《单片机课程设计-交通信号灯设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机课程设计-交通信号灯设计.doc（14页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、课程设计课程名称： 交通信号灯设计 学 院： 专 业： 测控技术与仪器 姓名： 学 号： 年 级： 任课教师： 2011年 7 月 8日目录1、 摘要.1 2、 任务分析与设计思路.23、 总体设计 .34、 详细设计.41、 设计电路.42、 交通灯连接电路.43、 倒计时电路.54、 仿真电路及效果图.65、元件清单.76、软件框图.87、程序及其清单.9五、调试与运行.11六、参考资料及参考文献.11七、心得体会.12一、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，
2、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。二、任务分析与设计思路1、任务分析：本次设计要求：运用所学单片
3、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
4、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、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： AT89C51P1.0 P1.1 P1
5、.2 P1.3 P1.4 P1.5 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P0P5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。三、总体设计1、单片机内部资源分布图：2、硬件原理框图： 交 通 灯 AT89C51时 钟 电 路 LED 数 码 管振 荡 电 路上 电 复位 电 路3、软件结构图：3、软件结构框图： 主 程 序显示子程序调用
6、 实现 功能模块 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。3、 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 1288位内部RAM 32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
7、路。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P0、P2口与八个七段显示器相连的电路，下面分别详细说明。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P1.0P1.5控制。单片机的I/O接口与交通灯电路的具体连接方式为：P1.0P1.2分别接东西方向的红、黄、绿共6个放光二极管，P1.3P1.5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
8、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 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4、仿真电路及效果图：（1）仿真电路：（2）仿真
9、效果：5、元件清单： 名称 件数 参数 选择理由 电阻810K 限流，以免烧坏数码管 发光二极管123色便于仿真显示 AT89C5114K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、软件框图（1）主程序流程图： 开始初始化，全部为黄灯并按照初始化运行东西红灯亮，南北绿灯亮调用显示程序，将时间送显示东西黄灯闪烁，南北黄灯烁调用显示程序，将时间送显示东西绿灯亮，南北红灯亮调用显示程序，将时间送显示东西黄灯闪烁，南北黄灯闪烁调用显示程序，将时间送显示（2）显示子程序流程图：提取倒计时数据的十位数调用延时子程序获取十位数字型码并送到P0口取倒计时数值获取
10、个位数字型码并送到P2口提取倒计时数据的个位数开始返回7、程序及注释 主程序: ORG 0000H AJMP STAT ORG 0100HSTAT: SETB EA SETB EX0 SETB IT0 SETB EX1 SETB IT1 MOV SP,#60H MOV R0, #0EDH ;初始化，东西南北均为黄灯 MOV P1, R0 ;显示5秒 MOV R7,#05 ACALL DISP ;调显示子程序A1: MOV R0,#0DEH ;东西红灯亮，南北绿灯亮 MOV P1,R0 ;显示25秒 MOV R7,#25 ACALL DISP ;调显示子程序SHANHD: MOV R7,#5HD
11、: MOV R0,#0EDH ;点亮东西黄 灯，点亮南北黄灯 MOV P1 ,R0 ACALL DISP ;调显示子程序 MOV P1,#0FFH ;熄灭黄灯黄灯 ACALL DISP DJNZ R7,HDA2: MOV R0, #0F3H ;东西绿灯亮，南北红灯亮 MOV P1,R0 MOV R7,#25 ; 显示25秒 ACALL DISP ;调显示子程序SHANHD: MOV R7,#5H: MOV R0,#0EDH ;点亮东西黄灯，点亮南北黄灯 MOV P1 ,R0 ;调显示子程序 ACALL DISP MOV P1,#0FFH ;熄灭黄灯所有黄灯 ACALL DISP DJNZ R7
12、,H AJMP A1 ;子程序，时间显示程序DISP: MOV 40H,R7NEXT: MOV A,40H MOV B,#10 DIV AB MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,B MOVC A,A+DPTR MOV P2,A ACALL DELY1S DEC 40H MOV A,40H CJNE A,#00,NEXTDELY1S: MOV R5,#100 D2: MOV R6,#20 D1: MOV R7,#248 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1 DJNZ R5,D2 RETTABLE: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B
13、0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H END五、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。六、设计资料及参考文献1高惠芳单片机原理
14、与应用技术科学出版社，2010.42胡汉才单片机原理及其接口技术清华大学出版社，20043吴飞青等单片机原理与应用实践指导机械工业出版社 2009.24Proteus帮助文档5Keil C51帮助文档七、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
15、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，遇到了很多棘手的问题，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。