基于单片机的交通灯控制系统设计论文Word文档下载推荐.docx
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1.1设计课题任务
设计一个具有特定功能的十字路口交通灯。
1.2功能要求说明
该交通灯上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入准备工作状态。
按开始键则开始工作，按结束键则返回“P.”状态。
要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，甲车道为主车道，每次通车时间为60秒，乙
车道为次车道，每次通车时间为30秒，要求黄灯亮3秒，并且1秒闪烁一次。
有应急车辆出现时，红灯全亮，应急车辆通车时间10秒，同时禁止其他车辆通
过。
1.3设计课题总体方案介绍及工作原理说明
1.3.1总体方案介绍
本课程设计用单片机直接控制信号灯的状态变化，基本上可以指挥交通的具体通行，而接入LED数码管就可以显示倒计时以提醒行使者，更具人性化。
本系
统在此基础上，加入了紧急状态下的运行。
本设计系统以单片机为控制核心，连接成最小系统，由独立式键盘模块、复位电路模块、晶振电路模块产生输入，LED信号灯状态模块，数码管倒计时模块接受输出。
系统的总体框图如图1所示。
键盘设置模块对系统输入模式选择及具体通行时间设置的信号，系统进入正常工作状态，执行交通灯状态显示控制，同时将时间数据倒计时输入到LED数码管上实时显示。
在此过程中还要实时紧急按键信号，以达到对异常状态进行实时控制的目的。
图1交通灯系统框图
1.3.2工作原理
本交通灯的所有的软件、参数均存放在AT89S52的FlashRoM和内部RAM中，减少了芯片的使用数量简化了整体电路也降低了整机的工作电流。
系统开始
时须先显示状态灯、数码管显示“P.”，将状态码值送显P2口，将要显示的时间值的个位和十位分别送显Po和P1口，在此同时以50ms为周期，用软件方法计时1秒，到达1s就要将时间值减1,刷新LED数码管。
时间到达一个状态所要全部时间，则要进行下一状态判断及衔接，并装入次状态的相应状态码值以及时间值。
当开启紧急状态外部中断时，一旦信号有效，中断开始，进入中断服务子程序，倒计时结束后中断结束返回中断前状态。
每满一个状态循环周期。
2硬件系统的设计
2.1硬件系统各模块功能简要介绍
2.1.1各硬件模块介绍
本交通灯硬件模块主要采用以下基本模块来实现，单片机最小系统模块，输
入模块、输出模块、电源模块。
a.单片机最小系统模块：
包括低功耗、高性能CMoS位微控制器AT89S52
复位电路、晶振电路。
本模块AT89S52系统控制核心，单片机系统复位由复位电路完成，单片机内部有一个高增益、反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1,
其输出端位位引脚XTAL2通过这两个引脚在芯片外并接石英晶体振荡器和两只电容。
这样就构成一个稳定的自激振荡器。
b.输入模块：
有2个按键，1个电源开关，1个复位键，单片机运行期间，利用按键完成复位操作。
3个按键独立式键盘，按左键1使交通灯的正常运行，按左键2启动交通灯应急系统，按左键3键结束。
键1、2任一键都独自连一个I/O口线，说明它们可以独立实现相应的交通灯的功能。
c.输出模块：
设计显示为8位，采用两个四位一体数码管（共阳极）作为显示窗口，既可以节约成本又能简化电路。
数码管驱动为三极管驱动。
d.电源模块：
直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路组
成。
直流稳压电源设计的主要内容是根据性能指标，选择合适的电源变压器、集
成稳压器、整流二极管及滤波电容。
本设计中所需要的电源有PC机的USB口直
接供电，没有设计直流稳压电源，故在此不作详细介绍。
2.2电路原理图、PCB图、元器件布局图
见附录A
2.3元器件清单
见附录B
3软件系统的设计
3.1单片机资源使用的情况
本设计采用独立式键盘，键盘直接接在P1口上且按键的结果存贮在单片机的内部数据存储器里面。
用到的LED显示器接到了单片机的Po口线上和P2口线上。
3.2软件系统模块功能介绍
本设计的软件系统主要采用以下基本模块来实现：
主程序、中断服务程序、
键盘输入程序模块、数码管及其驱动模块。
主程序：
主要是用于对输入信号的处理、输出信号的控制和对各个功能程序模块的运用及其控制。
中断服务程序：
主要是用于交通灯的准确运行、数据输入过程中的闪烁。
数码管及其驱动模块：
主要是用于驱动数码管及利用数码管显示时间。
键扫描程序模块：
主要是用于确定按键并得到特定的键码值。
3.3程序流程框图
3.3.1主程序
主程序的主要功能是负责准备状态提示符“P.”显示，等待按键按下进入各键功能子程序完成各项功能，其程序流程见图5所示；
332
紧急通道中断服务程序
图6紧急中断服务程序流程框图
333数码管显示子程序
图7显示子程序框图
3.3.4键扫描程序
流程框图如8所示;
开始
调用显示子程序
保存键值
恢复键值
图8键盘扫描子程序框
3.4程序清单
见附录C
4设计结论及误差分析
4.1数字电子钟的设计结论及使用说明
4.1.1设计结论
本课程设计课题是单片机交通灯控制，设计说明书介绍了基于AT89S52单片机的交通灯控制系统的设计，对整个硬件电路和软件程序设计做了分析，文中介绍了交通灯的设计方案选择及原理介绍，加深了51单片机的知识了解，介绍51单片机的结构、特点等。
本课程设计说明书对其中的一些基本原理也做了简要的概述。
本次课程设计仅仅是对交通灯控制系统做出了一个简单的设计方案，还可
以添加人行道、违规检测等方案。
4.1.2使用说明
（1）在正常情况下，LED循环说明：
设LED灯从左至右前六个灯分别为：
甲干道绿灯、黄灯、红灯；
乙干道绿灯、黄灯、红灯（下面操作显示的各道路灯口皆按此设置）。
交通灯上电后,8位数码管显示初始状态即最右边的一个数码管显示“P.”。
按下左边第一个按键，交通灯进入运行状态，甲干道绿灯亮，乙干道红灯亮，并且同时数码管从57s开始倒计时；
倒计时结束，甲干道绿灯灭，黄灯亮且闪烁，乙干道红红亮，数码管显示倒计时3S;
此次计时结束，甲干道红灯亮，乙干道绿灯亮，同时数码管从27s开始倒计时；
倒计时结束，乙干道绿灯灭，黄灯亮且闪烁，甲干道红灯亮，计时结束，一轮循环就此完成。
（2）紧急情况时：
按下左边第二个键紧急键，交通灯启动紧急状态，甲、乙两干道红灯同时亮起，数码管显示10秒倒计时，倒计时结束后，交通灯系统回到启动紧急情况前的状态，恢复正常通行。
4.2误差分析
交通灯在运行中存在一定的误差，误差产生有三种可能，首先是采用的计时方案是软件计时的，计时优势利用中断来实现。
而你开启定时器和开启LED灯顺序上是有先后的，这个过程需时间的，所以就产生了一定的误差，当然这个误差是避免不了的，其次还有硬件系统也有一定的影响。
第三，设计用到12MHZ勺晶振，计算是满20次为一秒钟，但实际会慢很多。
5设计总结与体会
5.1设计总结
本次课程设计是交通灯的设计，从用PrOteUS画原理图、PCBS到制板，再到编程，通过本次课程设计我学会了很多。
首先是学会了利用自己所学的理论知识来解决实际问题，在整个设计过程中，我们把老师以前所讲的芯片的原理、作用及性能都运用到了这次设计中，这样加强了我们对课本知识的理解和巩固。
我觉得这次设计不仅加强了我们对课本知识的回顾和温故，而且锻炼了我们运用软
件的能力，实现了从理论与实际的结合。
其次通过这次课程设计，加强了我们的动手、思考和解决问题的能力。
书中的理论有点枯燥，运用书中的知识去调试，那是一种无法比拟的成就感。
这样更能激发我们对我们专业的兴趣，和对我们专业知识的理解和掌握，能激发我们对电子科研技术的钻研，增加设计兴趣。
当然，在本次课程设计中也遇到了很多问题，首先对汇编指令不是很了解，一直得翻书；
定时器初值的设置需进行计算，定置50ms在将程序下载在最小
系统，进行实物演练时，发现跳转在甲干道黄灯亮时蜂鸣器会响，开始还以为程
序设置错误，仔细检查发现是最小系统在进行实物制作的过程中，将蜂鸣器和LED灯连在了一条线上。
这次课程设计由于编程能力的有限和所学知识的局限性，在这个程序和设计系统中只实现了所有的基本要求，而且这其中还有许多不完善的地方，这说明我在这方面还存在着很多不足，知识不够完备和系统，在以后的学习中还有待提咼。
希望老师能在以后的学习和生活中对我多加指导，促使我能取得更大的进步。
5.2教学建议
通过这次课程设计，我也发现了自身的很多不足之处，在以后的学习中，我会不断的完善自我。
参考文献
[1]马忠梅，单片机的C语言Windows环境编程宝典[M],北京：
北京航空航天大学出版社，2003.6
[2]李光飞,单片机C程序设计指导[M],北京：
北京航空航天大学出版社，2003.01
[3]李光飞，单片机课程设计实例指导[M],北京：
北京航空航天大学出版社，
2004.9
[4]李广弟.朱月秀.冷祖祁.单片机基础[M],北京：
北京航空航天大学出版
社.2007.1
⑸高洪志..MCS-51单片机原理及应用技术教程[M],北京：
人民邮电出版社，
2009.4
⑹周润景，张丽娜，丁莉.基于PRoTEU的电路及单片机设计与仿真[M],北京:
北京航空航天大学出版社，2010.01
附录A
电路原理图:
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附录B
元器件清单
名称
数量
参数
单片机
1个
AT89S52
共阳数码管
2个
4位一体
底
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