单片机课程设计 交通灯.docx
《单片机课程设计 交通灯.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机课程设计 交通灯.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
单片机课程设计交通灯
单片机课程设计
交
通
灯
控
制
系
统
学生：
学号：
指导老师：
成绩：
引言
交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。
人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。
交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。
近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为核心器件来使用，以实现各项功能。
本设计就是采用AT89S52单片机为中心器件来设计交通灯控制器，实现了智能控制功能。
1引言
2设计任务及总体方案
2.1设计任务及要求
2.2总体方案介绍
3硬件系统的设计
3.1AT89S52简介
3.2时钟电路
3.3复位电路
3.4LED数码管显示模块
3.5红绿灯显示模块
4软件系统的设计
4.1软件设计分析
4.2程序流程图
4.3系统程序
5设计总结
6参考文献
7附录
7.1附录一：
系统程序
7.2附录二：
系统原理图
7.3附录三：
元器件清单
2设计任务及总体方案
2.1设计任务及要求
利用单片机的定时器产生秒信号，控制十字路口的红绿黄灯交替点亮和熄灭，并且用4只LED数码管显示十字路口两个方向的剩余时间。
具体设计要求如下。
十字交叉路口的交通灯控制系统的结构如图1.1所示。
往南和往北的信号一致，即红灯（绿灯或黄灯）同时亮或同时熄灭。
用两个数码管来显示被点亮的指示灯还将点亮多久。
往东和往西方向的信号一致，其工作方式与南北方向一样，也采用两个数码管来倒计时。
当南北方向为绿灯和黄灯时，东西向的红灯点亮禁止通行；而东西方向为绿灯和黄灯时，南北向的红灯点亮禁止通行。
假设南北方向为主干道，通行时间为40秒，东西方向是次干道，通行时间为40秒，黄灯点亮的时间均为5秒，则其工作方式如下表所示循环点亮信号灯。
交通信号灯工作模式
南北向
绿灯亮40秒
黄灯亮5秒
红灯亮45秒
东西向
红灯亮45秒
绿灯亮40秒
黄灯亮5秒
2.2总体方案介绍：
本系统电路由单片机AT89S52、复位电路、时钟电路、数码管显示电路以及发光二级管显示电路构成，逻辑框图如下图所示。
各相应组成部分提供定时信号，使得相应的发光二极管和数码管显示。
3硬件系统的设计
3.1AT89S52简介
AT89S52单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器。
它具有以下主要标准功能：
8KB可重复编成的Flash存储器，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，8个中断向量源，全双工串行口。
它采用单一+5V电源。
其I/O口分别为P0、P1、P2和P3，其中P0口作通用I/O接口时必须接上上拉电阻；P1口是准双向口，只能作通用I/O接口使用；P2口可作通用I/O接口和高8位地址线；P3口不仅可作准双向I/O接口使用，而且每一根线都具有第二功能。
本设计中，只用了P0、P1和P2口，它们都作通用I/O口使用。
3.2时钟电路
如图所示，本设计采用内部时钟产生方式，在XTAL1和XTAL2两端跨接12Mhz的石英晶振和两个30pF的振荡电容，构成始终电路。
3.3复位电路
本设计用RC元件构成外部复位电路，因为RC时间常数应大于两个机器周期，所以电容选取10uf，电阻选取10K复位方式有两种：
上电复位和按钮复位。
本设计采用按钮复位方式。
3.4LED数码管显示模块
本设计中LED数码管显示模块电路如下图所示，其中D0、D1数码管显示南北向时间，D2、D3数码管显示东西向时间。
本设计所用LED数码管显示器是共阴极8段式数码管，其内部8段发光二极管的阴极端连接在一起，阳极端分开控制，使用时公共端接地，因此，点亮发光二极管，只需给对应的阳极端送高电平。
给数码管的各个引脚输入不同的8位二进制编码，可显示不同的数字或字符，这种二进制编码称为字段码。
本设计所用共阴极数码管的字段码如下图所示。
显示字符的共阴极字段码
显示字符
共阴极字段码
0
3FH
1
06H
2
5BH
3
4FH
4
66H
5
6DH
6
7DH
7
07H
8
7FH
9
6FH
LED数码管在显示时，通常有静态显示方式和动态显示方式两种。
静态显示结构简单，操作方便，要显示某个数字，直接在I/O线上发送相对应的字段码，但是一个数码管就需要8根I/O线，而本系统中数码管数量较多，需要占用的I/O线很多；动态显示所用的I/O接口信号线少，线路简单，因此本系统选用动态显示方式。
四个数码管的段选线并接在一起通过P0口控制，它们的公共端不直接接地，每个数码管的公共端分别与一根I/O口项链，通过P2口控制。
动态显示的工作原理是4个数码管轮流显示相应的数字，一次循环完毕后，下一次循环又这样轮流显示，由于人的视觉暂留效应，循环的周期太快，只有几十微秒，所以看起来所有的数码管是一起显示的。
并在P0口接7407芯片，起到缓冲的作用，使得系统更加稳定。
3.5红绿灯显示模块
本系统红绿灯显示电路如图所示。
其中R1、Y1、G1分别表示南北红、黄、绿灯，R2、Y2、G2分别表示东西红、黄、绿灯。
本系统采用共阴极结构发光二极管，6段发光二极管的阴极端连接在一起，阳极端分开控制，使用时公共端接地，要使哪根发光二极管点亮，则对应得阳极端接高电平。
由P1口控制，输入对应字段码，显示对应的发光二极管。
4软件系统的设计
4.1软件设计分析
为了增加程序的可读性，理清程序的编写思路，程序采用模块化结构，本系统按以下几个模块编写程序：
①主程序模块：
初始化程序，RAM清零，子程序的调用。
②延时子程序模块：
产生1ms延时信号，循环调用1000次完成1秒钟延时，循环调用500次完成0.5秒定时。
③显示子程序模块：
为12位LED动态显示提供驱动信号。
P0口和P2口为数码管提供驱动信号，P0口送出段选码，P2口为位选码。
P1口输出字段码控制红绿灯亮灭：
南北绿灯亮，东西红灯亮时P1=001100B=0CH，同时数码管从40倒计时到00；南北黄灯闪烁，东西红灯亮，亮0.5S，P1=001010B=0AH，灭0.5S，P1=001000B=08H，同时数码管从05倒计时到00；南北红灯亮，东西绿灯亮时P1=100001B=21H，同时数码管从40倒计时到00；南北红灯亮，东西黄灯闪烁，亮0.5S，P1=010001B=11H，灭0.5S，P1=000001B=01H。
4.2程序流程图
4.3系统程序
系统程序见附录
5设计总结
6参考文献
1.谢维成，杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计.北京：
清华大学出版社，2003
2.李建忠.单片机原理及应用.西安：
西安电子科技大学出版社，2002
3.谭浩强.C语言设计（第2版）.北京：
清华大学出版社。
1999
4.严天峰.单片机应用系统设计与仿真调试.北京：
北京航空航天大学出版社，2005
5.张齐等.单片机应用系统设计——基于C语言编程.北京：
电子工业出版社，2004
6.赵亮，侯国锐.单片机C语言编程与实例.北京：
人民邮电出版社，2003
7附录
7.1附录一：
系统程序
#include
#include
#defineucharunsignedchar
voiddelay_1ms（uchart）
voidscan（void）
voidscan_led（uchark）
voidscan_led40（void）
voidscan_led5（ucharx）
charcodeLED_7[11]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00};//共阴极LED数码管的字段码
charcodescan_con[4]={0x01,0x02,0x04,0x08};//4个LED数码管的位选码
voiddelay_1ms（uchart）//1ms延时程序
{
uchari,j;
for（i=0;ifor（j=0;j=120;j++）
;
}
voidscan_led（uchark）//数码管显示倒计时
{
P2=scan_con[0];
P0=LED_7[k/10];
delay_1ms
（1）;
P2=scan_con[1];
P0=LED_7[k%10];
delay_1ms
（1）;
P2=scan_con[2];
P0=LED_7[k/10];
delay_1ms
（1）;
P2=scan_con[3];
P0=LED_7[k%10];
delay_1ms
（1）;
}
voidscan_led40（）
{
ucharm,n;
for（m=40;m>0;m--）
{
for（n=0;n<1000;n++）
{
scan_led（m）;
}
}
}
voidscan_led5（ucharx）
{
uchary;
for（y=0;y<500;y++）
{
scan_led（x）;
}
}
voidscan（）//显示程序
{
uchari,j;
P1=0x0c;//南北绿灯亮，东西红灯亮
scan_led40（）;
for（i=5;i>0;i--）//南北黄灯闪烁，东西红灯亮
{
P1=0x0a;
scan_led5（i）;
P1=0x08;
scan_led5（i）;
}
P1=0x21;//南北红灯亮，东西绿灯亮
scan_led40（）;
for（j=5;j>0;j--）//南北红灯亮，东西黄灯闪烁
{
P1=0x11;
scan_led5（j）;
P1=0x01;
scan_led5（j）;
}
}
voidmain（）
{
P0=0x00;//初始化
P1=0x00;
P2=0x00;
while
（1）
{
scan（）;//显示程序
}
}
7.2附录二：
系统原理图
7.3附录三：
元器件清单
序号
元件名
数量
1
AT89S52单片机
1
2
12Mhz晶振
1
3
30pf电容
2
4
10uf电解电容
1
5
按键
1
6
10k电阻
2
7
1k电阻
6
8
470电阻
8
9
发光二极管
6
10
7407芯片
1
11
8段共阴极LED数码管
4
升级会员 