.1硬件电路各元件介绍：

2.1.1核心芯片AT89C51单片机的说明

（1）．主要特性：

·与MCS-51兼容

·4K字节可编程闪烁存储器

·寿命：

1000写/擦循环

·数据保留时间：

10年

·全静态工作：

0Hz-24Hz

·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个中断源

·可编程串行通道

·低功耗的闲置和掉电模式

·片内振荡器和时钟电路

（2）．管脚说明：

VCC：

供电电压。

GND：

接地。

图1：

AT89C51

P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：

口管脚备选功能

P3.0RXD（串行输入口）

P3.1TXD（串行输出口）

P3.2/INT0（外部中断0）

P3.3/INT1（外部中断1）

P3.4T0（记时器0外部输入）

P3.5T1（记时器1外部输入）

P3.6/WR（外部数据存储器写选通）

P3.7/RD（外部数据存储器读选通）

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST：

复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：

当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是：

每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

/PSEN：

外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

/EA/VPP：

当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。

注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。

在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

XTAL1：

反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：

来自反向振荡器的输出。

（3）．振荡器特性：

XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。

该反向放大器可以配置为片内振荡器。

石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。

如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。

有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。

（4）．芯