单片机课程设计 交通灯.docx

1、单片机课程设计 交通灯单片机课程设计交通灯控制系统学 生： 学 号：指导老师： 成 绩： 引言 交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为核心器件来使用，以实现各项功能。本设计就是采用AT89S52单片机为中心器件来设计交通灯控制器，实现了智能控

2、制功能。1 引言2 设计任务及总体方案2.1 设计任务及要求 2.2总体方案介绍3 硬件系统的设计3.1 AT89S52简介3.2 时钟电路3.3 复位电路3.4 LED数码管显示模块3.5 红绿灯显示模块4 软件系统的设计4.1 软件设计分析4.2 程序流程图4.3 系统程序5 设计总结6 参考文献7 附录 7.1 附录一：系统程序7.2 附录二：系统原理图7.3 附录三：元器件清单2 设计任务及总体方案2.1 设计任务及要求 利用单片机的定时器产生秒信号，控制十字路口的红绿黄灯交替点亮和熄灭，并且用4只LED数码管显示十字路口两个方向的剩余时间。具体设计要求如下。 十字交叉路口的交通灯控制

3、系统的结构如图1.1所示。 往南和往北的信号一致，即红灯（绿灯或黄灯）同时亮或同时熄灭。用两个数码管来显示被点亮的指示灯还将点亮多久。往东和往西方向的信号一致，其工作方式与南北方向一样，也采用两个数码管来倒计时。当南北方向为绿灯和黄灯时，东西向的红灯点亮禁止通行；而东西方向为绿灯和黄灯时，南北向的红灯点亮禁止通行。 假设南北方向为主干道，通行时间为40秒，东西方向是次干道，通行时间为40秒，黄灯点亮的时间均为5秒，则其工作方式如下表所示循环点亮信号灯。交通信号灯工作模式南北向绿灯亮40秒黄灯亮5秒红灯亮45秒东西向红灯亮45秒绿灯亮40秒黄灯亮5秒2.2 总体方案介绍：本系统电路由单片机AT8

4、9S52、复位电路、时钟电路、数码管显示电路以及发光二级管显示电路构成，逻辑框图如下图所示。 各相应组成部分提供定时信号，使得相应的发光二极管和数码管显示。3 硬件系统的设计3.1 AT89S52简介AT89S52单片机是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器。它具有以下主要标准功能： 8KB可重复编成的Flash存储器， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，8个中断向量源，全双工串行口。它采用单一+5V电源。 其I/O口分别为P0、P1、P2和P3，其中P0口作通用I/O接口时必须接上上拉电阻；P1口是准双向口，只能作通用I/O接口使用；P2口可

5、作通用I/O接口和高8位地址线；P3口不仅可作准双向I/O接口使用，而且每一根线都具有第二功能。本设计中，只用了P0、P1和P2口，它们都作通用I/O口使用。3.2 时钟电路如图所示，本设计采用内部时钟产生方式，在XTAL1和XTAL2两端跨接12Mhz的石英晶振和两个30pF的振荡电容，构成始终电路。3.3 复位电路本设计用RC元件构成外部复位电路，因为RC时间常数应大于两个机器周期，所以电容选取10uf，电阻选取10K复位方式有两种：上电复位和按钮复位。本设计采用按钮复位方式。3.4 LED数码管显示模块本设计中LED数码管显示模块电路如下图所示，其中D0、D1数码管显示南北向时间，D2、

6、D3数码管显示东西向时间。本设计所用LED数码管显示器是共阴极8段式数码管，其内部8段发光二极管的阴极端连接在一起，阳极端分开控制，使用时公共端接地，因此，点亮发光二极管，只需给对应的阳极端送高电平。给数码管的各个引脚输入不同的8位二进制编码，可显示不同的数字或字符，这种二进制编码称为字段码。本设计所用共阴极数码管的字段码如下图所示。显示字符的共阴极字段码显示字符共阴极字段码03FH106H25BH34FH466H56DH67DH707H87FH96FH LED数码管在显示时，通常有静态显示方式和动态显示方式两种。 静态显示结构简单，操作方便，要显示某个数字，直接在I/O线上发送相对应的字段码

7、，但是一个数码管就需要8根I/O线，而本系统中数码管数量较多，需要占用的I/O线很多；动态显示所用的I/O接口信号线少，线路简单，因此本系统选用动态显示方式。四个数码管的段选线并接在一起通过P0口控制，它们的公共端不直接接地，每个数码管的公共端分别与一根I/O口项链，通过P2口控制。动态显示的工作原理是4个数码管轮流显示相应的数字，一次循环完毕后，下一次循环又这样轮流显示，由于人的视觉暂留效应，循环的周期太快，只有几十微秒，所以看起来所有的数码管是一起显示的。并在P0口接7407芯片，起到缓冲的作用，使得系统更加稳定。3.5 红绿灯显示模块 本系统红绿灯显示电路如图所示。其中R1、Y1、G1分

8、别表示南北红、黄、绿灯，R2、Y2、G2 分别表示东西红、黄、绿灯。本系统采用共阴极结构发光二极管，6段发光二极管的阴极端连接在一起，阳极端分开控制，使用时公共端接地，要使哪根发光二极管点亮，则对应得阳极端接高电平。由P1口控制，输入对应字段码，显示对应的发光二极管。4 软件系统的设计4.1 软件设计分析为了增加程序的可读性，理清程序的编写思路，程序采用模块化结构，本系统按以下几个模块编写程序： 主程序模块： 初始化程序，RAM清零，子程序的调用。 延时子程序模块：产生1ms延时信号，循环调用1000次完成1秒钟延时，循环调用500次完成0.5秒定时。 显示子程序模块：为12位LED动态显示提

9、供驱动信号。P0口和P2口为数码管提供驱动信号，P0口送出段选码，P2口为位选码。 P1口输出字段码控制红绿灯亮灭：南北绿灯亮，东西红灯亮时P1=001100B=0CH，同时数码管从40倒计时到00；南北黄灯闪烁，东西红灯亮，亮0.5S，P1=001010B=0AH，灭0.5S，P1=001000B=08H，同时数码管从05倒计时到00；南北红灯亮，东西绿灯亮时P1=100001B=21H，同时数码管从40倒计时到00；南北红灯亮，东西黄灯闪烁，亮0.5S，P1=010001B=11H，灭0.5S， P1=000001B=01H。4.2 程序流程图4.3 系统程序系统程序见附录5 设计总结6

10、参考文献1.谢维成，杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计.北京：清华大学出版社，20032.李建忠.单片机原理及应用.西安：西安电子科技大学出版社，20023.谭浩强.C语言设计（第2版）.北京：清华大学出版社。19994.严天峰.单片机应用系统设计与仿真调试.北京：北京航空航天大学出版社，20055.张齐等.单片机应用系统设计基于C语言编程.北京：电子工业出版社，20046.赵亮，侯国锐.单片机C语言编程与实例.北京：人民邮电出版社，20037 附录 7.1 附录一：系统程序#include#include#define uchar unsigned charvoid delay_1ms

11、(uchar t)void scan(void)void scan_led(uchar k)void scan_led40(void)void scan_led5(uchar x)charcode LED_711=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00;/共阴极LED数码管的字段码char code scan_con4=0x01,0x02,0x04,0x08;/4个LED数码管的位选码void delay_1ms(uchar t) /1ms延时程序 uchar i,j; for(i=0;i0;m-) for(n=0;n100

12、0;n+) scan_led(m); void scan_led5(uchar x) uchar y; for(y=0;y0;i-) /南北黄灯闪烁，东西红灯亮 P1=0x0a; scan_led5(i); P1=0x08; scan_led5(i); P1=0x21; /南北红灯亮，东西绿灯亮 scan_led40(); for(j=5;j0;j-) /南北红灯亮，东西黄灯闪烁 P1=0x11; scan_led5(j); P1=0x01; scan_led5(j); void main() P0=0x00; /初始化 P1=0x00; P2=0x00; while(1) scan(); /显示程序 7.2附录二：系统原理图7.3 附录三：元器件清单序号元件名数量1AT89S52单片机1212Mhz晶振1330pf电容2410uf电解电容15按键1610k电阻271k电阻68470电阻89发光二极管6107407芯片1118段共阴极LED数码管4