单片机控制的交通灯完整系统实验报告.docx
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单片机控制的交通灯完整系统实验报告
系统实验报告
——基于51单片机的交通灯设计
专业：
XX
学生姓名：
xxXX
学号：
00000000000
指导教师：
wwwwwwwwwww
2000年x月x日
附录3元器件清单………………………………………………………………….14
1设计任务和性能指标
1.1设计任务
利用单片机完成交通信号灯控制器的设计，该交通信号灯控制器由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。
用红、绿、黄发光二极管作信号灯。
如图上图所示。
设东西向为主干道，南北为支干道。
1.2性能指标
1.状态1：
仅亮灯，数码管不工作。
按下键4，红/黄/绿三色灯交替亮：
红—〉（20秒）黄（闪烁）—〉（5秒）绿—〉（20秒）黄（闪烁）—〉（5秒）红
2.状态2：
灯和数码管相结合，模拟十字路口的交通灯
在以上功能的基础上数码管倒计时显示时间。
2设计方案
2.1任务分析
模拟交通灯控制器就是使用单片机来控制一些LED和数码管，模拟真实交通灯的功能。
红、黄、绿交替闪亮，利用数码管倒计数显示间隔等，用于管理十字路口的车辆及行人交通，计时牌显示路口通行转换剩余时间等
2.2方案设计
根据设计的要求可知，系统的硬件原理框图如下图所示。
系统硬件框图
单片机选用AT89S52，它与8051系列单片机全兼容，但其内部带有4KB的FLASHROM，设计时无需外接程序存储器，为设计和调试带来极大的方便。
南北向和东西向各采用2个数码管计时，同时需要对该方向的指示灯的点亮时间进行倒计时。
键盘系统可以根据系统的需要设置不同的键的个数，可以选择线式键盘或矩阵式键盘，若单片机的IO口不够用时，可以考虑扩展8255或8155满足系统的要求。
2.软件方案
根据设计要求，程序框图如图1所示。
软件可由汇编语言完成，也可由C语言完成。
软件设计可以分为以下几个功能模块：
主程序：
初始化及键盘监控。
计时程序模块：
为定时器的中断服务子程序，完成0.1秒（或其他时间）和1秒的时间定时。
显示程序模块：
完成60个发光二极管（实际上只需驱动30个）和8个LED数码管的显示驱动。
程序流程图见下一页：
程序流程图
3系统硬件设计
3.1单片机的最小系统
ATMEL公司生产的AT89S52单片机它是硬件电路的核心部分，时钟电路晶振使用12MHz，复位电路采取按键复位方式。
具体连接图3.1和图3.2。
单片机系统的时钟电路
单片机系统的复位电路
3.2电源电路设计
电源用5V直流变压器直接供电。
3.3数码管显示电路
显示电路采用8个共阳数码管，P1口作为数码管的输入，P0.4、P0.5、P0.6P0.7分别控制东西南北四路数码管的位选端C1,C2,C3,C4。
数码管显示电路（上图是共阴数码管）
3.4信号灯控制电路
应急电路
4系统软件设计
4.1主程序设计
系统程序流程图
5调试及性能分析
5.1调试分析
5.1.1软件调试
软件调试主要是利用proteus仿真软件完成电路的搭建，运行以发现设计中的错误及时改正。
5.1.2硬件调试
硬件调试主要是检测硬件电路是否有短路、断路、虚焊等。
具体步骤及测试结果如下：
（1）检查电源与地线是否全部连接上，用万用表对照电路原理图测试各导线是否完全连接，对未连接的进行修复。
（2）参照原理图，检查各个器件之间的连接是否连接正确，是否存在虚焊，经测试，各连接不存在问题。
（3）以上两项检查并修复完后，给该硬件电路上电，电源指示灯点亮。
5.1.3系统功能调试
通过软件仿真显示，系统基本能完成要求。
6心得体会
这次系统实验历时两周的时间，在这实验过程里我们巩固了从编程、焊板到调试的专业知识，逻辑思维和动手能力都得到了很大的提高。
对于交通灯这个题目，由于以前学单片机这个课程时，做过类似相关的实验，觉得这个比较简单而且做出的东西也比较直观，查阅了大量的资料，在老师的讲解帮助下，我们对如何通过单片机控制交通灯这个题目，有了进一步的理解。
要解决的主要问题就是程序的设计了，虽然感觉交通灯程序没什么难的，就是数码管倒计时显示加几个闪烁的二极管就完事，但是也许是起初想的太简单，设计时到了细节处，也出了不少问题，而且很难被检查出来，但是最后经过我们的不断努力，还是写出来正确的代码。
上周终于拿到了PCB板，怀着紧张的心情一个器件一个器件的完成板子的焊接，最后通过串口线把程序下载到板子上，但是板子却没有意料中的效果，而且没一点现象，用万用表检查单片机的电压差不多为零，查出了问题所在松了口气，后来在网上查资料知道原来变压器的接口那三个引脚，两个GND必须短接，要不就不能正常供电，本以为短接后就正常了，但是数码管还是没反应，二极管基本可以正常显示，这时候真是一种煎熬，差了很久找不到原因，后来对照着原理图一个个的检查，最后发现原来是数码管封装错了，板子上的数码管公共极是3、8两个引脚，但是原理图上封装的事1、6，当时也没有注意，以为只要是共阴管就没问题了，没想到软件本身就存在错误。
通过这次系统实验，对以前学过的知识进行了巩固，加深了理解，提高了应用的能力，而且提高了我们的发现、分析、解决问题的能力，同时提高了大家对专业的认识及兴趣，对于我们工科生来说，对以后就业很有帮助。
最后，尤其要感谢xx和xx老师的指导和帮助，我们才得以顺利完成这次系统试验。
参考文献
[1]邹丽新.单片微型机原理及应用苏州大学出版社，2006.12
[2]彭伟.单片机C语言程序设计实训100例.北京:
电子工业出版社,2009。
8
附录1系统原理图
系统原理图
附录2程序清单
;------------------------------------
;程序实现功能
;西南北路口直行与转弯交替通行，数码管显示直行通行倒计时，红绿黄灯显示包括人行道在内的道路交通状态。
;某一方向道路拥挤时，可以人工控制调节东西南北方向通行时间。
;紧急情况时，各路口交通灯显示红灯，数码管保持数据不变。
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitkey1=P1^0;
sbitkey2=P1^1;
sbitkey3=P1^2;
sbitkey4=P1^3;
sbitsmgwe1=P0^4;
sbitsmgwe2=P0^5;
sbitsmgwe3=P0^6;
sbitsmgwe4=P0^7;
sbitsmgdot=P2^7;
sbitsouth_green=P2^0;
sbitsouth_red=P2^1;
sbitsouth_yellow=P2^2;
sbiteast_green=P2^3;
sbiteast_red=P2^4;
sbiteast_yellow=P2^5;
sbitnum_a=P0^0;
sbitnum_b=P0^1;
sbitnum_c=P0^2;
sbitnum_d=P0^3;
ucharcount;
uchartype=1;
ucharnum;
ucharsouth_dispnum=10,east_dispnum=5;
voiddelay_ms（uintz）
{
ucharx,y;
for（x=0;xfor（y=0;y<123;y++）;
}
voidtimer0_init（）
{
TMOD=0x01;
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
ET0=1;
EA=1;
TR0=1;
}
voiddisplay（ucharsouth_dispnum,uchareast_dispnum）
{
ucharsouth_dispnum1,south_dispnum2;
uchareast_dispnum1,east_dispnum2;
south_dispnum1=south_dispnum/10;
south_dispnum2=south_dispnum%10;
east_dispnum1=east_dispnum/10;
east_dispnum2=east_dispnum%10;
smgwe1=1;
smgwe2=0;
smgwe3=0;
smgwe4=0;
num_d=south_dispnum1/8;
num_c=south_dispnum1%8/4;
num_b=south_dispnum1%4/2;
num_a=south_dispnum1%2;
delay_ms
（1）;
smgwe1=0;
smgwe2=1;
smgwe3=0;
smgwe4=0;
num_d=south_dispnum2/8;
num_c=south_dispnum2%8/4;
num_b=south_dispnum2%4/2;
num_a=south_dispnum2%2;
delay_ms
（1）;
smgwe1=0;
smgwe2=0;
smgwe3=1;
smgwe4=0;
num_d=east_dispnum1/8;
num_c=east_dispnum1%8/4;
num_b=east_dispnum1%4/2;
num_a=east_dispnum1%2;
delay_ms
（1）;
smgwe1=0;
smgwe2=0;
smgwe3=0;
smgwe4=1;
num_d=east_dispnum2/8;
num_c=east_dispnum2%8/4;
num_b=east_dispnum2%4/2;
num_a=east_dispnum2%2;
delay_ms
（1）;
}
voidtraffic_light（）
{
switch（type）
{
case1:
south_red=1;
south_green=0;
south_yellow=0;
east_red=0;
east_green=1;
east_yellow=0;
display（south_dispnum,east_dispnum）;
if（east_dispnum==0）
{
east_dispnum=5;
south_dispnum=5;
type=2;
}
break;
case2:
south_red=1;
south_green=0;
//south_yellow=0;
east_red=0;
east_green=0;
//east_yellow=0;
display（south_dispnum,east_dispnum）;
if（east_dispnum==0）
{
south_dispnum=5;
east_dispnum=10;
type=3;
}
break;
case3:
south_re
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