基于单片机的交通控制系统.docx

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基于单片机的交通控制系统

湖南商学院

《单片机应用系统设计》课程设计报告

题　目交通控制系统

姓名:

***

学号:

07*******

专业:

电子信息工程

班级:

*****班

指导教师:

***

职称:

副教授

计算机与电子工程学院

2010年9月

课程设计作品验收表

题目

交通控制系统

参与人员

姓名

曾美丽

班级

电信0702班

学号

设计任务与要求：

（1）完成四个方向的交通灯控制和红、绿、黄灯三个灯对应的转换。

（2）显示红、绿、黄灯各自运行的时间。

（3）黄灯时能闪烁。

作品完成情况：

（1）能完成红、绿、黄三灯的转换，并且能正确控制十字路口的车流。

（2）七段数码管能正确显示红、绿、黄灯的时间。

（3）黄灯亮时，实现闪烁功能。

验收情况：

验收教师签名：

___________

　　　　　　年月日

注：

1.除“验收情况”栏外，其余各栏均由学生在作品验收前填写。

2.“验收情况”栏由验收小组按实际验收的情况如实填写。

1绪论1

1.1概述1

1.2设计目的1

1.3设计任务1

2总体设计2

2.1设计思路2

2.1.1红绿灯端口个数2

2.1.2红绿灯显示时间2

2.1.3数码管显示设计2

2.2总体设计方框图2

3单元电路模块设计3

3.1复位电路和晶振电路3

3.2LED数码管显示电路3

3.3交通灯状态显示电路4

4软件编程设计6

4.1程序框图6

4.2程序流程图7

5软件调试7

6设计心得和存在问题7

6.1设计过程中遇到的问题及解决方法7

6.2设计心得8

参考文献10

附录1：

硬件设计原理图11

附录2：

源程序12

交通控制系统

1绪论

1.1概述

《单片机原理与应用》是电子信息工程专业的一门重要专业课，对应用能力和动手能力要求很高，课程设计环节是学生学习该课程后进行的一项必不可少的基本训练。

随着电子技术的不断发展，单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛。

由于单片机具有可靠性高、体积小、干扰能力强、能在恶劣的环境下工作等特点，具有较高的性价比，因此广泛应用于工业控制、仪器仪表智能化、机电一体化、家用电器等领域。

作为电子信息工程专业的学生来说，应该要牢牢掌握好单片机的理论和实践技能，为以后的工作打下坚实的基础。

1.2设计目的

1．使学生增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解，熟练掌握汇编语言的编程方法，巩固学生所学理论知识；

2．通过交通信号灯控制系统的设计，掌握定时/计数器的使用方法，和简单程序的编写，最终提高我们的逻辑抽象能力；

3．使学生掌握单片机的内部功能模块的应用，培养学生系统设计的思想；

4．培养学生的软件设计能力，提高学生的动手能力；

5．培养学生查阅相关资料、撰写文档的能力和自学、科研的能力。

1.3设计任务

设计一个交通控制系统，完成四个方向的交通灯控制和红、绿、黄灯三个灯对应的转换，并且七段数码管能正确显示红、绿、黄灯的时间，同时黄灯亮时，实现闪烁功能。

2总体设计

2.1设计思路

2.1.1红绿灯端口个数

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，即一共两组红黄绿灯。

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6个信号灯。

2.1.2红绿灯显示时间

以南北向为例，南北方向绿灯，东西方向红灯，倒计时25s，到5s时，绿灯开始闪烁，闪烁时间2s。

倒计时到3s时，南北向绿灯灭，黄灯亮。

倒计时结束后，南北方向红灯，东西方向绿灯，倒计时重新开始，如此循环运行。

2.1.3数码管显示设计

为使倒计时显示代码更简洁直观，倒计时显示采用静态显示，直接由I/O接口输出给对应数码管。

2.2总体设计方框图

图1电路方框图

电路方框图有单片机、复位电路、时钟电路、、倒计时驱动电路、倒计时显示电路、红绿灯驱动电路、红绿灯显示电路构成，其各部分的主控与被控关系如电路中箭头所示。

3单元电路模块设计

3.1复位电路和晶振电路

图2复位电路及震荡电路设计图

复位电路采用按键电平复位式复位电路。

如复位电路所示，单片机正在工作时，当按下RESET键时，RST端相当于接高电平，从而单片机即可复位。

震荡电路使用一个12M晶振和两个30PF电容，配合片内振荡器产生12MHZ片内时钟信号，供单片机正常工作使用。

3.2LED数码管显示电路

图3倒计时数码显示电路

数码管显示电路由P2口控制，其中高四位输出十位BCD码，低四位输出个位BCD码，然后输出至74ls47芯片对应的BCD码输入端口。

经74ls47译码后的a~g7位数码显示信号直接输入到数码管a~g各对应端口。

在此电路中，只需向P2口写入所要显示的BCD码即可，不需对P2口所需显示码进行复杂的计算。

为使74ls47芯片能正常工作，其各使能端均接高电平。

由于P2口高四位对应十位数码管译码器的BCD码端，低四位对应个位数码管译码器的BCD码端。

所以，当倒计时显示25时，只需执行MOVP2,#25H即可。

显示其他数值与次一致，只需将对应的值赋给P2口即可。

编程中，将数码管倒计时对应的P2口的编码值定义成表格，在执行倒计时显示时，可以用循环指令配合查表指令显示出倒计时的数值，提高程序的执行效率，使程序更简洁，占用空间更小。

3.3交通灯状态显示电路

图4红绿灯显示电路

如图4所示，红绿灯显示电路使用P1口低六位，通过一片74LS245驱动芯片进行功率放大，然后送给对应红绿灯，使其按照程序熄灭。

74ls245的AB/BA端接高电平，表示数据由A端向B端输送。

发光管的公共端进过一分压二极管接到VCC，因此为低电平有效。

在设计方案中提到，南向和北向，东向和西向的红绿灯显示一致，所以南向和北向，东向和西向的红绿灯应接到相同的I/O口，在本电路中，南向和北向，东向和西向的红绿灯相串联接如P1口。

其中，P1.0、P1.1、P1.2输出控制南北向红灯、绿灯、黄灯；P1.3、P1.4、P1.5输出控制东西向红灯、绿灯、黄灯。

在程序中，若想南北绿灯，东西红灯，只需MOVP1,#35H即可，其中35H对应的二进制为（b），最高两位无效，1、0均可，这里最高两位为0。

在低六位中，1对应的发光管熄灭，0对应的发光管点亮。

同理，其他灯的亮灭只需为P2口赋相对应的十六进制值即可。

4软件编程设计

4.1程序框图

图5程序方框图

4.2程序流程图

图6程序流程图

5软件调试

按照上面设计的电路在proteus软件内画图，打开单片机软件开发系统WAVE，选择89c51单片机，在其中编写程序,运行生成一个后缀名为hex的文件，然后将该文件下载到proteus中的AT89c51单片机中进行仿真，观察实验现象。

观察灯显示和时间显示是否都符合要求，如果不符合，则再调试。

直至满足要求。

仿真成功后，安装好实验板,然后将程序下载到电路板内，观察结果。

能实现东西南北红黄绿灯对应显示等功能。

6设计心得和存在问题

6.1设计过程中遇到的问题及解决方法

1．从电源、输入到现实等各个模块的确定，既要从硬件电路的设计灵活及元器件的可行性考虑，还要从软件程序编写的方便和实际性考虑，需要综合考虑推敲，现以输入方案的确定为例：

题目要求系统能手动设灯亮时间、紧急情况处理，拟定了两种方案：

方案一：

采用8255扩展I/O口及键盘，显示等。

该方案的优点是：

使用灵活可编程，并且有RAM,及计数器。

若用该方案，可提供较多I/O口,但操作起来稍显复杂。

方案二：

直接在IO口线上接上按键开关。

因为设计时精简和优化了电路，所以剩余的口资源还比较多，我们使用四个按键，分别是K1、K2、K3、K4。

由于该系统对于交通灯及数码管的控制，只用单片机本身的I/O口就可实现，且本身的计数器及RAM已经够用，故选择方案二。

2．程序调试中出现的问题及解决的办法：

（1）有时会出现程序一点错误也没有，但就是不能正常运行的现象，最后发现是因为程序中有的指令书写得不规范导致的，例如有的RET返回指令一定要按正确格式书写或在两行指令间最好不要留空行。

（2）程序中的跳转指令的运用很重要，为保险起见，都用LJMP,我们就遇到过跳转指令用错程序无法正常运行的现象。

当用JNZ指令时，跳转范围比较少，这时要用一个标号中转。

（3）编程时要注意，在程序开始时，要写入各定时器中断的入口地址。

（4）编程过程中要注意加注释或分割线，否则，在程序过长时容易变得很乱，不便于查找或更改。

6.2设计心得

通过一个多星期的课程设计，从选题到查资料，从完善原理图到写报告文档，让我明白了课程设计是名副其实的综合性训练，不仅要运用学过的数字电路、单片机及汇编原理等知识，还要学会查阅各种图书资料和工具书，并将新知识和所学的结合起来为自己所用。

进一步熟练使用Proteus仿真软件，加强了工程绘图的能力，也提高了动手能力。

在设计中遇到一些困难和问题，在向老师请教和与同学的讨论中，解决了问题，觉得很有收获。

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，连东南西北四个方向红绿灯之间的关系都没搞清楚，这是对现实生活中小细节的忽略。

不仅补学了生活中的小常识，还让我明白了，生活中的点滴也蕴藏着知识，我们不仅要学习书本上的知识，也要去发现身边的学问。

值得一提的是，通过单片机课程设计，我不仅加深了对单片机理论的理解，还学会了将理论很好地应用到实际当中去。

上学期学习单片机的课时不多，对单片机的硬件设计，软件设计掌握的深度不够，但通过此次课程设计，理论水平明显地提高了了，并且对于硬件电路的工作原理有了进一步的学习，有了一定的掌握；软件方面，在程序的设计、程序的调试方面都有了很大的进步。

另外在编程中出现问题时，一定要戒骄戒躁，脚踏实地，认真看书，仔细分析，仔细调试，就一定会发现错误。

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，也好比是我们的成长历程，常有一些不如意，也许这就是在对我们提出挑战，勇敢过，也战胜了，胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。

参考文献

[1]．唐颖．单片机原理与应用及C51程序设计[M].重庆：

重庆大学出版社，2004

[2]．阎石．数字电子技术基础[M].北京：

高等教育出版社，1998

[3].王为青，程国钢.单片机KeilCx51应用开发技术[M].北京：

人民邮电出版社，2007.02

[4]．邓元庆．数字电路与逻辑设计[M].北京:

电子工业出版社，2001

[5]．李朝清．单片机原理及其接口技术[M].北京:

北京航空航天大学出版社，2007

[6]许珉.单片机原理及应用[M].北京:

中国电力出版社，2007.08

附录1：

硬件设计原理图

附录2：

源程序

ORG0000H

LJMPZHU;跳往主程序

ORG0003H;南北强通子程序

MOVP1,#35H;南北绿灯，东西红灯

MOVP2,#22H;强通时显示88

AJMP$

RETI

ORG0013H;东西强通子程序

MOVP1,#2EH;南北红灯，东西绿灯

MOVP2,#22H;强通时显示88

AJMP$

RETI

ORG0030H;数码管倒计时显示

DB52H,42H,32H,22H,12H,02H,91H,