交通灯课程设计.docx
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交通灯课程设计
摘要
本设计的意义在于通过具体的控制系统的设计，掌握微机控制系统设计的一般方法和处理问题的思路，特别是一些常用的技术手段。
使大家能在实践教学环节中，积累设计经验，开拓思维空间，全面提高个人的综合能力。
红绿灯控制是智能交通系统的一个重要部分，本文给出了一个用单片机控制的简易交通红绿灯自动控制系统。
该系统适用于十字路口，并对放行和禁行时间进行倒计时显示（秒）。
在车辆通行繁忙的十字交叉路口设置的交通灯控制系统，其特点是：
道路较窄而车辆通行较多，主干道，之干道的车辆通行时间不等，并设有左右弯道通行时间，同时设有道路应急控制。
具体的情况是：
在正常的情况下，东西支干道通行时间为20秒，其中左右弯道占时5秒，南北主干道通行时间为30秒，其中左右弯道占时5秒。
并且能够在人工监控状态下，如果一道有车而另一道无车，交通灯控制系统能立即让有车道放行。
而且有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行。
目录
1概述3
1．1课题名称3
1．2设计要求3
1．3课程设计的意义3
2系统总体方案设计4
2．1芯片的选择与简单介绍4
2．2系统方框图5
2．3工作原理5
2．4电路原理图6
3硬件设计7
3．1电源电路7
3．2单片机最小系统7
3．3显示电路8
3.4信号灯电路9
4软件设计10
4．1系统分析10
4．2参数计算10
4．3程序流程图11
5实验仿真12
5．1系统仿真电路图12
5．2仿真结果分析12
6课程设计体会13
参考文献14
附1源程序代码15
附2系统原理图21
1概述
1．1课题名称
单片机控制的交通灯控制系统
1．2设计要求
1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向（主干道）车道和东西方向（支干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为30秒、支干道每次通行时间为20秒。
2、在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道。
3、黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。
4、东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用计时的方法）。
5、一道有车而另一道无车（实验时用开关K0和K1控制），交通灯控制系统能立即让有车道放行。
6、有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行，A、B道均为红灯，紧急车由K2开关模拟。
1．3课程设计的意义
单片机原理及应用技术是一门实践性很强的课程,只靠短短的课堂教学,而学生不亲自动手去做,学生只能略懂一些肤浅的僵死的知识，这样，课堂教学就没收到预期的效果。
通过课程设计，我们遇到问题，就查书查资料，或与别人交流加以解决。
在发现问题和解决问题中，我们加深了对知识的理解，并可以窥见项目开发的冰山一角，对我们的毕业设计进行了预热，也为我们将来在技术领域的发展奠定了一定的基础。
2系统总体方案设计
2．1芯片的选择与简单介绍
主控芯片采用AT89C52单片机。
单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。
它是把中央处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM）、输入/输出端口（I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。
计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。
微计算机（单片机）在这种情况下诞生了，纵观生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。
其以体积小、功能全、性价比等诸多优点而独具特色，在工业控制、尖端武器、通信设备、家用电器等嵌入式应用领域中独占鳌头。
如果说C语言程序设计课程设计的基础课，那么单片机以其系统硬件构架完整、价格低廉、学生能动手等特点，成为工科学生硬件设计基础课。
（图1）
其管脚图如右图所示。
8051单片机包含中央处理器、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及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线,现在我们分别加以说明：
1.中央处理器：
中央处理器（CPU）是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。
2 ·数据存储器（RAM）
8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。
3.程序存储器（ROM）：
8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。
4.定时/计数器（ROM）：
8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。
2．2系统方框图
2．3工作原理
由软件设置交通灯的初始时间，南北方向通行30秒，东西方向通行20秒，数码管采用动态显示，P0口送字形码，P2口送字位选通信号，通过单片机的P1口控制各种信号灯的燃亮与熄灭。
采用中断方式实现按键的功能。
2．4电路原理图
（图2）
3硬件设计
3．1电源电路
采用经市电变压，稳压的稳压电源电路图如图所示
（图3）电源电路
220V电压经过降压后得到12V交流电，经二极管整流成脉动直流电，经过电容滤波后再又经过LM7805稳压得到5V的直流电供系统工作，后面的发光二极管是起一个电源指示的作用，470UF的电容是起一个再次滤波的作用。
3．2单片机最小系统
（图4）
单片机最小系统以89C51为核心,外加时钟和复位电路,电路结构简单,抗干扰能力强,成本相对较低,非常符合本设计的所有要求.89C51单片机系列是MCS-51系列的基础上发展起来的,是当前8位单片机的典型代表,采用CHMOS工艺,即互补金属氧化物的HMOS工艺,CHMOS是CMOS和HMOS的结合,具有HMOS高速度和高密度的特点,还具有CMOS低功耗的特点。
时钟电路在单片机的外部通过XTAL1,XTAL2这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容,构成稳定的自激振荡器.本系统采用的为12MHz的晶振,一个机器周期为1us,C1,C2为30pF。
复位电路分为上电自动复位和按键手动复位,RST引脚是复位信号的输入端,复位信号是高电平有效.上电自动复位通过电容C3和电阻R2来实现,按键手动复位是图中复位键来实现的。
3．3显示电路
因为系统要求南北和东西方向的信号灯时间不一样，所以就利用单片机的P0口送出数据的段码，位选信号用P2口送出，用动态扫描的方法显示东西、南北的倒计时间。
数码管使用共阴数码管，需要接上470欧上拉电阻以提供足够大的电流来驱动数码管，数码管的每段的电流是约10毫安。
（图5）
3.4信号灯电路
本设计利用单片机的p2口来驱动和控制各种信号灯的燃亮和燃亮时间，在实际中，交通灯的信号灯需要用高电压控制，在这里我们只是模拟一下它的控制信号，所以我们就只用单片机的信号引脚直接来控制发光二极管,如下图所示。
（图6）
4软件设计
4．1系统分析
总体流程图（实现各种状态间的转换）：
4．2参数计算
T0的计数初值：
X=216-12*50*1000/12=15536=3CB0H
4．3程序流程图
5实验仿真
5．1系统仿真电路图
（图7）
5．2仿真结果分析
仿真实验能够实现红灯、黄灯、绿灯状态转换，可以准确显示每个状态所剩余的时间，按下禁行普通车辆键，东西南北方向都亮红灯；按下南北放行键，南北绿灯亮，东西红灯亮；按下东西放行键，东西绿灯亮，南北红灯亮；任何时候按下返回键，此系统都将回到初始状态，实现了课程设计的要求。
6课程设计体会
本系统就是充分利用了AT89C51芯片的I/O引角。
系统统采用MSC-51系列单片机为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过单片机芯片的P1口控制红、黄、绿灯的燃亮与熄灭；P0口外接数码管来显示各个信号灯的时间。
系统设计简便、实用性强、操作简单、程序设计简便。
系统不足之处不能控制车的左、右转、以及自动根据车流改变红绿灯时间等。
这是由于本身地理位子以及车流量情况所定，如果有需要可以设计扩充原系统来实现。
通过这次课程设计，我得到了一次用所学知识与技能分析和解决问题的可贵的锻炼机会，使我深刻邻会了单片机的基本原理和单片机应用系统开发的过程。
在常用编程设计思路技巧（特别是汇编语言）的掌握方面都向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。
参考文献
[1]余发山编著.单片机原理及应用技术.江苏：
中国矿业大学出版社，2003.12
[2]付家才.单片机控制工程实践技术.北京：
化学工业出版社，2004.5
[3]潘新民.微型计算机控制技术[M].北京：
人民邮电出版社，1999.9
[4]余锡存,曹国华.单片机原理及接口技术[M].陕西:
西安电子科技大学出版社,2000.7
附1源程序代码
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0003H
LJMPINTA0
ORG000BH
LJMPTIME0
ORG0013H
LJMPINTB1
ORG0040H
MAIN:
MOVSP,#70H
MOV40H,#0FH;东西绿灯显示时间
MOV41H,#19H;南北绿灯显示时间
MOV42H,#05H;黄灯闪烁时间
START:
MOVA,41H
ADDA,42H
MOV43H,A;东西红灯时间
MOVA,40H
ADDA,42H
MOV50H,A;南北红灯时间
MOVTMOD,#01H;开始正常工作状态
MOVTH0,#3CH
MOVTL0,#0B0H;定时50ms
SETBEA;开始计时
SETBET0;开T0中断
SETBTR0;启动定时器T0
SETBEX0
SETBINT0
SETBINT1
SETBEX1
STATUS1:
MOVP1,#84H;东西绿灯亮15秒，南北红灯亮
MOV44H,40H
MOV45H,50H
J11:
MOVR4,#14H
J0:
LCALLDISP
MOVA,R4
JNZJ0
DEC44H
DEC45H
MOVA,44H
JNZJ11
STATUS2:
MOVP1,#44H;东西黄灯闪5秒，南北红灯亮
MOVR3,42H
J22:
MOV44H,R3
MOVR4,#0AH
J20:
LCALLDISP
MOVA,R4
JNZJ20
MOVP1,#04H
MOVR4,#0AH
J21:
LCALLDISP
MOVA,R4
JNZJ21
MOVP1,#44H
LCALLDISP
DEC44H
DEC45H
DJNZR3,J22
STATUS3:
MOVP1,#30H;南北绿灯亮25秒，东西红灯亮
MOV44H,43H
MOV45H,41H
J31:
MOVR4,#14H
J30:
LCALLDISP
MOVA,R4
JNZJ30
DEC44H
DEC45H
MOVA,45H
JNZJ31
STATUS4:
MOVP1,#28H;南北黄灯闪5秒，东西红灯亮
MOV45H,42H
J42:
MOVR4,#0AH
J40:
LCALLDISP
MOVA,R4
JNZJ40
MOVP1,#20H
MOVR4,#0AH
J41:
LCALLDISP
MOVA,R4
JNZJ41
MOVP1,#28H
LCALLDISP
DEC44H
DJNZ45H,J42
JMPSTART
RET
DISP:
MOVA,44H
MOVB,#0AH
DIVAB
MOV46H,A;46h,47h存储东西方向显示的十位、个位数
MOV47H,B
MOVA,46H
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOV46H,A
MOVA,47H
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOV47H,A
MOVA,45H
MOVB,#0AH
DIVAB
MOV48H,A;48h,49h存储南北方向显示的十位、个位数
MOV49H,B
MOVA,48H
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOV48H,A
MOVA,49H
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR;依次送字形码，字位信号
MOV49H,A
MOVP0,46H
MOVP2,#11110111B
LCALLDELAY
MOVP2,#0FFH
MOVP0,47H
MOVP2,#11111011B
LCALLDELAY
MOVP2,#0FFH
MOVP0,48H
MOVP2,#11111101B
LCALLDELAY
MOVP2,#0FFH
MOVP0,49H
MOVP2,#11111110B
LCALLDELAY
MOVP2,#0FFH
RETI
DELAY:
MOVR7,#06H;延时12us程序
HERE:
DJNZR7,HERE
RETI
TIME0:
;定时器溢出中断服务程序
PUSHAcc
PUSHPSW
DECR4
MOVTH0,#3CH
MOVTL0,#0B0H
SETBEA
SETBET0
SETBTR0
POPPSW
POPAcc
RETI
INTA0:
PUSHAcc;外部中断1的中断服务程序
PUSHPSW
MOVP1,#24H
MOV44H,#58H
MOV45H,#58H
INTS:
LCALLDISP
JNBP3.5,WANG
JNBP3.6,LI
JNBP3.7,JEND
LJMPINTS
WANG:
MOVP1,#30H
MOV44H,#0H
MOV45H,#0H
LCALLDISP
JBP3.7,WANG
LJMPJEND
RETI
LI:
MOVP1,#84H
MOV44H,#0H
MOV45H,#0H
LCALLDISP
JBP3.7,LI
LJMPJEND
RETI
JEND:
POPPSW
POPAcc
RETI
INTB1:
PUSHAcc;外部中断2的中断服务程序
PUSHPSW
INT1S:
MOVP1,#24H
MOV44H,#0H
MOV45H,#0H
LCALLDISP
JBP3.7,INT1S;判断有无返回信号
POPPSW
POPAcc
RETI
TAB:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH;共阴极数码管字形码
RETI
END
附2系统原理图
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