智能交通灯控制器实训报告.docx

1、智能交通灯控制器实训报告摘要1绪论 12设计方案简述 22.1实现主要功能 22.2设计方案与意义 23详细设计 33.1系统硬件电路设计 33.2 AT89C51芯片简介 33.3芯片74LS237介绍 63.4单元电路设计 73.5系统整体设计电路 93.6系统软件功能设计 94 PROTEU与 Keil C51 的操作 124.1硬件电路图的接法操作 124.2单片机系统PROTEUS计与仿真过程 134.3仿真结果 145.5总结 18绪论交通灯是人们日常出行必须要遵守的交通规则。它的发明源于19世纪初，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

2、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。基于传统交通灯控制系统设计过于死板，红绿灯交替是间过于程 式化的缺点，智能交通灯控制系统的设计就更显示出了它的研究 意义，它能根据道路交通拥护，交叉路口经常出现拥堵的情况。利用单片机控制技术.提出了软件和硬件设计方案， 能够实现道 路的最大通行效率。本课程设计的任务就是设计一个交通灯的控制系统。 鼓励学生在熟悉基本原理的情况下，与实际应用相联

3、系，提出自己的方案， 完善设计。具体设计任务如下：1.进行系统总体设计。 2.完成系统硬件 电路设计。3.完成系统软件设计。 4.撰写设计说明书。 设计 要求：1该控制系统能控制东西南北四个路口的红黄绿灯正常工作。 东西和南北方向分时准行和禁行。2两垂直方向的准行时间均为 60s或120s,可以进行控制转换。3.准行方向亮绿灯与禁行方向亮绿灯 55s后，四个产品同时加亮 一黄灯进行闪烁，以警告车辆及行人，准行方向与禁行方向即将 改变。4.四个道口无用数码管显示六人行或禁行的剩余时间5.在交通情况特殊情况下可以通过 K1、K2、K3按键对交通灯进行控制。设计方案简述智能交通灯的设计思路如图根据智

4、能交通灯的具有的功能， 将它主要分为三部分，包括数码 管显示剩余时间部分、交通灯显示部分和按键实现部分。总体设 计思路如图2-1所示。2.1实现主要功能1.该控制系统能控制东西南北四个路口的红黄绿灯正常工作。东 西和南北方向分时准行和禁行。2.两垂直方向的准行时间均为 60s或120s，可以进行控制转换。3.准行方向亮绿灯与禁行方向亮红灯最后 5秒时，四个路口同时加亮一黄灯进行闪烁，以警告车辆及行人，准行方向与禁行方向 即将改变。4.四个道口均用数码管显示准行或禁行的剩余时间。5.在出现紧急状况时，可以通过人为操作进入特殊情况。在此包含了4种特殊情况，包括加长东西南北方向的通行时间， 四个方向

5、均禁行，东西方向保持通行南北方向禁行， 南北方向保持通行东西方向禁行。当特殊情况结束时，人为操作进入正常状态。2.2设计方案与意义根据实际生活中使用的交通灯，在此次的智能交通灯的设计中也将具有显示时间的功能，使我们的设计与实际结合起来， 在此部分LED灯 将配合红黄绿灯的发光时间显示数据， 对于每个数据将使用定时器来实现定时1秒，当1秒时间到达，LED上显示的时间自动减 1，当时间减至为0，交通灯变换红黄绿灯。基于传统交通灯控制系统设计过于死板，红绿灯交替是间过于 程式化的缺点，智能交通灯控制系统的设计就更显示出了它的研 究意义，它能根据道路交通拥护，交叉路口经常出现拥堵的情况。 利用单片机控

6、制技术.提出了软件和硬件设计方案， 能够实现道 路的最大通行效率，使其满足交通需要。3.详细设计3.1系统硬件电路设计硬件电路由AT89C51单片机、4个4位共阳极的数码显示管、复 位电路、时钟电路、按键电路以及交通灯演示系统组成。时钟电路单片机交通灯显示系统LED显示系统按键系统复位电路3.2 AT89C51芯片简介芯片AT89C51的外形结构和引脚图如图 2-1所示。AT89C51是一 种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器

7、件 采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MC-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁 存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制 提供了一种灵活性高且价廉的方案。3.2.1主要特性8051CPU与 MCS-51 兼容4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环)全静态 工作：OHZ-24KHZ三级程序存储器保密锁定 128*8位内部RAM 32 位可编程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322管脚说明VGND接地。P0 口： P0 口为一个8位漏极

8、开路双向I/O 口，每脚可吸收8TTL 门电流。当P1 口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。在FLASH编程时，P0 口作为原码输入口，当 FLASH进行 校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8位双向I/O 口，P1 口 缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1 口管脚写入1后，被内部上 拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电 流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的

9、 8位双向I/O 口，P2 口缓冲 器可接收，输出4个TTL门电流，当P2 口被写“1”时，其管脚 被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时， P2 口管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。 P2口当用于外部程序存储器或 16位地址外部数据存储器进行存取 时，P2 口输出地址的高8位。在给出地址“1”时，它利用内部 上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口： P3 口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O 口，可接收 输出4个TTL门电流。当P3 口写入“

10、1”后，它们被内部上拉为 高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平， P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3 口也可作为 AT89C51的一些特殊功能口，各功能口功能如 下：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD串行输出口）P3.2INT0 （外部中断 0） P3.3INT1 （外部 中断 1） P3.4 T0计数器0外部输入）P3.5 T1 （计数器1外部输 入）P3.6/WR （外部数据存储器写选通） P3.7RD （外部数据存储器读选通）P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST脚两

11、个机器周期的高电平时间。ALE/PROG当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于 锁存地址的地址字节。CC:供电电压器，为很多嵌入式控制系统 在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时， ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号， 此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定是目的。 然而它可用作对外部输出的脉冲或用于定是目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE输出可 在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行 MOVX,MOVC指令 时才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，

12、置位无效。PSEN外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期 间，每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时， 这两次有效的PSEN信号将不出现。EA/VPP当 EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器(OOOOH-FFFFH，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1时，EA将内部锁定为RESE当 EA端保持高电平时，此间内部程序存 储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加 12V编程电源(VPP)oXTAL1 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输 入。XTAL2来自反向振荡器的输出引脚。3.3芯片74LS273介绍74LS273是8位数据/地址锁存器，如图2

13、-2所示，它是一种带清 除功能的8D触发器，下面介绍一下它的管脚图功能资料。1脚是复位CLR低电平有效 当1脚是低电平时，输出脚2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部输出0,即全部复位；当1脚为高电平时，11(CLK脚是锁存控制端，并且是上升沿触发锁 存，当11脚有一个上升沿，立即锁存输入脚3、4、7、& 13、14、17、18的电平状态 并且立即呈现在在输出脚 2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、 9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)上显示器。为了显示数字或符号，要为 LED显示器提供代码，即字

14、形代码。其段发光二极管，再加上一个小数点位，共计 8段，因此提供的字形代码的长度正好是一个字节。 智能交通灯用到的数字0 9的共阳极字形代码如表 3-5:显示数值驱动代码（16进制）0123456789C0H F9H A4H B0H 99H 92H 82H F8H 80H 90H表3-5驱动代码表3.4.2时钟电路设计MCS-51单片机芯片内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放 大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。 当使用内部振荡电路时，XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体和微 调电容，如图所示，图中 C2、C3大小一般为30pF。还加了复位 /备用电源引脚的接线

15、方法，任何单片机在工作之前都要进行复 位，以便CPU以及其他功能部件都处于一个确定的初始化状态， 并从这个状态开始工作，也就是程序开始执行之前， 单片机做好 准备工作。如何进行复位呢？只能在单片机的 RST引脚上保持两个机器周期（24个时钟周期）的高电平即可对单片机实现复位 操作。当主电源VCC发生掉电或者是电压降低到电平规定值时， VPD上外接的备用电源自动启用，为单片机内部 RAM提供电源，以保护片内RAM中的信息不丢失，使系统在恢复上电后能正常运行。343复位电路设计AT89C51的复位是由外部的复位电路实现的。 复位电路通常采用 上电复位和按钮复位两种方式。 在此次设计中，我使用了上电

16、复 位方式。上电复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。3.5系统整体设计电路(1)结合各部分设计电路，得到交通灯各部分硬件线路如图示。简易交通灯3蜒广ir渚Pr* E*单片机位选驱动I1时钟电路蜂呜耀fli罟电路按键电路tTi8&(2)交通灯PCB设计(3)交通灯电路原理仿真x E口1 r if rd *FIh fhKTftL!D PD nb Tamf i nF3.vr-：hY*ll FT UPUTFEA-.I3 FJ-H H.4,LS13.6系统软件功能设计361 LED显示程序3.6.2程序设计思路在这部分我使用了数码管动态显示方式来显示数据。 所谓动态显示方式，就是在某一时刻，只让某

17、一位的位选线处于选通状态， 而其他各位的位选线处于关闭状态， 同时，段码线上输出相应为要显示的字符的段码。这样，在同一时刻， LED中只有选通的那位显示出字符，而其他位则是熄灭的。如此循环下去，就可以使 各位显示出将要显示的字符。设计思路如图 3-9所示。输出个位数扫描十位输出十位数扫描百位输出百位数图3-9 LED显示流程图363交通灯程序及设计思路在这部分我设置南北方向通行， 东西方向禁行为初始状态， 持续时间为58s。接下来黄灯闪烁2s，然后南北方向禁行，东西方向 通行，持续时间仍为58s，最后黄灯闪烁2s，回到初始状态。女口 此循环，程序流程图如图 3-2所示开始南北绿灯亮，东西红灯亮

18、LED?O黄灯闪烁LED？ 0南北红灯亮，东西绿灯亮LED?0黄灯闪烁图3-10交通灯程序流程图结束3.6.4紧急情况程序及设计思路当需要应对特殊情况时，在人为控制下，程序由中断入口地址切 换到中断程序，根据实际情况的不同切换到不同的中断子程序， 当紧急情况处理完，由人为控制程序。单片机系统设计与仿真1程序设计ORG OOOOH LJMP MAIN ORG 0003H LJMP DIPO ORG OOOBHLJMP TTOMAIN:MOV R4,#20 MOV 40H,#00H MOV 44H,#00H MOV45H,#00H MOV 46H,#00H MOV 47H,#00H MOV R0,

19、46HCJNE R0,#01H,XX MOV 41H,#04H MOV 42H,#08H MOV 43H,#08H XX:MOV 41H,#04H MOV 42H,#04H MOV 43H,#09HMOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H MOV TMOD,#01H SETB ET0 SETB EX0 SETB IT0 SETB EASETB TR0 MOV P1,#00HSETB P1.3 / SETB P1.7 PLY:MOV R0,45H CJNE R0,#01H,YY CLR P1.1 CLR P1.2 CLR P1.0 AJMP PLY YY:CLR P1.1 CLRP1

20、.2 SETB P1.0 MOV DPTR,#TAB MOV A,41H MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#7FFFH MOVX DPTR,A LCALL DEL2MS CLR P1.0 SETB P1.1 CLR P1.2 MOV DPTR,#TAB MOV A,42HMOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#7FFFH MOVX DPTR,ALCALL DEL2MS CLR P1.0 CLR P1.1 SETB P1.2 MOV DPTR,#TAB MOV A,43H MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#7FFFH MOVX DPTR,A MOV R0,45

21、H DEC 45H DJNZ R0,Z1 RETDEL1S:MOV R5,#5 DEL11:MOV R6,#200 DEL12:MOV R7,#126 DJNZ R7,$ DJNZ R6,DEL12 DJNZ R5,DEL11 CLR RSO RETDJNZDEL2MS:M0V R1,#6 DEL21:M0V R2,#126 DJNZ R2,$R1,DEL21 RETTAB:DB 90H,80H,0f8H,82H,92H,99H,0B0H,0A4H,0F9H,0C0H END2.在ISIS平台上进行单片机系统电路设计、选择元器件、接插件、连接电路和电气检测等。简称 Proteus电路设计。3.

22、在Keil平台上进行单片机系统程序设计、编译、汇编编译、代码级调试，最后生成目标代码文件（* hex ）。简称Proteus源程 序设计和生成目标代码文件。4.在ISIS平台上将目标代码文件加载到单片机系统中，并实现单 片机系统的实时交互、协同仿真。它在相当程度上反映了实际单 片机系统的运行情况。简称 Proteus仿真5总结纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。这句话说的一点也没错，通 过二周的单片机原理的课程设计，使我受益匪浅同样使我认识到 理论与实践是紧密结合的。让我可以把书本上的知识得以运用， 锻炼了全面思考问题的能力和实践能力， 我想这对我以后的学习和工作会有很大的帮助。 这次实习让我在单片机的基本原理、 单片机应用系统开发过程，以及在常用编程思路技巧的掌握方面也 都迈入了大的一步。这次实习虽然时间不长但是我学到了很多东 西，让我明白了无论做任何事情首先态度要端正， 拥有一个好的态度就有一个好的开始。在实习的过程中我也懂得耐心和细心的 重要性，理论与实践结合的意义。课程设计（论文）院系：信息工程学院 专业：应用电子技术课程设计（论文）题目：智能交通灯控制器 学生姓名：石义芳班级：13应用电子技术学号：2013010661指导教师：王颖完成日期：2015年11月27日