基于单片机的交通灯设计.docx
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基于单片机的交通灯设计
集团标准化小组：
[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
基于单片机的交通灯设计
郑州航空工业管理学院
单片机课程设计说明书
2014级专业班级
题目
学号
姓名
指导教师
二О一六年十二月十五日
一、
交通灯的基本原理
单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。
单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。
单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：
中央处理器、存储器和I/O接口电路等。
因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。
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。
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，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。
交通灯是城市交通的重要指挥系统，与人们的日常生活密切相关。
随着经济的快速发展，城市中的车辆逐渐增多，交通拥堵和堵塞现象日趋严重，引起交通事故频发等一系列问题，因此设计一个灵活、稳定、便捷的多功能交通灯控制系统具有必要性和现实性。
本次设计的意义在于通过对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。
在实践设计过程中，积累设计经验，开拓思维空间，全面提高个人的综合能力。
本系统由单片机硬/软件系统，8位8段数码管和LED灯显示系统。
和电路控制电路等组成，较好的模拟了交通路面的控制。
倒计时电路主要是由双位共阴数码管和74HC573N驱动模块组成，控制信号通过单片机的端口P1口进行信号的传输。
倒计时电路负责的是显示红绿灯持续显示的时间。
当绿灯或者红灯持续显示时，数码管显示该状态的持续时间，在黄灯闪烁显示时，起到倒计时秒数的作用。
红绿灯功能电路主要是由各色的发光二极管和74HC573N驱动模块组成，控制信号跟数码管一样都是通过P1口进行传输。
红绿灯电路负责的是各个车行道和人行道通行状态的显示。
系统经初始化可以开始自动运行，数码管有倒计时显示功能，即
1、具有直行、左转、右转、停止四个指示灯；
2、指示灯有倒计时显示功能，直行+右转20秒，左转+右转10秒，停止+右转30秒，按此规律不断循环；
3、直行和左转灯灭掉前3秒能够闪烁提示（每秒两次）；
4、能够调整直行、左转、停止指示灯的时间。
二、交通灯的硬件设计
本设计单片机主要是用于控制交通灯的演示系统，故只需要单片机最小系统即可完成。
此电路由单片机、时钟电路、电源、复位电路4个组成部分组成。
下图分别为单片机原理图、交通灯系统电路图。
图1单片机系统原理图
图2交通灯系统原理图
2.1复位电路
复位方式有多种，本设计采用按键复位。
接线图如图3复位电路，
在复位期间（即RST为高电平期间），P0口为高组态，P1－P3口输出高电平；外部程序存储器读选通信号PSEN无效。
地址锁存信号ALE也为高电平。
在设定的定时时间内必须在RST引脚产生一个由高到低的电平变化，以清内部定时器.
图3复位电路图
2.2晶振电路
选取原则：
传统做法，但能够实现所需，即最简单也最是实用。
电容选取30pF，晶振为12MHz。
图4晶振电路图
供电电路由主电源和备用电源组成。
主电源主要是由变压器、6A整流桥、4个二极管，2个104pf电容，二个电解电容以及7805三端稳压管组成。
这个部分为系统提供主要的供电，输出电压为5V直流。
备用电源主要是由4位的5号电池盒组成。
这个部分在主电源断电时能够几乎瞬时的为系统提供电源，输出电压也是5V直流。
该电源直接接到单片机的电源端。
图5主电源和备用电源切换功能电路
2.4原件清单
原件名称
数量
焊接位置
电源部分
USB座
1
USB
USB线
1
双排针
（2）
1
CONN1
跳帽
2
104电容0.1uF
7
C2,5,6,7,8,9,11
LED灯
1
D1
电阻2K
1
R2
最小系统部分
40针座
1
U1
STC89C52
1
晶振12MHz
1
Y1
电容20pF
2
C3,C4
复位键
1
SW_RST
电阻10K
1
R1
蜂鸣器
1
LS1+
三极管9015
9
Q1~Q9
电阻330
1
R3
键盘显示、通信部分
16针座
1
U2
MAX232
1
单排针（5）
1
UART
按键
16
KEY1~KEY16
单排针（3）
1
SWITCH1
跳帽
1
4位LED
2
DIGILED1,2
电阻4.7K
8
R14~R21
电阻330
8
R6~R13
三、交通灯的软件设计
3.1交通灯程序
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
unsignedcharcodeTab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf,0xff,0xce};
sbitup=P3^1;
sbitdown=P3^2;
sbitset=P3^3;
sbitS8=P2^0;
sbitS7=P2^1;
sbitS6=P2^2;
sbitS5=P2^3;
sbitS4=P2^4;
sbitS3=P2^5;
sbitS2=P2^6;
sbitS1=P2^7;
ucharfenduan1=20,fenduan2=10,fenduan3=3;
uchartimes=0;
ucharsecond=0;
ucharbsecond=0;
ucharsss=0;
uchardisData[8]={7,12,1,10,11,11,6,7};
voidkeydisplay（）;
voiddisplay（）;
voidDelay（）
{
unsignedchari;
for（i=0;i<255;i++）;
}
voidISR_Timer0（void）interrupt1
{
TH0=0x3c;
TL0=0xb0;
times++;
if（times==10）
{
bsecond++;
times=0;
}
}
voiddisplay（uchar*point）
{
P0=Tab[*（point）];
S1=0;//开S1显示
Delay（）;
S1=1;//关S1显示
P0=Tab[*（point+1）];
S2=0;//开S2显示
Delay（）;
S2=1;//关S2显示
P0=Tab[*（point+2）];
S3=0;//开S3显示
Delay（）;
S3=1;//关S3显示
P0=Tab[*（point+3）];
S4=0;//开S4显示
Delay（）;
S4=1;//关S4显示
P0=Tab[*（point+4）];
S5=0;//开S1显示
Delay（）;
S5=1;//关S1显示
P0=Tab[*（point+5）];
S6=0;//开S2显示
Delay（）;
S6=1;//关S2显示
P0=Tab[*（point+6）];
S7=0;//开S3显示
Delay（）;
S7=1;//关S3显示
P0=Tab[*（point+7）];
S8=0;//开S4显示
Delay（）;
S8=1;//关S4显示
}
voiddelayAJ（uchara）
{
uchari;
while（a--）
{
for（i=0;i<125;i++）;
{
display（disData）;
}
}
}
voidkey（）
{
if（set==0）
{
delayAJ（10）;//消抖//消抖时间可根据实际情况设定
if（set==0）
{
sss++;
delayAJ（10）;
}
while（!
set）
{
delayAJ（10）;
}
}
if（sss%4==1）
{
if（up==0）
{
delayAJ（10）;
if（up==0）
{
fenduan1++;
if（fenduan1==100）
fenduan1=0;
{
while（!
up）
delayAJ（10）;
}
}
}
if（down==0）
{
delayAJ（10）;
if（down==0）
{
fenduan1--;
if（fenduan1==-1）
fenduan1=99;
}
while（!
down）
delayAJ（10）;
}
}
if（sss%4==2）
{
if（up==0）
{
delayAJ（10）;
if（up==0）
{
fenduan2++;
if（fenduan2==100）
fenduan2=0;
{
while（!
up）
delayAJ（10）;
}
}
}
if（down==0）
{
delayAJ（10）;
if（down==0）
{
fenduan2--;
if（fenduan2==-1）
fenduan2=99;
}
while（!
down）
delayAJ（10）;
}
}
if（sss%4==3）
{
if（up==0）
{
delayAJ（10）;
if（up==0）
{
fenduan3++;
if（fenduan3==100）
fenduan3=0;
{
while（!
up）
delayAJ（10）;
}
}
}
if（down==0）
{
delayAJ（10）;
if（down==0）
{
fenduan3--;
if（fenduan3==-1）
fenduan3=99;
}
while（!
down）
delayAJ（10）;
}
}
}
voidkeydisplay（）
{
bsecond=0;
if（sss%4==1）
{
disData[0]=11;
disData[2]=1;
disData[3]=11;
disData[6]=fenduan1/10;
disData[7]=fenduan1%10;
}
if（sss%4==2）
{
disData[0]=7;
disData[2]=11;
disData[3]=11;
disData[6]=fenduan2/10;
disData[7]=fenduan2%10;
}
if（sss%4==3）
{
disData[0]=11;
disData[2]=11;
disData[3]=10;
disData[6]=fenduan3/10;
disData[7]=fenduan3%10;
}
}
voidxianshi（）
{
second=bsecond/2;
if（second>fenduan1+fenduan2+fenduan3+1）
bsecond=0;
if（second<=fenduan1）
{
disData[0]=11;
disData[1]=12;
disData[2]=1;
disData[3]=11;
disData[6]=（fenduan1-second）/10;
disData[7]=（fenduan1-second）%10;
if（（fenduan1-second<=3）&&（bsecond%2==0））
{
disData[0]=11;
disData[1]=11;
disData[2]=11;
disData[3]=11;
}
}
elseif（（second>fenduan1）&&（second<=fenduan2+fenduan1））
{
disData[0]=7;
disData[1]=12;
disData[2]=11;
disData[3]=11;
disData[6]=（fenduan1+fenduan2-second+1）/10;
disData[7]=（fenduan1+fenduan2-second+1）%10;
if（（fenduan1+fenduan2-second+1<=3）&&（bsecond%2==0））
{
disData[0]=11;
disData[1]=11;
disData[2]=11;
disData[3]=11;
}
}
elseif（（second>fenduan2+fenduan1）&&（second<=fenduan2+fenduan1+fenduan3））
{
disData[0]=11;
disData[1]=12;
disData[2]=11;
disData[3]=10;
disData[6]=（fenduan1+fenduan2+fenduan3-second+1）/10;disData[7]=（fenduan1+fenduan2+fenduan3-second+1）%10;
if（（fenduan1+fenduan2+fenduan3-second+1<=3）&&（bsecond%2==0））
{
disData[0]=11;
disData[1]=11;
disData[2]=11;
disData[3]=11;
}
}
if（second>fenduan1+fenduan2+fenduan3+1）
bsecond=0;
}
voidmain（）
{
TMOD|=0x01;//T016位定时器
TH0=0x3c;
TL0=0xb0;
ET0=1;
TR0=1;
EA=1;
while
（1）
{
key（）;
if（sss%4==0）
xianshi（）;
else
keydisplay（）;
display（disData）;
}
}
3.2程序流程图
四、课程设计总结
本次课程设计中，重新巩固了单片机理论课时，感觉到的内容很多，知识点很杂、很繁琐。
通过自己的努力也更进一步掌握了单片机的内容构造和工作原理，以及接外部电路的情况。
当然光有理论知识那只是“纸上谈兵”，还需实际动手去实践。
真正把所学的用到日常生活中，理论联系实际，做出实物模型。
这次单片机课程设计，我们设计的是简易十字路口交通灯设计，通过这次课程设计我感觉到要想做成功，必须花时间多做准备，查阅大量资料，每个过程都很繁琐，都要认真地分析每一步每一个模块要实现大的功能，然后分步进行编写调试，最后整合成在一起。
在这次课程设计中，让我感到过程决定结果，细节觉得成败。
过程很艰难，每个细节都要认真的分析。
通过本次课程设计，我们要对所做的事情有耐性，在编程的时候有困难，也可能变得不一定成功，所以要经过多次调试，分析，改正，反复去做；认真虚心求教老师和同学。
经历了多次失败的洗礼，我明白在以后学习和实践中，我要努力掌握知识，多动手，多思考，以免在以后的学习工作中犯同样的错误。
五、指导教师评语
成绩指导教师签名
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