交通燈單片機課程設計報告

1、<p>　　課 程 設 計 報告</p><p>　　課程名稱： 《單片機技術》 </p><p>　　設計題目： 十字路口交通燈設計 </p><p>　　院 系： 電子信息與電氣工程學院 </p><p>　　專業(yè)班級：11級電子信息工程（專升本）</p><p>

2、;　　學生姓名： </p><p>　　2012年 5月 18 日</p><p>　　課 程 設 計 任 務 書</p><p><b>　　十字路口交通燈設計</b></p><p><b>　　摘 要：</b></p><p>　　

3、交通燈改變了交通路況，也在人們?nèi)粘Ｉ钪姓紦?jù)了重要地位，隨著人們社會活動日益增加，經(jīng)濟發(fā)展，汽車數(shù)量急劇增加，城市道路日漸擁擠，交通燈更加顯示出了它的功能，使得交通得到有效管制，對于交通疏導，提高道路導通能力，減少交通事故有顯著的效果。</p><p>　　近年來，科技飛速發(fā)展，電子器件也隨之廣泛應用，其中單片機不斷深入人民的生活當中。本模擬交通燈系統(tǒng)利用單片機AT89S52為核心元件，實現(xiàn)了通過信號燈對路面狀況

4、的智能控制。從一定程度上解決了交通路口堵塞、車輛停車等待時間不合理、急車強通等問題。系統(tǒng)具有結構簡單、可靠性高、成本低、實時性好、安裝維護方便等優(yōu)點。</p><p>　　本設計由單片機硬/軟件系統(tǒng)結合，使用兩位8段數(shù)碼管、LED燈顯示系統(tǒng)、復位電路、電源模塊等組成，以模擬十字路口交通控制。</p><p>　　關鍵詞：交通燈 單片機 </p><p><b&

5、gt;　　目 錄</b></p><p><b>　　1. 設計背景1</b></p><p><b>　　2.設計方案1</b></p><p><b>　　2.1系統(tǒng)方案1</b></p><p>　　2.2方案優(yōu)先選擇2</p>&

6、lt;p><b>　　3. 方案實施2</b></p><p><b>　　3.1硬件設計2</b></p><p><b>　　3.2軟件設計8</b></p><p>　　4. 結果與結論10</p><p>　　4.1仿真結果與分析10</p>

7、<p>　　4.2　PROTEUS仿真圖：10</p><p>　　5. 收獲與致謝11</p><p>　　6. 參考文獻12</p><p><b>　　7. 附件12</b></p><p>　　7.1：電路原理圖12</p><p>　　7.2：源程序及程序注釋1

8、3</p><p>　　7.3：元器件清單16</p><p>　　7.4：實物圖17</p><p><b>　　1. 設計背景</b></p><p>　　由于我國經(jīng)濟的快速發(fā)展從而導致了汽車數(shù)量的猛增，大中型城市的城市交通，正面臨著嚴峻的考驗，從而導致交通問題日益嚴重，其主要表現(xiàn)如下：交通事故頻發(fā)，對人類生命安

9、全造成極大威脅；交通擁堵嚴重，導致出行時間增加，能源消耗加大；空氣污染和噪聲污染程度日益加深等。日常的交通堵塞成為人們司空見慣而又不得不忍受的問題，在這種背景下，結合我國城市道路交通的實際情況，開發(fā)出真正適合我們自身特點的智能信號燈控制系統(tǒng)已經(jīng)成為當前的主要任務。隨著電子技術的發(fā)展，利用單片機技術對交通燈進行智能化管理，已成為目前廣泛采用的方法。</p><p><b>　　2.設計方案</b&g

10、t;</p><p><b>　　2.1系統(tǒng)方案</b></p><p>　　一個十字路口由東西、南北兩干道構成，各有一組紅、黃、綠三色指示燈。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮警示人們注意紅、綠燈即將切換，且黃燈亮的時間為東西、南北兩干道的公共停車時間，指示燈亮的方案如下表：</p><p>　?。?）東西方向為紅燈時，此道禁止通行，南北

11、道為綠燈,允許通行，35秒倒計時開始。</p><p>　?。?）倒計時最后三秒，黃燈閃爍3次，每次閃爍持續(xù)一秒，警示車輛和行人紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。</p><p>　?。?）當東西方向為綠燈，此道允許通行；南北方向為紅燈，行人與車輛禁止通過。倒計時35秒。</p><p>　?。?）這樣如上表的時間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次出現(xiàn)這樣行人和車輛就能安全暢通的通行

12、。</p><p>　?。?）此表的紅綠燈時間初始值可根據(jù)具體車流量來設定。</p><p><b>　　2.2方案優(yōu)先選擇</b></p><p>　　方案一 PLC控制交通燈 PLC主要應用于強電方面的工業(yè)控制，或者整條流水線的控制。雖然比較穩(wěn)定,但是功耗要大。</p><p>　　方案二 單片機控制交通燈

13、單片機具有結構簡單、編程方便、經(jīng)濟、易于連接等優(yōu)點, 特別是其內(nèi)部定時器計數(shù)器、中斷系統(tǒng)資源豐富, 可對交通燈進行精確的控制, 有應用價值。</p><p><b>　　3. 方案實施</b></p><p><b>　　3.1硬件設計</b></p><p>　　3.1.1交通燈顯示時序</p><p

14、>　　依據(jù)上述車輛行駛的狀態(tài)圖，可以列出各個路口燈的邏輯表如下 (其中邏輯值“1”代表直行通行，邏輯值“0”代表禁止通行)：</p><p>　　共2個狀態(tài)，分別設定為S1、S2，交通燈以這2種狀態(tài)為一個周期，循環(huán)執(zhí)行；</p><p>　　程序就是在上述2種狀態(tài)下循環(huán)轉化的。一周期2個狀態(tài)，正常模式下共花費70s。</p><p>　　3.1.2 交通燈顯示

15、理論分析</p><p><b>　　倒計時顯示</b></p><p>　　利用定時器中斷，設置TH0=TH1＝(65536-50000)/256，即每0.05秒中斷一次。每到第20次中斷即過了20*0.05秒＝1秒時，使時間的計數(shù)值減1，便實現(xiàn)了倒計時功能。</p><p><b>　　狀態(tài)燈顯示</b></p

16、><p>　　黃燈閃爍同樣可以利用定時器中斷。每到第10次中斷即過了10*0.05秒＝0.5秒時，使黃燈標志位反置，即可讓黃燈1秒閃爍一次。</p><p>　　3.1.3交通燈系統(tǒng)基本構成及原理</p><p>　　單片機設計交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機直接控制信號燈的狀態(tài)變化，基本上可以指揮交通的具體通行，當然，接入LED數(shù)碼管就可以顯示倒計時以提醒行使者，更具人性化

17、。</p><p>　　本設計系統(tǒng)以單片機為控制核心，連接最小系統(tǒng)，由按鍵設置模塊產(chǎn)生輸入，信號燈狀態(tài)模塊、LED倒計時模塊接受輸出。系統(tǒng)的總體框圖如下所示:</p><p>　　圖3.3 系統(tǒng)的總體框圖</p><p>　　單片機上電后，系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，同時將時間數(shù)據(jù)倒計時輸入到LED數(shù)碼管上實時顯示。</p><

18、p><b>　　3.1.4芯片選擇</b></p><p><b>　　主要引腳功能：</b></p><p><b>　　·VCC：電源電壓</b></p><p><b>　　·GND：接地</b></p><p>　　

19、83;P0口：P0是一組8位雙向I／0口?？勺鞯刂罚瘮?shù)據(jù)總線使用，又可作通用I/O口使用。當CPU訪問片外存儲器時，P0口分時先作低8位地址總線，后作雙向數(shù)據(jù)總線，此時，P0口就不能再作I/O口使用了。在訪問期間激活要使用上拉電阻。</p><p>　　·P1口：Pl 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8準位雙向I／O口，P1作通用的I/O口使用。</p><p>　　·P2 口：

20、P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位準雙向I／O 口，P2可作為通用的I/O口使用，也可以作為片外存儲器的高8位地址總線，與P0口配合，組成16位片外存儲器單元地址。</p><p>　　·P3 口：P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位準雙向I／0 口。P3 口除了作為通用的I/O口使用之外，每個引腳還具有第二功能，具體分配如下表：</p><p>　　RST：復位輸入。當振蕩

21、器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。WDT 溢出將使該引腳輸出高電平，設置SFR AUXR的DISRT0 位（地址8EH）可打開或關閉該功能。DISRT0位缺省為RESET輸出高電平打開狀態(tài)。</p><p>　　EA／VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問片內(nèi)程序存儲器（4KB）中的程序，EA端必須接高低電平。</p><p>　　3.1.5 Proteus與K

22、eil軟件簡介</p><p>　　Proteus(海神)軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它具有其它EDA工具軟件的仿真功能，可仿真各種電路和IC，并支持單片機，還能仿真單片機及外圍器件，是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具，該軟件的特點：</p><p>　　（1）強大的調(diào)試工具，包括存儲器和寄存器，斷電和單步模式。</p>

23、<p>　　（2）具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS-232動態(tài)仿真、C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。</p><p>　?。?）支持大量的存儲器和外圍芯片。集單片機和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大 ，可仿真51、AVR、PIC。</p><p>　　德國K

24、eil公司推出的Keil C51軟件是目前流行的單片機開發(fā)軟件，它是一個基于32位Windows環(huán)境的應用程序，支持C語言和匯編語言編程， Keil提供包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，掌握這一軟件的使用對于使用51系列單片機來說是十分必要的，如果使用C語言編程，那么Keil幾乎就是不二之選.</p><p>　　3.1.6電路原理圖設計</p>&

25、lt;p>　　本系統(tǒng)電路包括AT89S52芯片，電源模塊，時鐘電路，復位電路，LED顯示模塊，數(shù)碼管顯示模塊；部分模塊詳細分解如下：</p><p>　　a. 時鐘電路與復位電路</p><p>　　時鐘電路由電容C1，C2及11.0592MHZ晶振組成，晶振兩端接XTAL1與XTAL2；</p><p>　　復位電路使用手動復位，整個電路一端接電源，另一端接

26、在芯片RST引腳上；</p><p>　　注意：芯片31引腳EA非要接高電平，以讀取片內(nèi)程序。</p><p><b>　　b.LED顯示模塊</b></p><p>　　本模塊使用12個LED指示燈，東西南北各三個，分別是紅黃綠三種顏色，與芯片引腳接法為：</p><p>　　P1.0---東西綠；P1.1---東西黃

27、；P1.2---東西紅；</p><p>　　P1.3---南北綠；P1.4---南北黃；P1.5---南北紅；</p><p><b>　　c.數(shù)碼管顯示模塊</b></p><p>　　本模塊由一個共陽極數(shù)碼管顯示倒計時，其端口abcdefg依次接芯片引腳P2.0至P2.6，其COM端十位和個位分別接芯片P1.6與P1.7引腳。</p

28、><p><b>　　3.2軟件設計</b></p><p>　　3.2.1主程序流程圖：</p><p>　　3.2.2 定時器0中斷流程圖:</p><p>　　3.2.3閃爍子程序：</p><p>　　while(tt==3){dx_g=1;dx_y=1;w1=0;w2=0;delay(500

29、);while(tt==3){dx_y=0;display(tt);}}</p><p>　　while(tt==2){dx_y=1;w1=0;w2=0;delay(500);while(tt==2){dx_y=0;display(tt);}}</p><p>　　while(tt==1){dx_y=1;w1=0;w2=0;delay(500);while(tt==1){dx_y=

30、0;display(tt);}}</p><p>　　while(tt==0){flag=0;dx_y=1;w1=0;w2=0;delay(500);while(tt==0){dx_y=0;display(tt);}dx_y=1;} </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b><

31、;/p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　4. 結果與結論</b></p><p>　　4.1仿真結果與分析</p><p><b>　　程序運行結果如下:</b><

32、;/p><p>　　首先，直行時間顯示數(shù)碼管顯示35，此時東西段紅燈亮、南北段綠燈亮；</p><p>　　35s倒計時最后三秒，南北黃燈閃爍3s，此時東西方向仍維持紅燈亮；</p><p>　　3.倒計時35s結束，東西段綠燈亮、南北段紅燈亮35s，最后三秒黃燈閃爍，之后重復第一步過程，如此循環(huán)。</p><p>　　4.2　PROTEUS仿真

33、圖：</p><p><b>　　5. 收獲與致謝</b></p><p>　　短短兩周的課程設計，忙碌而充實，原以為兩天就可以完成的工作，真的做了兩個星期，甚至于廢寢忘食，焦頭爛額，這讓我深刻體會到自己對知識認識的淺薄以及實踐的重要性，著實獲益匪淺。</p><p>　　此次課程設計，使我進一步熟悉并掌握了AT89S52單片機的內(nèi)部結構與特性

34、以及外圍電路的設計方法，同時練習了C語言程序設計方法，并學會了使用PCB設計軟件Altium Designer、仿真軟件Proteus以及Keil軟件，深化了系統(tǒng)設計流程以及對軟硬件聯(lián)合調(diào)試的理解，深刻體會到做一個完整的設計要用到多少知識，從搜集資料，設計電路，程序編寫，軟件調(diào)試，硬件實物布局與焊接，調(diào)試與檢錯，每一步都不簡單，都需要用心去做。在焊接過程中，我學會合理又美觀地布局，并小心翼翼地檢查每個元器件，引腳極性，以及每一個模塊，并

35、總結出最容易焊接又整齊的連接方式，確保無誤后再焊接。以免出錯后難以檢錯，盡量一次性成功。我也學會了發(fā)現(xiàn)問題與解決問題，極大地提高了自學能力與解決實際問題的能力，著實學到了不少東西。最深刻的體會是，有時候發(fā)現(xiàn)問題的過程很漫長而艱難，解決問題的辦法卻很簡單，所以一定要細心，盡量避免任一個錯誤。</p><p>　　此次課程設計對我來說是灰常有意義的，我學會了把理論付諸于實踐的重要性，并深刻體會到很多東西都還沒有很好的

36、掌握，以后的學習中，我會更加努力學習單片機的相關知識和應用，提高運用微控制系統(tǒng)解決實際問題的能力。另外，設計過程中同學們給我許多建議與靈感，更加深了我對團隊合作的認知，在此表示感謝。</p><p>　　最后，我要向百忙之中抽出時間對本文進行審閱評議的老師表示特別誠摯的謝意。</p><p><b>　　6. 參考文獻</b></p><p>

37、　　[1] 張毅剛. 單片機原理及應用[M].北京:高等教育出版社，2004.</p><p>　　[2] 董少明.單片機原理及應用技術.北京：北京理工大學出版社，2009.</p><p>　　[3] 顧濱.單片微計算機原理、開發(fā)及應用. 北京:高等教育出版社，2000.</p><p>　　[4] 徐晨.微機原理及應用.北京：高等教育出版社，2011. <

38、/p><p>　　[5] 譚浩強.程序設計[M].清華大學出版社,2002.</p><p>　　[6] 王兆安.電力電子技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.</p><p>　　[7] 谷樹忠.Altium Designer教程.北京：電子工業(yè)出版社，2010.</p><p><b>　　7. 附件</b><

39、;/p><p><b>　　7.1：電路原理圖</b></p><p>　　7.2：源程序及程序注釋</p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#define uint unsigned int </p><p>　　#define uchar unsig

40、ned char</p><p>　　uchar table[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//共陽數(shù)碼管顯示碼</p><p>　　////////////數(shù)碼管位////////////////////////</p><p>　　sbit w1=P1^6;</p>

41、<p>　　sbit w2=P1^7;</p><p>　　///////////東西方向信號燈//////////////////////////</p><p>　　sbit dx_r=P1^2;//red</p><p>　　sbit dx_y=P1^1;//yellow</p><p>　　sbit dx_g=P1^0;//

42、green</p><p>　　////////////南北方向信號燈/////////////////////////////////</p><p>　　sbit nb_r=P1^5;//red</p><p>　　sbit nb_y=P1^4;//yellow</p><p>　　sbit nb_g=P1^3;//green</p

43、><p>　　uchar num,tt;</p><p>　　void delay(uint m)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar y;</b></p><p>　　for(m;m>0;m--)</p><

44、p>　　for(y=110;y>0;y--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void display(uchar dat)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P2=table[dat/10];</p><p&g

45、t;<b>　　w1=1;</b></p><p>　　delay(10);</p><p>　　w1=0;P2=0xff;</p><p><b>　　delay(1);</b></p><p>　　P2=table[dat%10];</p><p><b>　　

46、w2=1;</b></p><p>　　delay(10);</p><p>　　w2=0;P2=0xff;</p><p>　　delay(1);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p><b

47、>　　{</b></p><p>　　uchar flag;</p><p><b>　　dx_r=0;</b></p><p><b>　　nb_r=0;</b></p><p>　　delay(5000);</p><p>　　TMOD=0x01;<

48、;/p><p>　　TH0=(65536-50000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p><b>　　TR0=1;

49、</b></p><p><b>　　tt=35;</b></p><p><b>　　dx_r=1;</b></p><p><b>　　nb_r=1;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p>&l

50、t;p><b>　　{</b></p><p>　　if(flag==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　nb_g=0;//南北綠燈亮</p><p>　　nb_r=1;//南北紅燈關閉</p><p>　　dx_r=0;//東西紅燈亮&l

51、t;/p><p>　　while(flag==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　display(tt);</p><p>　　while(tt==3){nb_g=1;nb_y=1;w1=0;w2=0;delay(500);while(tt==3){nb_y=0;display(tt);}}&l

52、t;/p><p>　　while(tt==2){nb_y=1;w1=0;w2=0;delay(500);while(tt==2){nb_y=0;display(tt);}}</p><p>　　while(tt==1){nb_y=1;w1=0;w2=0;delay(500);while(tt==1){nb_y=0;display(tt);}}</p><p>　

53、　while(tt==0){flag=1;nb_y=1;w1=0;w2=0;delay(500);while(tt==0){nb_y=0;display(tt);}nb_y=1;} </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(flag==1)</p>

54、;<p><b>　　{</b></p><p>　　nb_r=0;//南北紅燈亮</p><p>　　dx_r=1;//東西紅燈關閉</p><p>　　dx_g=0;//東西綠燈亮</p><p>　　while(flag==1)</p><p><b>　　{<

55、/b></p><p>　　display(tt);</p><p>　　while(tt==3){dx_g=1;dx_y=1;w1=0;w2=0;delay(500);while(tt==3){dx_y=0;display(tt);}}</p><p>　　while(tt==2){dx_y=1;w1=0;w2=0;delay(500);while(tt==

56、2){dx_y=0;display(tt);}}</p><p>　　while(tt==1){dx_y=1;w1=0;w2=0;delay(500);while(tt==1){dx_y=0;display(tt);}}</p><p>　　while(tt==0){flag=0;dx_y=1;w1=0;w2=0;delay(500);while(tt==0){dx_y=0;dis

57、play(tt);}dx_y=1;} </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void

58、 T0_time() interrupt 1</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TH0=(65536-50000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p><p><b>　　num++;</b></p><p

59、>　　if(num==20)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　num=0;</b></p><p><b>　　if(tt==0)</b></p><p><b>　　tt=35;</b></p>&