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好吧我为了任务
课程设计报告
题目：
复杂路口交通灯系统的仿真设计（软件部分）
学生姓名：
周鑫
学生学号：
0908040150
系别：
电气信息工程学院
专业：
通信工程
届别：
2013
指导教师：
权循忠
复杂路口交通灯系统的仿真设计
（软件部分）
学生：
周鑫
指导老师：
权循忠
电气信息工程学院09通信工程1班
1课程设计的任务与要求
1.1课程设计的任务
1、实现交通灯控制系统的基本功能；
2、可以通过按键调整主次干道的通行时间；
3、系统具有较强的稳定性；
4、系统可根据需要附加一些功能；
东西（A）、南北（B）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、左转绿、直行绿、黄四个指示灯，指挥车辆和行人安全通行。
红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。
红灯的默认设计时间为40秒，绿灯及左转绿灯各为20秒，还可根据车流量的大小改变通行时间。
1.2课程设计的要求
根据课程设计有关要求，在熟悉课本数字电路的基础上，多方参照相关书目，自行设计本课题:
十字路口交通灯控制电路系统。
1.3课程设计的研究基础
随着时代的发展和进步，控制智能化、仪器小型化、功耗微小化得到广泛关注在这些领域中，单片机起到了举足轻重的作用，这就把单片机的应用提升到重要的地位，单片机应用系统设计就成为新的技术热点。
该交通灯的整体构成由：
AT89C51单片机[1]，AMBERCC数码管显示模块，按键控制模块,LED灯指示模块等硬件电路构成，软件包括定时器部分，外部中断部分，正常模式部分程序组成。
正常模式下由程序执行6个状态，每个状态分别各车道通行时间40秒，左转20秒，人行道有40秒的通行时间，离转换还剩5秒时数码管进入闪烁倒计时状态，每条道路对应1个等待状态，1个通行状态，1个左转状态，每个状态调用数码管倒计时显示子程序，并可根据具体繁忙程度手动调节交通灯的转换时间。
2单片机交通灯控制系统方案制定
2.1方案提出
采用分模块设计的思想，程序设计实现的基本思想是一个计数器，选择一个单片机，其内部为一个计数[3]，是十六进制计数器，模块化后，通过设置或程序清除来实现状态的转换，由于每一个模块的计数多不是相同，这里的各模块是以预置数和计数器计数[11]共同来实现的，所以要考虑增加一个置数模块，其主要功能细分为，对不同的状态输入要产生相应状态的下一个状态的预置数，分别为南北车道的置数选择和东西车道的置数选择。
现在简述设计思想。
如前分析已经确定该系统有六个状态[12]，而置数子模块可定要将下一状态的预置数准备好，所以很容易得到主干道的置数表
表1：
方案1的交通灯工作状态
状态
南北车道预置
东西车道预置数
000
35（直行绿灯）
35（红灯）
001
5（黄灯闪烁等待）
5（红灯）
010
20（左转绿灯）
20（红灯）
011
35（红灯）
35（直行绿灯）
100
5（红灯）
5（黄灯闪烁等待）
101
20（红灯）
20（左转绿灯）
由该表，就可以通过程序循环的方法设计该模块，主要思想是通过数据判断指令、跳转指令实现，由主控制器计时和中断产生的八个状态去译码，从而得到不同的输出，即预置数，由上分析可用一个计数器和跳转指令去完成的预置数。
同时，可以用组合电路实现该功能了，可以用数据选择器的思想，在本系统中，直接通过门电路的译码，接下来就是计数模块了，其主要的功能细分为，要从预置数开始递减计数，一个状态结束，通过判断，通知主控制模块，使之进入下一模块。
还有一个必须考虑到的就是，预置数必须在下一个状态来之前准备好，而红绿黄灯的状态变化，必须和计数状态同步，于是引起预置数变化的程序要超前于系统本身的状态变化，所以，系统中的两个状态转换时，在上一状态结束时设置预置数，而控制红绿灯的是随着系统本身状态的变化而变化，体现在本子电路中就是有两组电路去判断符合的状态。
3系统硬件原理图
图1系统硬件原理图
3.1软件功能设计
1、主程序负责初始化以及循环扫描键盘；
2、定时器0负责闪烁以及数码管的闪烁；
3、定时器1负责计数以及数码管的循环显示，交通灯的循环点亮；
4、键盘扫描模块负责获得键号并转到相应的程序进行处理；
5、键盘处理模块负责调整交通的通行以及暂缓通行时间
3.2程序流程图
全部控制程序实际上分为若干模块：
键盘设置处理程序，状态灯控制程序，LED显示程序紧停程序，中断服务子程序，红绿灯时间调整程序等。
整个软件程序方面主要分两大部分：
主程序部分和中断处理程序。
图2程序流程总图
总图是所有程序依据的原理每次子程序都将调用总图进行形成，首先开始，然后通过I/O口进行程序编译，之后通过芯片进行检测运行，有效的向下发放无效返回提醒。
图3主程序流程图
首先开始运行，系统初始化，各灯开始运行亮灯并有处理器处理返回
图4按键子程序流程图
它包含倒计时调整和繁忙状态两个状态。
主程序中放了一个按键的判断指令，当有按键按下的时候，程序就自动的跳转到按键子程序处理。
当检测到K2键按下的时候就自动返回到主程序。
当出现繁忙的情况的时候，按下K3或者K4就切换到繁忙状态，当繁忙事件处理完毕的时候，再按键调整时间，返回正常状态。
图5中断程序图
从主控中返回的数据先分配空间，之后判断，判断正确进行中断获得数据依次循环，判断不正确直接返回原值进行下一步程序
4系统仿真实现
图6东西停南北直行南北人行通行状态
图7东西停南北左转弯南北方向人形通行状态
图8南北停东西直行东西方向人形通行状态
图9南北停东西左转弯东西方向人形通行状态
图10繁忙状态交通灯工作状况
5仿真软件介绍
Protel99S：
随着计算机技术的飞速发展，集成电路被广泛应用，电路越来越复杂，集成度越来越高，加之新型元件层出不穷，使得越来越多的工作已经无法用手工来完成，因此计算机辅助电路板设计已经成为电路板设计制作的必然趋势。
Protel99SE具有丰富的设计功能，能进行原理图的设计、印制电路板的设计、PCB板的设计等功能。
KeilC51：
KeilC51软件是众多单片机应用开发的优秀软件之一，它集编辑，编译，仿真于一体，支持汇编,PLM语言和C语言的程序设计，界面友好，易学易用。
eilμVision调试器准确地模拟8051设备的片上外围设备（IC、CAN、UART、SPI、中断、I/O端口、A/D转换器、D/A转换器和PWM模块）。
模拟帮助你了解硬件配置，避免在安装问题上浪费时间。
此外，使用模拟器你可以在没有目标设备的情况下编写和测试应用程序。
使用PK51专业开发套件，你可轻松访问8051系列的片上外设和其他关键功能。
6结语
在这次课程设计中，我遇到了一些问题，也学会了很多关于数字电路的东西，并对所用器件有了更深入的认识。
首先，为了使线路简单在安装之前要对芯片的位置布置作一下分析，才开始连接。
并按照电路进行合理的布置器件，另外，在调试过程中，要学会使用仪器去检测电路，刚开始我很快就将线认真的连好，但没有出现结果，我再用表去测电路,并找出了问题所在。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在同学的辛勤指导下，终于游逆而解。
同时，在同学的身上我们学也到很多实用的知识，在此我心存感激。
此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。
在此，感谢于权循忠老师的细心指导，也同样谢谢其他各组同学的无私帮助！
7参考文献
[1]胡汉才单片机原理及其接口技术[M]清华大学出版，1996
[2]蔡美琴MCS-51系列单片机系统及其应用高等教育出版社2004.2
[3]付家才单片机控制工程实践技术[M]化学工业出版社，2004.5
[4]潘新民微型计算机控制技术[M]人民邮电出版社，1999.9
[5]余锡存单片机原理及接口技术[M]西安电子科技大学出版社,2000.7
[6]雷丽文等.微机原理与接口技术[M]电子工业出版社，1997.2
[7]蒋万君在论循环时序电路的简便设计[J]机电一体化，2005第5期
[8]周立功增强型80C51单片机速成与实战北京航空航天大学出版社2004.5
[9]何立民MCS-51系列单片机应用系统设计北京航空航天大学出版社,1995.
[10]李华MCS-51系列单片机实用接口技术[M]北京航空航天大学出版社,1993
[11]周航慈单片机应用程序设计技术[M]北京航空航天大学出版社,1991.
[12]张志良等单片机原理与控制技术[M]机械工业出版社，2001年7月第1版
[13]陆坤电子设计技术1电子科技大学出版社,1997
[14]梁文海单片机AT89C2051构成的智能型频率计[J]现代电子技术,2002
[15]谢自美电子线路设计·实验·测试[M]华中理工大学出版社,2001
[16]吴金戎,沈庆阳8051单片机实践与应用[M]清华大学出版社,2003
8附录
所用元器件清单
表1所有元器件列表
NE555
1
74LS00
4
74LS47
2
CD4029
3
74LS245
4
1/4W金属膜电阻：
47K
1
39K
1
220
2
电位器：
5K
1
电解电容：
10μF
1
固定电容：
0.01μF
1
发光二极管：
红
2
黄
2
绿
2
共阳数码管
2
相关程序
/*****************************************************
十字路口交通灯控制C程序
******************************************************/
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#include
/*****定义控制位**********************/
sbitTime_Show_LED2=P2^5;//Time_Show_LED2控制位
sbitTime_Show_LED1=P2^4;//Time_Show_LED1控制位
sbitEW_LED2=P2^3;//EW_LED2控制位
sbitEW_LED1=P2^2;//EW_LED1控制位
sbitSN_LED2=P2^1;//SN_LED2控制位
sbitSN_LED1=P2^0;//SN_LED1控制位
sbitSN_Yellow=P1^6;//SN黄灯
sbitEW_Yellow=P1^2;//EW黄灯
sbitEW_Red=P1^3;//EW红灯
sbitSN_Red=P1^7;//SN红灯
sbitEW_ManGreen=P3^0;//EW人行道绿灯
sbitSN_ManGreen=P3^1;//SN人行道绿灯
sbitSpecial_LED=P2^6;//交通正常指示灯
sbitBusy_LED=P2^7;//交通繁忙指示灯
sbitNomor_Button=P3^5;//交通正常按键
sbitBusy_Btton=P3^6;//交通繁忙按键
sbitSpecial_Btton=P3^7;//交通特殊按键
sbitAdd_Button=P3^3;//时间加
sbitReduces_Button=P3^4;//时间减
bitFlag_SN_Yellow;//SN黄灯标志位
bitFlag_EW_Yellow;//EW黄灯标志位
charTime_EW;//东西方向倒计时单元
charTime_SN;//南北方向倒计时单元
ucharEW=60,SN=40,EWL=19,SNL=19;//程序初始化赋值，正常模式
ucharEW1=60,SN1=40,EWL1=19,SNL1=19;//用于存放修改值的变量
ucharcodetable[10]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};//1~~~~9段选码
ucharcodeS[8]={0X28,0X48,0X18,0X48,0X82,0X84,0X81,0X84};//交通信号灯控制代码
/**********************延时子程序************************/
voidDelay（uchara）
{
uchari;
i=a;
while（i--）{;}
}
/*****************显示子函数**************************/
voidDisplay（void）
{
charh,l;
h=Time_EW/10;
l=Time_EW%10;
P0=table[l];
EW_LED2=1;
Delay
（2）;
EW_LED2=0;
P0=table[h];
EW_LED1=1;
Delay
（2）;
EW_LED1=0;
h=Time_SN/10;
l=Time_SN%10;
P0=table[l];
SN_LED2=1;
Delay
（2）;
SN_LED2=0;
P0=table[h];
SN_LED1=1;
Delay
（2）;
SN_LED1=0;
h=EW1/10;
l=EW1%10;
P0=table[l];
Time_Show_LED1=1;
Delay
（2）;
Time_Show_LED1=0;
P0=table[h];
Time_Show_LED2=1;
Delay
（2）;
Time_Show_LED2=0;
}
/**********************外部0中断服务程序************************/
voidEXINT0（void）interrupt0using1
{
EX0=0;//关中断
if（Add_Button==0）//时间加
{
EW1+=5;
SN1+=5;
if（EW1>=100）
{
EW1=99;
SN1=79;
}
}
if（Reduces_Button==0）//时间减
{
EW1-=5;
SN1-=5;
if（EW1<=40）
{
EW1=40;
SN1=20;
}
}
if（Nomor_Button==0）//测试按键是否按下，按下为正常状态
{
EW1=60;
SN1=40;
EWL1=19;
SNL1=19;
Busy_LED=0;//关繁忙信号灯
Special_LED=0;//关特殊信号灯
}
if（Busy_Btton==0）//测试按键是否按下，按下为繁忙状态
{
EW1=45;
SN1=30;
EWL1=14;
SNL1=14;
Special_LED=0;//关特殊信号灯
Busy_LED=1;//开繁忙信号灯
}
if（Special_Btton==0）//测试按键是否按下，按下为特殊状态
{
EW1=75;
SN1=55;
EWL1=19;
SNL1=19;
Busy_LED=0;//关繁忙信号灯
Special_LED=1;//开特殊信号灯
}
EX0=1;//开中断
}
/**********************T0中断服务程序*******************/
voidtimer0（void）interrupt1using1
{
staticucharcount;
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
count++;
if（count==10）
{
if（Flag_SN_Yellow==1）//测试南北黄灯标志位
{SN_Yellow=~SN_Yellow;}
if（Flag_EW_Yellow==1）//测试东西黄灯标志位
{EW_Yellow=~EW_Yellow;}
}
if（count==20）
{
Time_EW--;
Time_SN--;
if（Flag_SN_Yellow==1）//测试南北黄灯标志位
{SN_Yellow=~SN_Yellow;}
if（Flag_EW_Yellow==1）//测试东西黄灯标志位
{EW_Yellow=~EW_Yellow;}
count=0;
}
}
/*********************主程序开始**********************/
voidmain（void）
{
Busy_LED=0;
Special_LED=0;
IT0=1;//INT0负跳变触发
TMOD=0x01;//定时器工作于方式1
TH0=（65536-50000）/256;//定时器赋初值
TL0=（65536-50000）%256;
EA=1;//CPU开中断总允许
ET0=1;//开定时中断
EX0=1;//开外部INTO中断
TR0=1;//启动定时
while
（1）
{/*******S0状态**********/
EW_ManGreen=0;//EW人行道禁止
SN_ManGreen=1;//SN人行道通行
Flag_EW_Yellow=0;//EW关黄灯显示信号
Time_EW=EW;
Time_SN=SN;
while（Time_SN>=5）
{P1=S[0];//SN通行，EW红灯
Display（）;}
/*******S1状态**********/
P1=0x00;
while（Time_SN>=0）
{Flag_SN_Yellow=1;//SN开黄灯信号位
EW_Red=1;//SN黄灯亮，等待左拐信号，EW红灯
Display（）;
}
/*******S2状态**********/
Flag_SN_Yellow=0;//SN关黄灯显示信号
Time_SN=SNL;
while（Time_SN>=5）
P1=S[2];//SN左拐绿灯亮，EW红灯
Display（）;}
/*******S3状态**********/
P1=0x00;
while（Time_SN>=0）
{Flag_SN_Yellow=1;//SN开黄灯信号位
EW_Red=1;//SN黄灯亮,等待停止信号，EW红灯
Display（）;}
/***********赋值**********/
EW=EW1;
SN=SN1;
EWL=EWL1;
SNL=SNL1;
/*******S4状态**********/
EW_ManGreen=~EW_ManGreen;//EW人行道通行
SN_ManGreen=~SN_ManGreen;//SN人行道禁止
Flag_SN_Yellow=0;//SN关黄灯显示信号
Time_EW=SN;
Time_SN=EW;
while（Time_EW>=5）
{P1=S[4];//EW通行，SN红灯
Display（）;}
/*******S5状态**********/
P1=0X00;
while（Time_EW>=0）
{Flag_EW_Yellow=1;//EW开黄灯信号位
SN_Red=1;//EW黄灯亮，等待左拐信号，SN红灯
Display（）;}
/*******S6状态**********/
Flag_EW_Yellow=0;//EW关黄灯显示信号
Time_EW=EWL;
while（Time_EW>=5）
{P1=S[6];//EW左拐绿灯亮，SN红灯
Display（）;}
/*******S7状态**********/
P1=0X00;
while（Time_EW>=0）
Flag_EW_Yellow=1;//EN开黄灯信号位
SN_Red=1;//EW黄灯亮，等待停止信号，SN红灯
Display（）;}
/***********赋值**********/
EW=EW1;
SN=SN1;
EWL=EWL1;
SNL=SNL1;
}
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