交通灯控制器的设计.docx
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交通灯控制器的设计
摘要
高阳阳
（陕西理工学院物理与电信工程学院通信082，陕西汉中723003）
指导教师：
张雯丽
近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，但是仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。
该系统实现了能根据实际车流量通过89c51芯片的P2口设置红、绿灯燃亮时间的功能。
避免了系统因为死机而停止工作的情况发生。
交通信号灯控制方式很多，交通灯的点亮主要采用VT双向晶闸管来控制，系统实用性强、操作简单、扩展性强。
[关键词]：
单片机，交通灯，控制器,设计,实现
ABSTRACT
GaoYngyang
（Grade08,Class2MajorofCommunicationEngineering，SchoolofPhysicsandtelecommunicationEngineeringofShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723003,China）
Tutor:
ZangWenli
Inrecentyearsalongwithscienceandtechnologydevelopfast,theapplicationofsingleflatmachineismovingtowardsthoroughcontinuously,atthesametimedrivetraditionalcontroldetectiondaythebenefitofnewmoonupdate.Intheonlyflatmachineapplicationsystemoftheautomaticcontrolanddetectionofrealtime,onlyflatmachineisoftentouseasakeyparts,onlysingleflatmachineaspectknowledgeisinsufficient,returnshouldbasisspecificallyhardwarestructure,aswellasaimatthesoftwarethatappliesobjectcharacteristicspecificallycombination,perfect.
ThissystemadoptsseriesonlyflatmachineIntel89c51withbutprogrammingparallelinterfacechipofI/Oiscentraldevicethedesigncontroleroftrafficlights,haverealizedcanmeasureaccordingtoactualwagonflowtheP2installationbonusandgreenlightthatpassesthroughchipsburntolightthefunctionoftime.Ithaveavoidedthatsystemstopsworkingconditionbecauseofhaltingtooccur;ShowthattimeisdirectlyexportedthroughPBandPA;ThesignaloftrafficlightsisexportedthroughusuallyPCmouth;ThepointoftrafficlightslighttoadoptVTtwo-wayJingofloodgatepipecometocontrol,practicalityisstrong,operatingissimple.
Keywords:
Onlyflatmachine,Trafficlights,Controller,Design，Realize
目录
摘要I
ABSTRACTII
1概述1
1.1课题的意义和目的1
1.2主要研究内容1
1.3该交通灯系统的特点1
2系统总体方案及硬件设计2
2.1原理框图2
2.2设计功能2
2.3交通灯控制系统各部分硬件组成2
2.4元器件清单5
第三章软件设计7
3.1交通灯控制系统软件流程图及程序分析7
图7程序流程图7
3.2程序流程图及程序模设计7
3.3示子程序流程图8
3.4LED红绿灯显示9
3.5计时显示9
3.6间的设定10
3.7码管驱动代码表10
4试及性能分析11
4.1软件调试11
4.2硬件调试11
总结12
致谢13
参考文献14
附录15
1概述
1.1课题的意义和目的
交通灯在城市交通中起着重要的作用，它与人们日常生活密切相关，是人们出行的安全保障。
如今随着人们生活水平的提高，对交通管制也提出了更高的要求，因此提供一个可靠、安全、便捷的多功能交通灯控制系统有着现实的必要性。
本设计是根据单片使机原理就交通灯的系统作出的，由于车辆的增多，所以交通灯在现代道路交通中起着越来越重要的作用。
为了解决这些问题，我们更应该提高交通控制和管理水平，合理使用现有交通设施，充分发挥其能力，提高交通效率，促进和谐交通的建立。
1.2主要研究内容
该设计在熟练掌握单片机原理及其应用技术的使用方法基础上，综合应用单片机原理、微机原理、微机接口技术、proteus软件等课程方面的知识，设计一个采用AT89C51单片机控制的交通灯控制电路。
1.3该交通灯系统的特点
本系统结构简单，操作方便；可实现自动控制，具有一定的智能性；对优化城市交通具有一定的意义。
本设计将各任务进行细分包装，使各任务保持相对独立；能有效改善程序结构，便于模块化处理，使程序的可读性、可维护性和可移植性都得到进一步的提高。
2系统总体方案及硬件设计
2.1原理框图
根据设计功能及要求，我们可得系统的原理框图见图1：
图1
2.2设计功能
本次设计应用单片机设计一个智能交通灯设计系统，使其能模仿城市“十字”路口交通灯的功能，能满足特殊的控制要求，该系统的具体功能要求如下：
（1）、该系统能控制东西南北四个路口的红黄绿信号灯的正常工作。
（2）东西通行40秒、南北通行20秒
（3）准行方向亮绿灯与禁行方向红灯，四个路口同时加亮一盏黄灯进行闪烁，以警告车辆及行人，准行方向与禁行方向即将改变。
（4）、两个路口均用数码管显示准行或禁行的剩余时间。
2.3交通灯控制系统各部分硬件组成
AT89C51单片机内部结构：
AT89C51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极大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在分别加以说明。
（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的工作，完成运算和控制输入输出等操控。
（2）数据存储器（RAM）：
AT89C51内部有128个8位用户数及存储单元和128个寄存器单元，他们是统一编址的，专营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自定义的字型表。
（3）程序存储器（ROM）：
AT89C51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）：
AT89C51有两个16位的可编程定时/计数器，一时想定时或计数产生中断用于控制程序转向。
（5）并行输入输出（I/O）口：
AT89C51共有4组8位I/O口（P0、P1、P2或P3），用于对外数据传输。
（6）全双工串行号：
AT89C51内置一个全双行串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传输，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。
（7）中断系统：
AT89C51具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，客满著不同的控制要求，并具有2级优先级别选择。
（8）时钟电路：
AT89C51内置最高频率高达12Hz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但AT89C51单片继续外置震荡电容。
单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛（Harvard）结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿（Princeton）结构。
MCS-51系统的引脚说明：
MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，图2是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和底线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用，见图：
图2
8951的抚慰方式可以自动复位，也可以是手动复位。
除此之外，RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可以接上没用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失。
复位电路采用上电+按钮电平复位是上电复位与按钮复位的组合，当振荡频率是12MHz时，电容C取10uf,R取1K，Rs取200欧姆左右。
上电瞬间复位端的电位与Vcc相同，随着充电电路电流的减少，RST/Vpd的电位下降，最后为0V，当按钮按下后，电源Vcc通过电阻R，施加在单片机复位端RST/Vpd上实现复位，电路连接图见图3:
图3
本系统采用内部时钟产生方式：
在和两端跨接陶瓷谐振器，与内部反相器构成稳定的自激振荡器采。
晶振采用12MHz的振荡频率和两个30Pf瓷片电容C1、C2，两个电阻对频率有微调作用。
时钟电路见如图4：
图4
采用红黄绿三种颜色的发光二极管共12个分为4组代表路口的交通灯。
东西、南北两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、绿、黄三色的指示灯，指挥车辆和行人的安丘按通行。
红灯禁止通行，绿灯亮允许通行。
黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为东西，南北两干道的公共停车时间。
情况分析如表2-1：
表2-1
20S
3S
40S
3S
东西通道
红灯亮
红灯亮
绿灯亮
黄灯闪
南北通道
绿灯亮
黄灯闪
红灯亮
红灯亮
上表说明东西路口绿灯亮、北红灯亮40S。
40S时结束后开始3S计时，黄灯灯闪烁。
完成一次这样的循环要43S结束，南北路口红灯亮，东西路口绿灯亮，并重新20S时，依次循环。
这里列出了共阴和共阳数码管的管脚平排列和内部结构。
数码管3、8管脚内部连在一起。
如果是共阳极则将其接到高电平。
如果是共阴极则将其接地。
为了数码显示管的安全这里用三个二极管与其串联来降压。
本次课程设计用的是共阳极静态显示数码管。
见图5
图5
倒计时显示电路如图2。
个位的数码管接P2口，十位的数码管接P0口。
十位的数码管a,b,c,d,e,f,g依次接P0.0，P0.1，P0.2，P0.3，P0.4，P0.5，P0.6，个位的数码管a,b,c,d,e,f,g依次接P2.0，P2.1，P2.2，P2.3，P2.4，P2.5，P2.
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