湖工智能交通灯控制系统Word下载.docx

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设计内容与设计要求

设计内容：

本课题要求以单片机核心，设计一个智能交通灯控制系统。

使其能模拟城市十字路口的交通灯功能，并能满足控制的特殊要求（有三个按键输入），以便处理特殊事件。

设计要求：

1）分析开发系统的硬件构成；

2）进行系统的硬件设计；

3）完成必要的参数计算与元器件选择；

4）完成应用程序设计；

5）进行单元电路及应用程序的调试；

6）写出使用说明书。

主要设计条件

1.控制十字路口四个方向的红、黄、绿型号灯的正常工作，规则应符合我国交通法规的规定；

2.南北方向的准行基本时间均为60秒（可在线调整）；

3.在交通状况发生特殊情况时，可进行特殊处理：

1）消防车、救护车通过时，按下K1建，关闭倒计时器，四个路口同时黄色灯闪烁5秒然后，转为红灯亮，只允许紧急车辆通过，K1建松开，交通控制回复正常；

2）K2、K3键分别为南北和东西方向车辆多时的特殊处理，功能自行定义。

说明书格式

封面

课程设计任务书

第1章概述（课题设计的要求、目的及意义）

第2章系统总体方案选择与原理（系统硬件电路设计框图与工作原理）

第3章硬件电路设计（各部分电路设计、原理、参数计算等）

第4章应用软件设计（流程图、算法等）

*第5章系统仿真调试

第6章硬件调试与结果分析（开发板焊接、性能测试、结果、操作说明）

第7章总结（系统设计小结：

已完成的工作、效果、特色、不足与展望）

参考文献

附录（程序清单）

评分表

进度安排

设计时间为两周

第一周

星期一、上午：

布置课题任务，讲课及课题介绍

下午：

借阅有关资料，总体方案讨论

星期二、确定总体设计方案

星期三、硬件模块方案设计

星期四、软件模块方案设计

星期五小系统焊接与调试；

第二周

星期一、各硬件模块设计

星期二、各软件模块设计

星期三、各软件模块设计

星期四、写说明书

星期五、上午：

写说明书，整理资料

下午：

交设计资料，答辩

参考文献

参考文献

[1]王迎旭.单片机原理及及应用[M].北京：

机械工业出版社.2012年

[2]三恒星科技.MCS-51单片机原理与应用实例[M].北京：

电子工业出版社，2008

[3]王守忠.51单片机开发入门与典型实例[M].北京.人民邮电出版社，2007

[4]戴仙金.51单片机及C语言程序开发实例[M].北京：

清华大学出版社，2008

[5]黄仁欣.单片机原理与应用技术[M].2版.北京：

清华大学出版社，2010

第一章系统概述

1.1系统功能

本系统采用AT89S52单片机控制的交通灯控制系统。

能够模拟显示十字路口的交通灯。

具体能够实现如下功能：

1、红、绿、黄灯显示的时间用数码管倒计时显示。

2、红、绿、黄灯根据显示的时间点亮。

3、按键功能，共有6个按键，来控制紧急、特殊情况。

4、复位键，使系统复位。

1.2设计内容及要求

1.2.1设计内容：

数码管显示，东西南北方向按照基准时间，进行倒计时显示。

按键功能，本系统用了6个键，对系统进行调整。

K1对东西南北的基准时间，进行调整。

K2、K3分别对时间进行加、减操作。

按下K4，黄灯闪5s之后，所有红灯全部亮，在这种情况下，只允许120、110、消防车等通过。

再次按下K4键，恢复到原来状态，交通灯变为正常。

K5键是对东西方向的车流量比较多时设计的，按下K5键东西方向绿灯显示时间马上变为60s，也就是东西绿灯时间加长了60s一次。

同理K6键是对南北车流量比较多时设计的。

LED模拟红绿黄灯的显示。

用6个LED模拟东西、南北方向的红绿黄的显示。

1.2.2设计要求：

方案合理、正确，系统稳定、可靠。

软件设计要求尽可能精练、简短和运行可靠。

硬件电路要求简单明了，以节约成本。

1.3按钮设置

本设计的宗旨是用最少的按键实现最多的功能。

设计中一共用到了6个按钮，分别为：

K1、K2、K3、K4、K5、K6。

K1：

基准时间调节功能键。

K2：

时间加调整

K3：

时间减调整

K4：

特殊处理按键

K5：

东西车流量较大时处理按键

K6：

南北车流量较大时处理按键

1.4数码管显示

设计中用到了4个数码管，两个一组，分别用来显示东西、南北倒计时时间。

数码管显示的时间为从基准时间1s为时间间隔，往下减。

实验中采用数码管动态显示。

用STC89C52单片机的P0口送数码管的段码，紧接着用P2口给数码管送位码。

通过这种方法，逐步的给4个数码管送段码、位码，实现动态显示。

第二章总体方案设计

2.1芯片的选择

选择的芯片为AT89S52，有32个I/O口，其包含中央处理器CPU）、程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元。

2.2系统设计与结构框图

根据题目要求，本系统主要由数码管显示倒计时模块、交通灯亮灭模块，键盘控制模块等构成。

图2.1系统设计总框图

图5.2各个模块总图

第三章系统硬件电路设计

3.1硬件电路简介

硬件电路主要由STC89c52,4个7段数码管，6个按键按钮，6个LED显示灯，以及I/O口接线。

3.2LED数码管显示电路设计

LED数码管显示电路设计由4个7段数码管和4个PNP型9015作驱动电路，以及数码管段位的上拉电阻组成。

7段数码管的段选链接P0口，数码管的位选通过9015和电阻连接P2口的低4位。

图3.1数码管电路图

3.312个LED灯设计

LED指示灯

作用

D2、D10

南北LED红灯

D3、D11

南北LED绿灯

D4、D12

南北LED黄灯

D6、D14

东西LED红灯

D8、D16

东西LED绿灯

D7、D15

东西LED黄灯

表3.2LED指示灯分配表

图3.3LED灯连接图

3.4按键电路设计

系统总共有5个按键，分别为setkey、up、down、K1、K2、K3。

（1）:

setkey按键（交通灯基准时间调整）

通过P3.0口接入按键。

S1按键有3个功能，按下第一次，显示器显示基准时间准备调整，调整南北基准时间；

按下第二次，调整东西基准时间；

按下第三次，复位当前时间，继续倒计时。

（2）：

up按键（增加基准时间）

通过P3.1口接入按键。

功能为增加基准时间，不管是南北基准时间还是东西基准时间。

（3）：

down按键（减少基准时间）

通过P3.2口接入按键。

功能为减少基准时间。

（4）：

K1按键（紧急情况处理）

通过P3.3口接入按键。

功能为消防车、救护车通过时，按下h1建，关闭倒计时器，四个路口同时黄色灯闪烁5秒然后，转为红灯亮，只允许紧急车辆通过，再按h1键，交通控制回复正常。

（5）：

K2按键（南北通行60秒）

通过P3.4口接入按键。

功能为南北车辆比较多时，同行60秒，东西禁止63秒。

（6）：

K3按键（东西通行60秒）

通过P3.5口接入按键。

功能为南北车辆比较多时，通行60秒，南北禁止63秒。

图3.4按键连接图

第4章应用软件设计

4.1应用软件设计总体方案

本次智能交通灯控制系统可以将系统分为个模块，每个模块通过相对应的接线连接组成一个完整的系统。

系统模块：

（1）主程序模块

（2）数码管显示模块

（3）按键扫描模块

（4）交通灯显示模块

（5）1S定时模块

4.2软件设计

4.2.1主程序设计

图4.1主程序流程图

主程序设计主要是关于交通灯倒计时的实现能实现，倒计时是运用定时器T0在方式1作用下，定时1s中，从而实现倒计时功能。

而交通红绿灯规律则是：

首先单片机开始为南北红灯亮，东西绿灯亮，当绿灯还有3s时候，绿灯闪烁3秒，绿灯闪烁完3秒后，黄灯亮3s，完毕过后南北东西时间交换，进入倒计时时间。

4.2.2功能按键键子程序设计

功能键总共有3个按键，分别为setkey、down、up。

Setkey按键为调整基准时间的起始按键，有三项功能，第一项为按第一下，调整南北基准时间，按键第二下，调整东西基准时间，按键第三下为恢复当前交通灯的现状；

而up、down为调整基准时间的加和减。

按键setkey是通过记录a的次数来进行来检测实现调整南北东西的时间。

图4.2功能键子程序流程图

4.2.3自定义按键子程序设计

自定义按键总共有3个按键，第一个按键h1为消防车、救护车通过时，按下h1建，关闭倒计时器，四个路口同时黄色灯闪烁10秒然后，转为红灯亮，只允许紧急车辆通过，再次按下h1键，交通控制恢复正常；

h2和h3按键功能是当南北或东西的车子比较多时，给他们一个通行时间，h2按键是让南北通行60秒，h3按键是让东西方向通行60秒。

图4.3自定义按键流程图

4.2.4数码管显示设计

数码管显示为4个7段数码管组成，7段数码管的段选与单片机的P0口相连，数码管的位选择了4和三极管做驱动，位选与P2口的低4为相接。

下面为显示子程序：

图4.4数码管显示程序

4.2.5定时器T0、T1倒计时程序设计

本次课程设计用了两个定时器中断程序，定时器T0为交通灯倒计时，而定时器T1则是当出现为消防车、救护车通过时，按下h1建，关闭倒计时器，四个路口同时黄色灯闪烁10秒然后，转为红灯亮，只允许紧急车辆通过，再次按下h1键，交通控制恢复正常。

图4.5T0、T1定时器倒计时程序

第5章系统仿真调试

系统仿真是运用proteus7.5仿真软件进行仿真调试。

仿真过程和硬件实现是有一定的差别，但是大体还是一样的。

例如我们的实验板上的数码管显示电路中运用了4个9015PNP型的三极管做驱动电路，而在仿真调试过程不需要添加三极管做驱动电路，直接进行调试，因此在程序里面特别是位选的P2口的低4位要不同。

仿真过程如下：

（1）打开仿真运行按钮，数码管显示23、20、23、20。

20为南北时间，东西时间为23，并且程序开始倒计时。

系统的仿真总图如图所示：

图5.1仿真总图

（2）按下第一个按键setkey，数码管显示基准时间，现在按下up，down按键进行基准时间的调整。

Up为增加按钮，down为减少按钮。

在按下setkey，调整东西时间，再按下setkey，回到当前时间。

图5.2按下setkey键时的仿真

（3）按下K1按键，定时器关断，数码管停止倒计时，同时南北东西的黄灯闪烁，在按下K1按键，数码管恢复倒计时。

图5.3按下K1键的仿真

（4）按下K2按钮，南北通行60秒，东西停止63秒，倒计时完成，重新开始倒计时。

图5.4按下K2时的仿真

（5）按下K3按钮，东西通行60秒，南北停止63秒，倒计时完成，重新开始倒计时。

第6章硬件调试与结果分析

智能交通灯控制系统总共