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1、张云鹏河南理工大学单片机应用与仿真训练设计报告 交通灯设计姓 名： 学 号： 专业班级： 指导老师： 荆鹏辉 所在学院：电气工程与自动化学院2015年 1月 16日摘要本设计是根据单片使机原理就交通灯的系统作出的，由于车辆的增多，所以交通灯在现代道路交通中起着越来越重要的作用。为了解决这些问题，我们更应该提高交通控制和管理水平，合理使用现有交通设施，充分发挥其能力，提高交通效率，促进和谐交通的建立。交通灯的重要作用交通灯在城市交通中起着重要的作用，它与人们日常生活密切相关，是人们出行的安全保障。如今随着人们生活水平的提高，对交通管制也提出了更高的要求，因此提供一个可靠、安全、便捷的多功能交通灯

2、控制系统有着现实的必要性。该设计在熟练掌握单片机原理及其应用技术的使用方法基础上，综合应用单片机原理、微机原理、微机接口技术、proteus软件等课程方面的知识，设计一个采用AT89C51单片机控制的交通灯控制电路。能方便的对交通灯进行控制，使交通更和谐。关键词：交通灯 ; 计时 ; 仿真目录1 概述.4 1.1 交通灯的重要作用.4 1.2 该交通灯的系统特点.4 2 系统总体方案及硬件设计.5 2.1 设计功能.52.2交通灯控制系统各部分硬件组成.52.2.1 复位部分.52.2.2 时钟电路部分.52.2.3 路口指示灯部分.62.2.4 显示部分.6 2.3 原器件清单.73 软件设

3、计.8 3.1交通灯控制系统软件流程图及程序分析.8 3.2 路口指示灯部分.8 3.3 显示部分.94 Proteus软件仿真.105课程设计体会.14参考文献附1：源程序代码1概述本设计是根据单片使机原理就交通灯的系统作出的，由于车辆的增多，所以交通灯在现代道路交通中起着越来越重要的作用。为了解决这些问题，我们更应该提高交通控制和管理水平，合理使用现有交通设施，充分发挥其能力，提高交通效率，促进和谐交通的建立。1.1交通灯的重要作用交通灯在城市交通中起着重要的作用，它与人们日常生活密切相关，是人们出行的安全保障。如今随着人们生活水平的提高，对交通管制也提出了更高的要求，因此提供一个可靠、安

4、全、便捷的多功能交通灯控制系统有着现实的必要性。该设计在熟练掌握单片机原理及其应用技术的使用方法基础上，综合应用单片机原理、微机原理、微机接口技术、proteus软件等课程方面的知识，设计一个采用AT89C51单片机控制的交通灯控制电路。能方便的对交通灯进行控制，使交通更和谐1.2该交通灯系统的特点本系统结构简单，操作方便；可实现自动控制，具有一定的智能性；对优化城市交通具有一定的意义。本设计将各任务进行细分包装，使各任务保持相对独立；能有效改善程序结构，便于模块化处理，使程序的可读性、可维护性和可移植性都得到进一步的提高。2 系统总体方案及硬件设计2.1设计功能1.完成交通灯的基本功能，结合

5、实际情况，控制红、黄、绿交通灯的亮和灭.其工作流程是：绿、黄、红分时间段开通，循环往复，计时电路以秒为单位作倒计时，计数为0时进行切换，计时时间可由LED数码管显示（需符合交通规则）；2.红、黄、绿交通灯的亮和灭的时间可调节;3.若有交通异常情况，可以通过按键处理目前的紧急状态;4.采用LED数码管显示红或绿交通信号灯亮的剩余时间；5.通过按键设定红和绿交通信号灯亮一次的总时间；6.控制东西方向和南北方向的红、黄、绿交通灯的亮和灭；7.夜间控制功能，按键进入夜间模式，黄灯闪亮；8.控制系统的原理图和接线图采用PROTEL,PROTEUS等专用绘图软件绘制 2.2交通灯控制系统各部分硬件组成2.

6、2.1复位部分复位电路采用上电+按钮电平复位是上电复位与按钮复位的组合，当振荡频率是6MHz时，电容C取22uf,取1K ，Rs取200 左右。上电瞬间复位端（RST/Vpd）的电位与Vcc相同，随着充电电路电流的减少，RST/Vpd的电位下降，最后为0V，当按钮按下后，电源Vcc通过电阻R，施加在单片机复位端RST/Vpd上实现复位，电路连接图如图2.3.1:图2.2.1 复位电路2.2.2时钟电路部分本系统采用内部时钟产生方式：在和两端跨接陶瓷谐振器，与内部反相器构成稳定的自激振荡器采。晶振采用12MHz的振荡频率和两个30Pf瓷片电容C1、C2，两个电阻对频率有微调作用。其电路如图（3）

7、图2.2.2 时钟电路2.2.3路口指示灯部分采用红黄绿三种颜色的发光二极管共12个分为4组代表路口的交通灯（电路图中用两组示意）.其中每两组控制一个路口,具体时序如表2.2.3 表2.2.3 代表路口的交通灯2.2.4 显示部分 采用四位一体共阴数码管,分别显示南北和东西灯的剩余时间.片选部分和数码段显示部分,分别接单片机管脚的P2口和P0口,具体的共阴数码管管脚分布位置见图2.2.4 图2.2.4 显示部分2.3元器件清单 3 软件设计3.1交通灯控制系统软件流程图及程序分析3.1.1主程序流程图及程序模设计该交通信号灯控制系统的四中工作状态如图4.1所示（南北方向的交通灯为例）：（1）东

8、西方向车道红灯亮，南北方向车道绿灯亮。表示东西方向车道上的车辆禁止通行，南北方向车道允许通行。绿灯亮足规定的时间隔时，控制器发出状态信号，转到下一工作状态。（2）东西方向车道红灯亮，南北方向车道黄灯闪亮。表示南北方向车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，东西方向车道禁止通行。黄灯闪亮足规定时间间隔时，控制器发出状态转换信号，转到下一工作状态。（3）东西方向车道绿灯亮，南北方向车道红灯亮。表示东西方向车道允许通行，南北方向车道上的车辆禁止通行，绿灯亮足规定的时间间隔时，控制器发出状态转换信号，转到下一工作状态。（4）东西方向车道黄灯闪亮，南北方向车道红灯亮。表示南北方向车道禁

9、止通行，东西方向车道上位过限停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。黄灯闪亮足规定的时间间隔时，控制器发出状态转换信号，系统又转换到第（1）种工作状态。3.1.2INT0中断服务程序流程图及程序模设计INT0与K2连接，另一端与地连接。按下K2，东西南北四个方向全红，也就是说，东西南北四个通道都不能通车，这是紧急情况，但救护车等特殊车辆可以通过。K0与AT89C52的25管脚相连。K1与P2.5相接，K3与P2.6相接，K2与P3.2相接。在按下K2的前提下，按按下K0，如果3秒中之内没有按键，则交通灯恢复正常其中4E.0H单元存放3s钟控制标志位,4F.0H单元存放1s控制标志位;4

10、D.0单元存放0.5秒控制标志位60H和61H单元分别存放产生1s和3s的中断次数,当它们单元中的值为零时,分别表示1s和3s到,对4E.0H单元和4F.0H单元进行置1,62H单元用于产生0.5秒由于采用工作模式1,所以每次中断后,一定在中断程序中重装记数初值. 3.2路口指示灯部分用P1端口作为输出端口,用P1.0到P1.5端口分别控制东西和南北两组灯的状态低电平点亮,具体端口功能如下:P1.0控制东西红灯的亮灭P1.1控制东西绿灯的亮灭P1.2控制东西黄灯的亮灭P1.3控制南北红灯的亮灭P1.4控制南北绿灯的亮灭P1.5控制南北黄灯的亮灭具体的程序我们以点亮东西红灯东南北绿灯为例:MOV

11、P1,#0EEH其余部分根据硬件不同而修改#0EEH的值 3.3显示部分四位一体共阴数码管的片选部分由P2.0到P2.3提供,码段部分由P0.0到P0.6控制.其中P2.0控制东西剩余时间的十位数的显示,P2.1控制东西剩余时间的个位数的显示,P2.2控制南北剩余时间的十位数的显示,P2.3控制南北剩余时间的个位数的显示.低电平选中.P0.0到P0.7控制分别控制点亮数码段的A段到H段,通过查共阴极数码段码表,将它们的数值送到P0口,与P2.0到P2.3口结合,可以显示不同方向不同位数的各个数值.例如,显示东西剩余时间的十位程序如下:MOVP2,#0FEH选择十位程序MOVP0,A向P0口送段

12、码的程序4 Proteus软件仿真 图4.1 错误情况 图4.2.1 东西通车 南北禁行 图4.2.2 南北通车 东西禁行 图4.2.3 交通灯仿真5 课程设计体会该交通灯系统是以单片机89C52芯片为核心部件，实现了能根据实际车流量通过89C51芯片设置及控制红、绿灯燃亮时间来进行交通控制。本次课程设计使我对单片机的工作原理有了更深刻的认识，例如对复位电路、晶振电路的理解。我深刻的理解到单片机的价值在于灵活运用它的IO端口以及其千变万化的程序。本设计中我们用IO端口驱动数码管以及引接外部开关。掌握了许多在以前学习中混淆不清的知识点。仿真实验，不仅锻炼了自己的动手能力，而且真正作到了理论联系实

13、际的重要性，体会到了其中失败与成功的滋味，收益匪浅。同时在焊接单片机电路板时使我在制作上更加的熟练，经过不断的试验二极管终于我的灯亮了，当我看到我亲手制作的板子亮时，我的心中非常激动。同时，我也认识到自己的知识不足，例如，有时不能正确认识、合理使用中断程序，这将是我以后努力提高的方面 参考文献1.单片机原理与应用技术余发山主编 中国矿大出版社20072.微型计算机控制技术赖寿宏主编机械工业出版社20023.单片机原理及应用丁元杰主编 机械工业出版社 20014.单片机中级教程张迎春主编北京航空航天出版社20045.基于单片机的交通信号控制系统欧伟民 湖南大学学报 2002 附一 源程序代码#i

14、nclude#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intunsigned char code DuanMa10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;unsigned char code weima=0x0e,0x0d,0x0b,0x07;/*sbit RED_A=P20; /东西向指示灯sbit YELLOW_A=P22;sbit GREEN_A=P21;sbit RED_B=P23; /南北向指示灯sbit YELLOW_B=P25;sbit GREEN

15、_B=P24;sbit RED_C=P26; /东西向指示灯sbit YELLOW_C=P32;sbit GREEN_C=P27;sbit RED_D=P33; /南北向指示灯sbit YELLOW_D=P35;sbit GREEN_D=P34;*/延时倍数，闪烁次数，操作类型uchar Time_Count=0,Flash_Count=0,Operation_Type=1;/定时器 0 中断函数void T0_INT() interrupt 1 TL0=-50000/256; TH0=-50000%256; switch(Operation_Type) case 1: /东西向绿灯与南北向红

16、灯亮 5s RED_A=1;YELLOW_A=1;GREEN_A=0; RED_B=0;YELLOW_B=1;GREEN_B=1; RED_C=1;YELLOW_C=1;GREEN_C=0; RED_D=0;YELLOW_D=1;GREEN_D=1; if(+Time_Count!=100) return; /5s（ 100*50ms）切换 Time_Count=0; Operation_Type=2; break; case 2: /东西向黄灯开始闪烁，绿灯关闭 if(+Time_Count!=8) return; Time_Count=0; YELLOW_A=YELLOW_A;GREEN_

17、A=1; YELLOW_C=YELLOW_C;GREEN_C=1; if(+Flash_Count!=10) return; /闪烁 Flash_Count=0; Operation_Type=3; break; case 3: /东西向红灯与南北向绿灯亮 5s RED_A=0;YELLOW_A=1;GREEN_A=1; RED_B=1;YELLOW_B=1;GREEN_B=0; RED_C=0;YELLOW_C=1;GREEN_C=1; RED_D=1;YELLOW_D=1;GREEN_D=0; if(+Time_Count!=100) return; /5s（ 100*50ms）切换 Ti

18、me_Count=0; Operation_Type=4; break; case 4: /南北向黄灯开始闪烁，绿灯关闭 if(+Time_Count!=8) return; Time_Count=0; YELLOW_B=YELLOW_B;GREEN_A=1; YELLOW_D=YELLOW_D;GREEN_C=1; if(+Flash_Count!=10) return; /闪烁 Flash_Count=0; Operation_Type=1; break; /主程序void main() TMOD=0x01; /T0 方式 1 IE=0x82; TR0=1; initIO(); while(1) scankey(); P0=weima3; P1=DuanMaTime_Count/20; ;附二 系统原理图