基于單片機的交通燈課程設計

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文檔簡介

1、　　摘要　　本設計是一個以微電子技術，計算機和通信技術為先導的，而計算機技術怎樣與實際應用更有效的結合并有效的發(fā)揮其作用是科學界最熱門的話題，也是當今計算機應用中空前活躍的領域。十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。本系統(tǒng)由單片機系統(tǒng)、按鍵、四位數碼管顯示、

2、交通燈演示系統(tǒng)組成。設計一個用于東西、南北走向的交通管理。南北方向（主干道）車道和東西方向（支干道）車道兩條交叉道路上的車輛交替運行，主干道每次通行時間都設為30秒、支干道每次通行間為20秒。系統(tǒng)除基本交通燈功能外，還具有倒計時、時間設置、緊急情況處理、分時段調整信號燈的點亮時間以及根據具體情況手動控制等功能。本系統(tǒng)結構簡單，操作方便；可實現(xiàn)自動控制，具有一定的智能性；對優(yōu)化城市交通具有一定的意義。本設計將各任務進行細分包裝，使各任務保

3、持相對獨立；能有效改善程序結構，便于模塊化處理，使程序的可讀性、可維護性和可移植性都得到進一步的提高。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術日益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單　　關鍵詞：交通燈；單片機；AT89S52　　目錄<p&g

4、t;　　1 概述………………………………………………………………………………3　　1.1設計背景………………………………………………………………………3　　1.2設計任務……………………………………………………………………3　　2 系統(tǒng)總體方案及硬件設計……………………………………………………… 4<

5、/p>　　2.1 AT89S52單片機簡介…………………………………………………………4　　2.2 系統(tǒng)硬件電路的設計………………………………………………………4　　3 軟件設計…………………………………………………………………………7　　3.1 交通燈的設計程序流程圖……………

6、………………………………………7　　3.2定時器0及中斷響應…………………………………………………………8　　4 Proteus軟件仿真…………………………………………………………………10　　4.1仿真電路圖…………………………………………………………………… 10

7、　　4.2 仿真步驟………………………………………………………………………10　　5 課程設計體會……………………………………………………………………11　　參考文獻……………………………………………………………………………11　　附1: 源程序代碼……………………………………………………………… 12<

8、/p>　　附2: 系統(tǒng)原理圖……………………………………………………………… 18　　1 概述　　1.1 設計背景　　如今隨著人們生活水平的提高，車輛越來越多，交通事故頻繁發(fā)生。交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效

9、管制，對于疏導交通流量，提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。交通燈在城市交通中起著重要的作用，它與人們日常生活密切相關，是人們出行的安全保障。因此提供一個可靠、安全、便捷的多功能交通燈控制系統(tǒng)有著現(xiàn)實的必要性。為了解決這些問題，我們更應該提高交通控制和管理水平，合理使用現(xiàn)有交通設施，充分發(fā)揮其能力，提高交通效率，促進和諧交通的建立。　　近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷地走向深

10、入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應根據具體硬件結構，以及針對具體應用對象特點的軟件結合，加以完善。　　本系統(tǒng)設計一個基于單片機的交通燈控制系統(tǒng)。能方便的對交通燈進行控制，使交通更和諧。　　1.2設計任務 &l

11、t;/p>　　1）設計一個十字路口的交通燈控制電路，要求南北方向（主干道）車道和東西方向（支干道）車道兩條交叉道路上的車輛交替運行，主干道每次通行時間都設為30秒、支干道每次通行間為20秒，時間可設置修改。　　2）在綠燈轉為紅燈時，要求黃燈先亮5秒鐘，才能變換運行車道；　　3）黃燈亮時，要求每秒閃亮一次。

12、　　4）東西方向、南北方向車道除了有紅、黃、綠燈指示外，每一種燈亮的時間都用顯示器進行顯示（采用計時的方法）。　　5）一道有車而另一道無車（實驗時用開關 K0 和 K1 控制），交通燈控制系統(tǒng)能立即讓有車道放行。 　　6）有緊急車輛要求通過時，系統(tǒng)要能禁止普通車輛通行，A、B道均為紅燈，緊急車由K2 開關模擬。

13、　　2 系統(tǒng)總體方案及硬件設計　　2.1 AT89S52單片機簡介　　AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下

14、標準功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數據指針，三個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續(xù)工作。鑒于以上的優(yōu)點本系統(tǒng)采用AT89S52作為主控芯片，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制。　　2.2 系統(tǒng)硬件電路的設計

15、;　?。?）時鐘電路設計　　圖2-1時鐘電路原理圖　　如圖2-1所示，采用內部時鐘產生方式，在XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體或陶瓷振蕩器，與內部反相器構成穩(wěn)定的自擊蕩器。其發(fā)出的時鐘脈沖直接送入片內定時控制部件。　　（2）復位電路設計

16、　　圖2-2上電+按鈕電平復位電路原理圖　　如圖2-2所示，采用上電+按鈕電平復位方式，當按下按鈕時，RST管腳高電平觸發(fā)。為保證復位可靠，RC時間常數應大于兩個機器周期，一般電容去22uF，電阻取1K。　?。?）燈控制電路設計　　圖2-3交通燈狀態(tài)顯示電路</p&

17、gt;　　如圖2-3所示，交通燈狀態(tài)顯示電路由東西南北四個方向各三個LED燈組成，分別顯示四個方向上紅、黃、綠三個狀態(tài)，用以指示十字路口各方向車輛的行駛。通過軟件編程，可使路口交通變化情況為：南北方向（主干道）車道和東西方向（支干道）車道兩條交叉道路上的車輛交替運行，主干道每次通行時間都設為30秒、支干道每次通行間為20秒；在綠燈轉為紅燈時，要求黃燈先亮5秒鐘，才能變換運行車道；黃燈亮時每秒閃亮一次。</p&

18、gt;　?。?）倒計時顯示電路設計　　圖2-4 數碼管顯示電路原理圖　　如圖2-4所示，由一個共陽極四位數碼管來實現(xiàn)倒計時。由于P0口輸出電流小，需外接上拉電阻，COME端接5V電源。　?。?）按鍵控制電路設計　　圖2-5鍵盤電路原理圖</p&

19、gt;　　如圖2-5所示，開光控制由PD1-PD5四個連接到單片機的控制按鈕組成。通過軟件編程，按下PD1電路進入外部中斷響應，數碼顯示時間將停止倒計時，此時，可通過按鈕PD3和PD4設置通行時間，每按一下PD3時間增加1s，而按下PD4時間減少1s。按下PD5將使程序重新進入循環(huán)點亮狀態(tài)。　　3軟件設計<

20、p>　　3.1 交通燈的設計程序流程圖　　3.2定時器0及中斷響應　　N　　Y　　N　　Y&

21、lt;/b>　　4 Proteus軟件仿真　　4.1 仿真圖　　4.2 仿真步驟　?。?）根據電路圖選擇器件連接電路　?。?）雙擊AT89S52裝

22、入源程序編譯生成的HEX文件　?。?）單擊運行按鈕運行仿真　　（4）根據仿真情況與程序實現(xiàn)任務對比，對于不能實現(xiàn)的任務修改并調試程序，重新裝載重新運行調試仿真，直到能完全實現(xiàn)所要求的功能為止　?。?）進一步改進和簡化程序在進行調試仿真　　5 課程設計體會

23、　　通過這次單片機實訓課程學習，才深刻體會到自己實際操作能力的匱乏。從剛開始老師對單片機的整體介紹及其應用前景，對單片機產生了濃厚的興趣，并利用自己的課余時間提前學習有關單片機的基本知識。但空有理路知識，卻無半點的實際操作經驗。后來在老師的建議下，選擇運用單片機設計一個交通燈控制系統(tǒng)，從簡單開始，后期逐步復雜化。　　從給定電路圖的分析

24、到實際電路元件的識別、焊接，再到后期的程序設計以及系統(tǒng)調試，初步掌握了運用單片機系統(tǒng)設計特定功能的設計步驟，也對單片機有了更深的體會。了解和掌握了一些簡單的編程思想，對單片機各管腳的功能，I/O口的使用條件都有了更深的理解。這次的課程設計讓我把單片機的理論知識運用的實踐中，實現(xiàn)了理論與實踐的相結合，從中更懂得了理論是實踐的基礎，實踐更能檢驗理論的真實性，讓我受益匪淺。　　參考文

25、獻：　　[1] 李朝青.單片機原理及接口技術（修訂版）.北京：北京航空航天大學出版社，1998[2] 李廣弟.單片機基礎.北京：北京航空航天大學出版社，1992[3] 何立民.單片機應用技術大全.北京：北京航空航天大學出版社， 1994[4] 張毅剛. 單片機原理及接口技術.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1990[5] 譚浩強.單片機課程設計. 北京：清華大學出版社，

26、1989　　[6] 余發(fā)山.單片機原理及應用技術焦作：中國礦業(yè)大學出版社，2007　　附錄1 源程序代碼　　//#include<REG51.H> 　　#include<AT89X51.H> /

27、/ 對單片機的口進行了定義　　#define uint unsigned int　　#define uchar unsigned char　　uchar code a[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//段碼組合,共陰極</p&

28、gt;　　uchar code b[4]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7}; //位碼組合低有效　　uchar code c[4]={0xcc,0xd4,0x78,0xb8};/*P1 綠紅、黃紅、紅綠、紅黃*/ 　　//12MHz 　　//*************

29、************************************************************************　　uchar NB=25,DX=30,NBG=25,DXG=15,H=5; /*數碼管顯示值設置*/　　uchar i,k=0,cnt=0,j=0; 　　sbi

30、t K0=P3^5; /*支干道通行*/　　sbit K1=P3^6; /*主干道通行*/　　sbit K4=P3^7; /*返回*/　　sbit K3=P3^2;/*設置時間*/　　sbit K2=P3^3;/*緊急剎車*/&l

31、t;/p>　　void delay(uchar t);/*定義延時程序*/　　void key();/*定義鍵盤程序*/　　void display();/*定義顯示程序*/　　void settime();/*定義時間設置顯示程序*/&l

32、t;p>　　//*************************程序初始*********************************************　　void init(void)　　{　　TMOD=0x01; /*使用定時器0模式一*/<

33、;/p>　　TH0=0x3c; /*(65536-5000)/256*/　　TL0=0xb0; /*(65536-5000)%256*/　　IT0=1; //開中斷　　ET0=1;

34、　　TR0=1;　　EA=1;　　EX0=1;　　EX1=1;　　P1=c[k]; //開啟交通燈</p

35、>　　}　　//*************************中斷0處理程序***************************************　　void int0(void) interrupt 0 //通行時間設置<

36、b>　　{ 　　EA=0;　　P1=0xd8;/*紅燈全亮*/　　for(;;)　　{<p&

37、gt;　　settime();　　if(K1==0) /*P3^6=0設置主干道通行時間*/　　{ 　　delay(40);　　if(K1==0)<p&

38、gt;　　{　　while(!K1)　　{ 　　settime();　　}　　NBG++;/*主干道通行時間

39、加1*/　　if(NBG==100)　　NBG=0;　　}　　}　　if(K0==0) /*P3

40、^5=0設置支干道通行時間*/　　{ 　　delay(40);　　if(K0==0)　　{　　while(!K0)

41、　　{　　settime();　　}　　DXG++;/*支干道通行時間加1*/　　if(DXG==100)<p&

42、gt;　　DXG=0;　　}　　}　　if(K4==0) /*P3^7=0返回*/ 　　{ &l

43、t;/p>　　delay(40);　　if(K4==0)　　{　　while(!K4)　　{<p&

44、gt;　　}　　k=0;P1=c[k];　　NB=NBG,DX=NBG+H;　　display(); 　　EA=1;　　break;&

45、lt;/b>　　} 　　}　　}　　}　　/******************

46、*****************中斷1處理程序********************　　void int1(void) interrupt 2 //緊急情況　　{ 　　/*東西南北紅燈亮*/　　EA=0;</

47、p>　　TR0=!TR0; /*停止計數*/　　for(;;) /*主支干道顯示全為0*/　　{ P1=0xd8,P0=a[0];　　P2=0xfe;　　delay(

48、20);　　P2=0xfd;　　delay(20);　　P2=0xfb;　　delay(20);　　P2=0xf7;

49、　　delay(20);　　if(K4==0) /*返回*/　　{ 　　delay(20);　　EA=1;<

50、p>　　P1=c[k]; /*返回緊急前狀態(tài)開始計數*/　　TR0=!TR0;/*重啟計數*/　　break; 　　}　　}

51、　　}　　void time1(void) interrupt 1/*交通燈控制程序*/　　{　　TH0=0x3c;/*定時50ms*/　　TL0

52、=0xb0; 　　cnt++;　　if(cnt>=20) /*每20*50ms=1s自減一*/　　{　　NB--;</b&

53、gt;　　DX--;　　cnt=0;　　if(NB==0||DX==0)　　{　　k++;<

54、/b>　　if(k>3)/*k取0,1,2,3*/　　k=0;　　switch(k)　　{<p&

55、gt;　　case 0:NB=NBG,DX=NBG+H;j=0;P1=c[k];break; /*主干道通行顯示綠紅*/　　case 1:NB=H;j=1;P1=c[k];break; /*主干道黃燈閃爍*/　　case 2:NB=DXG+H,DX=DXG;j=0;P1=c[k];break; /*支干道通行顯示紅綠*/</p

56、>　　case 3:DX=H;j=2;P1=c[k];break; /*支干道黃燈閃爍*/　　}　　} 　　}&

57、lt;b>　　}　　void delay(uchar t) //延時程序延時0.1*nms 　　{ 　　uchar i; 　　do <

58、/b>　　{ 　　for(i=0;i<20;i++) 　　;;; 　　} while(t--); 　　}

59、;　　void settime()　　{　　P2=0xfe,P0=a[(NBG+H)%10];/*顯示主干道通行時間 */　　delay(20); 　　P2=0xfd,P0=a[(NBG+

60、H)/10];　　delay(20); 　　P2=0xfb,P0=a[(DXG+H)%10];/*顯示支干道通行時間*/　　delay(20); 　　P2=0xf7,P0=a[(DXG+H)/10];　　delay(20)

61、;　　}　　void key()//鍵盤程序用KO K1模擬一道有車一道無車　　{　　if(K1==0) /*主干道有車支干道無車*/<p&g

62、t;　　{ 　　delay(40);　　if(K1==0) 　　{ 　　while(!K1)　　{ <

63、;/p>　　display();　　}　　k=0,P1=c[k];cnt=0;　　NB=NBG, DX=NBG+H;　　display();　　}

64、　　}　　if(K0==0) /*支干道有車主干道無車*/　　{ 　　delay(40);　　if

65、(K0==0)　　{　　while(!K0)　　{　　display(); 　　}</p&

66、gt;　　k=2,P1=c[k];cnt=0;　　NB=DXG+H,DX=DXG;　　display(); 　　}　　}<b&

67、gt;　　}　　void display()//顯示程序　　{　　P2=0xfe,P0=a[NB%10]; /*由k的不同值進入確定顯示數值*/　　delay(20);

68、　　P2=0xfd,P0=a[NB/10];　　delay(20);　　P2=0xfb,P0=a[DX%10];　　delay(20);　　P2=0xf7,P0=a[DX/10];　　delay(20);<

69、;/p>　　}　　void main(void)　　{//主程序　　init();　　for(;;)<

70、/b>　　{　　display();　　key();　　//黃燈閃爍程序　　while(j==1)

71、/*主干道黃燈閃爍*/　　{　　P1=0xdc;/*給黃燈一高電平黃燈滅*/ 　　for(i=83;i>0;i--){display();}/*執(zhí)行for循環(huán)延時*/　　P1=c[k];

72、/*再給黃燈一低電平黃燈亮*/　　for(i=83;i>0;i--){display();}　　}　　while(j==2)　　{ /*支干道黃燈閃爍*/<

73、;p>　　P1=0xf8;　　for(i=83;i>0;i--){display();}　　P1=c[k];　　for(i=83;i>0;i--){display();}<

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