C语言单片机交通灯毕业设计Word文档下载推荐.docx
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本文就用Keil编程，相比硬件设计程序设计较为复杂，必需同时考虑灯控制、时间显示、紧急开关等问题，并且具有一定的C语言基础和一定的思维能力及逻辑能力。
本文对十字路口状态预设为两种，一种是正常状态，即倒计时60秒，交通灯循环亮，另一种是故障或紧急状态，即无论交通灯处于何种状态只要按下紧急开关，就立即打开相应的绿灯，另一方向则亮红灯，当再按起开关则反向，并从60秒倒计时，恢复正常状态，分别用黄、红、绿色灯的不同组合来表示。
本系统采用单片机AT89C52为核心器件来设计交通灯控制器，模拟现实中的交通灯控制方法，具有较强的实用性。
关键词：
89C51单片机；
交通灯；
自动控制；
时间显示器；
软件；
硬件；
定时器；
延时；
外部中断
一、设计目的
1、通过单片机课程设计，熟练掌握C语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高我们的动脑和动手的能力。
2、通过交通信号灯控制系统的设计，掌握定时/计数器、中断的使用方法，和简单程序的编写，最终提高我们的逻辑抽象能力。
二、设计任务和要求
任务：
设计一个能够控制十二盏交通信号灯及显示时间60秒倒计时的模拟系统
要求：
利用单片机的定时器定时和中断功能，令十字路口的红绿灯交替点亮和熄灭，并用共阳极数码管显示倒计时间。
三、设计原理分析
1、根据实际交通灯的变化情况和规律。
假设一个十字路口如上图所以，为东南西北走向。
初始状态1东西绿灯通车，南北红灯亮。
过一段时间后，转状态2，东西绿灯灭，黄灯闪几下，南北还是红灯。
再转状态3，南北绿灯通车，东西红灯亮。
过一段时间后转状态4，南北绿灯灭，闪几个黄灯，东西还是为红灯亮，一段时间后，又循环至状态1。
列出交通信号灯的状态表如下：
（其中，1代表灯亮，0代表灯灭）
状态
北
西
南
东
绿黄红
1
001
100
2
010
3
4
2、对于交通信号灯来说，应该有东西南北共四组灯，但由于同一道上的两组的信号灯的显示情况是相同的，所以只要用两组就行了，因此，采用单片机内部的I/O口上的P1口中的6个引脚即可来控制12个信号灯。
3、通过编写程序，实现对发光二极管的控制，来模拟交通信号灯的管理。
每延时一段时间，灯的显示情况都会按交通灯的显示规律进行状态转换。
4、通过延时时间送显，可以在原有的交通信号灯系统的基础上，增添其倒计时间的显示功能，实现其功能的扩展。
四、硬件模块及功能
主要用到的硬件：
P1口、P3口、P2口、LED数码管、发光二级管、定时器T0、
外部中断0和外部中断1、复位开关
1、个模块功能：
发光二极管电路：
根据发光二极管的特性，将二极管的正极与电源相接（+5V），其中与一个500欧姆的电阻串联。
而发光二极管的负极与单片机的P1的八个端口相接，这样只要P1口的某个端口出现低电平，即二极管导通发光。
复位电路：
本电路采用的是按键电平复位，按复位键后复位端通过电阻与VCC电源接通，此时复位端由低电平变为了高电平，从而达到复位的效果。
复位电路关系到一个系统能否可靠地工作，一般由电阻、电容和门电路组成。
晶振电路：
80C51系列单片机内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器，但要形成时钟，外部需附加电路，引脚XTAL1是为反相放大器和时钟发生电路的输入端，XATL2为反相放大器的输入端。
本电路是由一个12M晶振和两个22pF的无极性电容组成。
数码管驱动显示电路：
由于数码管是四位一体的，所以必须采用动态扫描方式，其基本原理是利用人眼的“视觉暂留”效应。
接口电路把所有显示器的8个笔端a—b分别并联在一起，本电路时接单片机的P2口。
每一个显示器的公共端COM各自独立地受I/O线控制，本电路采用的是单片机P0.0、P0.1、P0.2、P0.3。
CPU向字段输出口送出字型码时，所有的显示器都能接收到，再利用循环扫描的方式分时选通个显示器的公共极，是各个显示器轮流导通。
当扫描的速度达到一定程度时，人眼就分辨不出来了，认为各个显示器同时发光了。
紧急开关电路：
紧急开关电路很简单，只需要两个开关。
为了便于中断想象的产生，开关一端接于P3.2P3.3口，因为其具有中断的功能，另一端接地就行。
当按键按下时相应的端口就会接受到低电平从而程序产生中断。
2、材料清单：
STC89C52+40脚底座
1个
12MHz晶振
四位共阳极数码管+14脚底座
PNP（9012）
4个
8X8按键
LED发光二极管
12个
无极性电容22pF
2个
极性电容10uF
4.7K电阻
500欧电阻
6个
10K电阻
3个
自锁按键
3、硬件图
五、软件模块及功能
1、各模块功能及原理
数码管显示：
程序进入主程序后在显示程序中一直循环，通过定时器中断改变aa、bb的值，使得数码管显示不同的数字。
显示程序利用动态扫描原理：
首先将共阳极编码送入P2口，同时打开P0口的第一个数码管关闭其他数码管，然后将下一个编码送入P2口，同时打开P0口的第二个数码管关闭其他数码管，以此类推。
让人的视觉产生误差，这样就看到了四位数码管同时显示并且不断变化。
定时器中断：
本程序采用定时/计数器0，定时时间为50ms，让它50ms产生一次中断，进入中断后把（6000-5000）/256赋给高八位，把（6000-5000）%256赋给底八位，然后shu加1，判断shu的情况：
如果shu等于1140即从开始到57s就将0XF5赋给P1口（南北点亮黄灯，东西依然红灯）。
如果shu等于1200即过了60s，将0xDE赋给P1口（南北亮红灯东西绿灯）。
如果shu等于2340即过了60+57s，就将0xEE赋给P1口（东西亮黄灯，南北红灯）。
如果shu等于2400即过了两分钟，就将0xF3赋给P1口（点亮南北绿灯，东西红灯），同时将shu、xianshi重新赋值并且进入下一阶段定时中断。
外部中断：
本程序采用外部中断0和外部中断1，即P3.2和P3.3口，由于定时器中断0比外部中断2优先级高，所以初始化程序中将PX1=1设定外部中断1为高优先级，这样就可以达到紧急开关的作用，当按下紧急开关1时，即P3.2口由高电平变为低电平，程序立即进入中断程序，将东西方向变为绿灯，南北方向红灯，同时在中断程序中判断P3.2口是否有低电平信号，如果有（将开关按起）即将东西方向点亮绿灯南北方向红灯并且重新给shu、xianshi、aa、bb赋值，使得数码管从60秒重新倒计时。
紧急开关2与其相似。
2、程序清单：
#include<
reg52.h>
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
sbitP32=P3^2;
sbitP33=P3^3;
uintshu;
ucharxianshi,xianshi2;
ucharaa,bb;
//带小数点的共阳极数码管的段编码0--9
ucharcodetable[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,
0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
voidinit（）//初始化函数
{
shu=0;
xianshi=60;
aa=6;
bb=0;
P0=0xff;
P1=0;
TMOD=0x01;
//用定时器0方式1
EA=1;
//打开中断
ET0=1;
//打开定时器0中断
TL0=15536/256;
TH0=15536%256;
EX0=1;
//外部中断0
EX1=1;
//外部中断1
IT0=0;
//外部中断0电平触发
IT1=0;
//外部中断1电平触发
PX1=1;
//设定外部中断1为高优先级
}
voidDelay（unsignedinti）//延时程序
unsignedintj;
for（;
i>
0;
i--）
for（j=0;
j<
125;
j++）
{;
voiddisplay（uchara,ucharb,ucharc,uchard）
P2=table[a];
//北十位
P0=0xfe;
Delay
（2）;
P2=table[b];
//北个位
P0=0xfd;
P2=table[c];
//西十位
P0=0xfb;
P2=table[d];
//西个位
P0=0xf7;
voidmain（）
init（）;
TR0=1;
//启动定时器0
P1=0xff;
P1=0xf3;
//点亮南北绿灯，东西红灯
while
（1）
{
display（aa,bb,aa,bb）;
}
voidtimer0（）interrupt1using1
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
shu++;
if（shu%20==0）
{
xianshi--;
xianshi2--;
aa=xianshi/10;
bb=xianshi%10;
if（shu==1140）
{
P1=0xf5;
//南北黄亮，东西依然红灯
}
if（shu==1200）
{
P1=0xDE;
//南北亮红灯，东西绿灯
xianshi=60;
if（shu==2340）
P1=0xee;
//东西亮黄灯，南北红灯
}
if（shu==2400）//再过3s返回
shu=0;
P1=0xf3;
//点亮南北绿灯，东西红灯
}
voidinter0（）interrupt0using2//南北方向绿灯
P1=0xf3;
//南北绿东西红
while（P32==0）{};
P1=0xDE;
shu=1200;
voidinter1（）interrupt2using3//东西方向绿灯
P0=0xff;
//东西绿南北红
while（P33==0）{};
}
3、程序流程图
六、调试运行
1、程序编译链接
程序完成后，确保无误，然后进行编译链接。
编译链接无错并将程序生成.hex文件图：
2、观察模拟仿真
利用模拟仿真观察现象，将外围设备中P0、P1、P2、P3口打开。
程序正常运行：
利用模拟仿真，模拟紧急开关作用，即在程序运行，将P3.2和P3.3口变为低电平，观察其现象。
七、心得体会
在一个多月的单片机课程设计，我不仅加深了对单片机理论的理解，将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。
创新，是要我们学会将理论很好地联系实际，并不断地去开动自己的大脑，从为人类造福的意愿出发，做自己力所能及的，别人却没想到的事。
使之不断地战胜别人，超越前人。
同时，更重要的是，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻易言弃。
设计过程，也好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，也许这就是在对我们提出了挑战，勇敢过，也战胜了，胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。
这个设计过程中，我遇到过许多次失败的考验，就比如，自己对实际生活中的交通秩序的不了解给整个设计带来的困扰，真想要就此罢休，然而，就在想要放弃的那一刻，我明白了，原来结果并不那么重要，我们更应该注重的是这一整个过程。
于是，我坚持了下来。
当然最终，这个设计很成功，主要体现在，这一整个系统，参考多了多本资料书，程序由自己独立完成，与用汇编语言制作的交通灯控制系统程序相比，简单易读，结构清楚，层次分明。
但我深知单片机还有更深奥的知识，我将继续学习单片机及其编程语言，尽量去学习汇编语言锻炼思维能力。
参考文献：
《单片机原理与应用》主编：
张迎新等电子工业出版社出版
《从零开始学单片机C语言》主编：
刘建清国防工业出版社
《单片机C语言轻松入门》主编：
周坚北京航空航天大学出版社
致谢：
本文是在祝勋老师精心指导和大力支持下完成的。
在课题设计中祝老师，细心教导，以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。
他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪，还有要感谢实验室的老师给我提供了实验设备，感谢他们的支持与帮助。
同时，在此次毕业设计过程中我也学到了许多了关于单片机方面的知识，实践技能有了很大的提高。
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