交通灯毕业设计汇总.docx

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交通灯毕业设计汇总

主要内容:

本系统采用美国ATME公司生产的单片机AT89C51以及其它芯片来设计交通灯控制。

实现了通过AT89S51芯片的P2口设置红、绿灯点亮的功能，通过AT89C51芯片的RXDTXD俞入、输出设置显示时间。

交通灯的点亮采用发光二极管实现，时间的显示采用七段数码管实现。

基本要求：

（1）在一个十字路口的两条主干道上，分别装上一套红、黄、绿3种信号灯

（2）在通常情况下，一条主干道为绿灯，另一条主干道为红灯。

控制南北向、东西向交通灯，指示时间为25s，当时设计一个交通信号灯实时控制系统，要求具有以下功能：

（3）时间为5s时黄灯点亮闪烁，5s时间到，交通灯换向。

亮灯规律：

南北红灯亮25s,东西绿灯亮25s

南北黄灯亮5s,东西黄灯闪5s

南北绿灯亮25s,东西红灯亮25s

南北黄灯闪5s,东西黄灯亮5s

主要参考资料:

[1]王文杰单片机应用技术冶金工业出版社

[2]李全利单片机原理及接口技术第二版高等教育出版社

[3]胡汉才单片机原理及其接口技术清华大学出版社

[4]严天峰单片机应用系统设计与仿真调试北京航空航天大学出版社

[5]张毅刚MCS-51单片机应用设计哈尔滨工业大学出版社

[6]刘瑞新单片机原理与应用教程机械工业出版社

[7]吴国经单片机应用技术中国电力出版社

完成期限：

指导教师签名：

课程负责人签名：

郑州华信学院

课程设计说明书

题目:

交通灯设计

姓名：

刘鹏程

院（系）:

机电工程学院

专业班级：

电气工程及其自动化一班

学号：

0902120122

指导教师：

宋东亚许洋洋

成绩：

时间：

2011年11月16日至2011年12月16日

1摘要4

2任务分析与设计思路4

2.1任务分析：

4

2.2设计思路5

3总体设计6

3.1单片机内部资源分布图：

6

3.2硬件原理框图：

6

3.3软件结构框图：

7

3.4软硬件分工7

4详细设计7

4.1设计电路：

8

4.2交通灯电路：

8

4.3倒计时显示电路：

8

5仿真电路及效果图：

9

5.1仿真电路：

10

5.2仿真效果：

10

6软件框图13

6.1主程序流程图：

13

7程序及注释14

7.1主程序：

14

8调试与运行16

9心得体会16

10设计资料及参考文献17

1摘要

在日常生活中，交通灯作为管理交通、调协车辆的一个便捷的手段，起着很大的作用。

各种交通工具、行人都要根据交通灯的变化来决定是否前行，通行的时间的规定协调了它们的步伐，极大的减少了由于交通混乱引起的各种事故的发生。

因此，一个完善的交通系统中，交通灯是必不可少的设备，一个完善的交通灯程序会更有效的管理当前道路中出现的实际情况，使车辆、行人的行进变得更顺畅、更和谐。

随着我国国民经济的快速发展，我国机动车辆发展迅速，而城镇道路建设由于历史等各种原因相对滞后，交通拥挤和堵塞现象时常出现。

如何利用当今计算机和自动控制技术，有效地疏导交通，提高城镇交通路口的通行能力，减少交通事故是很值得研究的一个课题。

目前，国内的交通灯一般设在十字路口,在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯加上一个倒计时的显示器来控制行车。

2任务分析与设计思路

2.1任务分析:

本次设计要求：

运用所学单片机原理、模拟和数字电路等方面的知识，设计出一台交通信号灯，模拟路口交通信号。

交通灯要求如下：

1）交通信号灯能够控制东西、南北两个方向的交通，红绿黄灯用对应颜

色的发光二极管代替；

2）用四个2位数码管分别显示东、南、西、北方向的通行时间，东西或

南北通行时间为25秒，红绿灯切换中间黄灯闪烁5秒。

目前，我们接触到的交通灯都位于十字路口，假设实际情况为东西南北走向的十字路口，如下图：

东西南北各三盏灯，每三盏分别为红、黄、绿三种颜色，总共十二盏灯，而实际情况下，东西方向灯亮灭一致，南北方向灯亮灭一致，故只需要按东西为一组，南北为一组，两组交错亮灭来设计控制系统，即可达到交通灯系统的控制目的。

根据以上分析那么只需要控制东南或者西北六盏灯亮灭规律就能实现控制，另外

两组对应一致就行了。

根据设计要求，要求东西或者南北通行25秒，红绿灯切

换中间黄灯闪烁5秒。

那么要求绿灯亮放行，放行线，绿灯持续亮（通行时间）25秒，黄灯亮（警告提醒时间）5秒，红灯亮禁止通行，禁止线，为了简化设计，也为25秒。

切换过程东西南北均为黄灯闪烁。

2.2设计思路

基于完成以上任务分析，结合所学有关知识，尤其是本学期所学关于单片机的中断系统和定时/计数器的相关知识及应用，我们知道对于红、绿、黄两组各三盏灯的控制，可以通过把这六盏灯分别接到单片机的六个输出引脚，若用P1

口进行输出，则分配如下：

AT89C51

P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5

1

r1

T1

r1

F1

F

L1

L2

L3

L4

L5

L6

（东西红）

（东西黄）

（东西绿）

（南北红）

（南北黄）

（南北绿）

LED显示分布

通过对P1口P0~P5编程从而实现控制。

而时间的各盏灯的熄灭时间的延时情况，则用定时/计数和中断结合应用实现控制。

而输出的时间显示则每个方向分别用两个发光二极管显示，十位接在P0

口，个位接在P2口，对P0口P2口编程即可实现控制。

3总体设计

3.1单片机内部资源分布图:

PD.OP0.7

P2.0-P2.7

PL0-PL7

P3CHP3.7

3.2硬件原理框图:

3、软件结构图:

3.3软件结构框图:

3.4软硬件分工

硬件实现实物连接，软件与硬件连接相对应，通过编写程序，使硬件实现期望的功能。

说的形象些，软件相当于其内在本质功能，而硬件是将该功能表现出来，让人们可见罢了。

4详细设计

本设计使用的单片机为AT89C51。

AT89C51是带有4K字节闪存的低电压高性能微处理器。

其主要特性：

与MCS-51兼容4K字节可编程FLASH存储

器寿命：

1000写/擦循环数据保留时间：

10年•全静态工作：

0Hz-24MHz三级程序存储器锁定128疋位内部RAM32可编程I/O

线两个16位定时器/计数器5个中断源可编程串行通道低功耗的

闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路。

4.1设计电路:

设计电路主要由两部分组成，一部分为P1口与十二个发光二极管连接电

路，另一部分是PO、P2口与八个七段显示器相连的电路，下面分别详细说明。

4.2交通灯电路：

设计中采用发光二极管作为交通灯来使用，单片机的I/O接口直接和交通

灯（发光二极管）连接。

在十字路口的四组红、黄、绿三色交通灯中，东西方向道路上的两组同色灯连接在一起，南北方向道路上的两组同色的灯也彼此连接在，受单片机P1.0~P1.5控制。

单片机的I/O接口与交通灯电路的具体连接方式为：

P1.0~P1.2分别接东西方向的红、黄、绿共6个放光二极管，P1.3~P1.5分别接南北方向的红、黄、绿共6个发光二极管。

12个发光二极管采用了共阳极的连接方式，因此I/O口输出低电平时，与之相连的发光二极管会亮，I/O口输出高电平时，相应的发光二极管会灭。

交通灯电路如图所示

/■■尸一戶一尸一严-产一尸一严-产-戶一尸|严一

-H/-H/-H/-H戸-H/-H#->l/->t#->f/->,->t/->l

o12

1-T-I34-J5T3-s111a-dptmrptja-dpqa上丄丄丄丄上衣_丄丄丄丄t

4.3倒计时显示电路：

该显示装置选用七段数码管来显示交通灯转换的剩余时间，根据控制要求,

每个路口需要两个数码管，这样四个路口就要求八个数码管。

有序AT89C51单

片机的I/O作为输出时，具有较强吸收电流能力，因此我们可以选用共阳型数码管，这样由单片机的I/O就可以直接驱动，从而简化硬件电路的设计。

四个路口倒计时显示被置在同一时刻显示相同的数字，期中P0口用来显示时间的十位，

P2口用来显示时间的个位。

电路如下图所示

g

h

5仿真电路及效果图:

5.1仿真电路:

C1

P82R2

P81

R1

h

XTAL1

R5

10k

XTAL2

R9

10k

」1.0

P1.1

P12

」15

」1/

R6

10k

P0.0/AD0

P0.1/AD1

P0.2/AD2

P0.3/AD3

P0.4/AD4

P0.5/AD5

P0.6/AD6

P0.7/AD7

P2.0/A8

P2.1/A9

P2.2/A10

P2.3/A11

P2.4/A12

P2.5/A13

P2.6/A14

P2.7/A15

P3.0/RXD

P3.1/TXD

P3.4/T0

P3.5/T1

39

21

10

12

13

―TT

丨5

程序JHEX

新建文件夹

P83

P84

*

D13

D9

D5

C1

5.2仿真效果:

东西黄灯5s,南北黄灯5s

D4

D8

B1

D12

■lED黑爲■

±

GND

C1

P82

R2

P81R1

D15

LED-YELLOW

P0.1/AD1

P0.2/AD2

P0.3/AD3

P0.4/AD4

P0.5/AD5

P0.6/AD6

P0.7/AD7

P2.0/A8

P2.1/A9

F2.2/A10

F2.3/A11

F2.4/A12

F2.5/A13

F2.6/A14

F2.7/A15

P3.0/RXD

F3.1/TXD

P83

■39

—34

10

F

P3.4/T0

P3.5/T1

F3.6/WR^^

F3.7/RD^―

壬

三L

GND

P84

新建文件夹

程序J.HEX

FILENAME:

东西红灯25s,南北绿灯25s

D12

C1

P82R2

X

GND

CRYSTAL

pf

R9

10k

29..

30

31

P1.J

P11

HJ.1/AD1

FJ.4/AD4

FJ.7/AD7

P2.J/A8

P2.1/A9

F2.2/A1J

F2.3/A11

F2.4/A12

F2.5/A13

P3.J/RXD

F3.1/TXD

FJ.2/AD2

FJ.3/AD3

FJ.5/AD5

FJ.6/AD6

F2.6/A14

F2.7/A15

P3.5/T1

F3.6/WR^_

F3.7/RD

程序\J.HEX

P3.2/INT0

P3.3/INT1

P3.4/T0

1

GND

P83

b

P84

新建文件夹

东西黄灯5s,南北黄灯5s

C1

P82R2

P81

R1

DI

R6R

P83

XTAL2

RST

P3.0/RXD

P3.1/TXD

P3.2/INT0

P3.3/INT1-

P3.4/T0

P3.5/T1

P3.6/WR

P3.7/RD

D

D11

'LED-GF

时4

D7

LED-RED

.39a

211

8

7

P0.O/ADO

P0.1/AD1

P0.2/AD2

P0.3/AD3

P0.4/AD4

P0.5/AD5

P0.6/AD6

P0.7/AD7

P2.0/A8

P2.1/A9

P2.2/A10

P2.3/A11

P2.4/A12

P2.5/A13

P2.6/A14

P2.7/A15

P1.0

P1.1

P1.2

P1.3

P1.4

P1.5

P1.6

P1.7

FILENAME:

东西红灯25s,南北绿灯25s

D15

LED-YELLOW

D12

L[

C1

P82

P82

R2

■l

R2

P81

P81

R1

R1

1

U1

22pf

C2

GND

C3

R9

10k

29

-F

22pf

10uF

耳STAL

GN%1

1

18

P83

*B12'

1Cl3

■"D14'

iXTAL1

P0.0/AD0

P0.1/AD1

P0.2/AD2

XTAL2

P0.3/AD3

P0.4/AD4

P0.5/AD5

P0.6/AD6

RST

P0.7/AD7

P2.0/A8

P2.1/A9

P2.2/A10

PSEN

P2.3/A11

ALE

P2.4/A12

EA

P2.5/A13

P2.6/A14

P2.7/A15

P1.0

P3.0/RXD

P11

P31/TX匚

P1.2

P3.27TNTC

P13

P337TNT1

P1.4

P3.4/TC

P15

P35/T1

P1.6

P3.6/WR

P1.7

P3.7/RD

.39

■35

.22

■24

■26

28

16

AT89C51

■21

新建文件夹程序\J.HEX

P88P87

4：

5

GND

P84

FILENAME:

5、元件清单:

名称

件数

参数

选择理由

电阻

8

10K

限流，以免烧坏数码管

发光二极管

12

3色

便于仿真显示

AT89C51

1

4K闪存

低电压，高性能八位微处理器

七段显示数码管「

8

常用数字显示，便于仿真

开关

3

特殊情况使用

6.1主程序流程图:

6软件框图

；初始化，东西南北均为黄灯

;显示5秒

；调显示子程序

;东西红灯亮，南北绿灯亮

;显示25秒

;调显示子程序

;初始化，东西南北均为黄灯

;显示5秒

;调显示子程序

;显示25秒

;调显示子程序

7程序及注释

7.1主程序:

ORG0000H

AJMPSTAT

ORG0100H

STAT:

SETBEA

SETBEXO

SETBITO

SETBEX1

SETBIT1

MOVSP,#60H

STAT1:

MOVR0,#0EDH

MOVP1,R0

MOVR7,#05

LCALLDISP1

A1:

MOVR0,#0DEH

MOVP1,R0

MOVR7,#25

LCALLDISP

SHANHD:

MOVR0,#0EDH

MOVP1,R0

MOVR7,#05

LCALLDISP1

A2:

MOVR0,#0F3H

MOVP1,R0

MOVR7,#25

LCALLDISP

DISP:

MOV40H,R7

NEXT:

MOVA,40H

MOVB,#10

DIVAB

MOVDPTR,#TABLE

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

MOVA,B

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,A

LCALLDELAY1S

DEC40H

MOVA,40H

CJNEA,#00,NEXT

MOVR7,#00

CJNER0,#0DEH,STAT

CJNER0,#0F3H,SHANHD

DISP1:

MOV41H,R7

NEXT1:

MOVA,41H

MOVB,#10

DIVAB

MOVDPTR,#TABLE

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

MOVA,B

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,A

MOVRO,#0EDH

MOVP1,R0

ACALLDELAY10MS

MOVR0,#0FFH

MOVP1,R0

LCALLDELAY1S

DEC41H

MOVA,41H

CJNEA,#00,NEXT1

DELAY10MS:

MOVR1,#10

D6:

MOVR2,#20

D5:

MOVR3,#248

DJNZR3,$

DJNZR2,D5

DJNZR1,D6

RET

DELAY1S:

MOVR6,#100

D2:

MOVR4,#20

D1:

MOVR5,#248

DJNZR5,$

DJNZR4,D1

DJNZR6,D2

RET

TABLE:

DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H

END

8调试与运行

1、按照硬件连接图，相应的，P1.0接红灯,P1.1接黄灯,P1.2接绿灯,P1.3接红灯,P1.4接黄灯,P1.5接绿灯

2、从0100H单元开始连续运行，观察六个LED灯是否与交通显示情况对应，如果有偏差，则单步运行或断点运行，进行调试，直至满足设计要求。

3、调试完灯的显示后，从0100H开始连续运行，观察数码管显示的是否正常，如果不正常，则运用单步运行或断点运行进行分析和调试，直至满足要求。

4、整体运行，观察灯显示和时间显示是否都符合要求，如果不符合，则再调试。

直至满足要求。

9心得体会

通过一个星期的交通灯课程设计，我对单片机相关知识有了更深的了解。

对于管脚及相关的控制寄存器，有了更进一步的巩固和了解，尤其是I/O口的实用及编程，相当于重新细细温习了一遍。

特别对protues软件画电路图及仿真的过程，我几乎是从零开始学习并使用的。

说到这里，得感谢小组里同学们的指导，同时也幸好大家都很繁忙，让我有更多的独立探索学习和思考的空间，将这些东

西变成自己的。

这次课程设计的任务是通过单片机的I/O口来控制交通灯。

主要完成两大项任务，第一就是硬件连接图；第二是编写相应的程序来实现硬件功能。

看似简单，实际上需要过硬的知识作为基础，平时看看书考试那样的过程，是难以完成这样的任务的。

这次设计过程中，遇到了很多棘手的冋题，很多东西，动起手来束手无策，大多都只得先通过查阅资料或者参考别人做类似课题，才能自己动手设计画图，编程调试。

过程中还错误不少，就这个程序吧，我写了改，改了写，花了很长时间。

还有就是protues软件仿真原来及整个过程，虽然并不太难，但是我是通过这次才真正弄明白的。

通过这次课程设计，关于单片机的知识深入了解了更多，但更多是让我知道了知识的欠缺，很多环节，都慢慢翻书或者查找资料才能完成。

让我明白，在以后的学习中，应更注重知识的应用，更注重实质的掌握。

当然这次课程设计，提高了知识的应用能力和和实践能力，同时提高了独立思考独立完成任务的能力，当然同组之间，遇到了实在没办法解决的问题，也相互的咨询和讨论，加强了大家的合作精神和团结能力。

这对以后的学习和工作都有重要意义。

10设计资料及参考文献

1•高惠芳•单片机原理与应用技术•科学出版社，2010.4

2

2004

2009.2

•胡汉才•单片机原理及其接口技术•清华大学出版社，

3•吴飞青等•单片机原理与应用实践指导•机械工业出版社

4.Proteus帮助文档