单片机课程设计（论文）-十字路口交通信号灯控制器的设计.docVIP

目录 1设计任务和内容 1 1.1设计任务 1 1.2 功能要求说明 1 1.3 设计课题总体方案介绍及工作原理说明 2 1.3.1 工作原理 2 1.3.2 总体方案介绍 2 2硬件设计 4 2.1 设计课题硬件系统各模块功能简要介绍 4 2.1.1晶振电路 4 2.1.2 显示及显示驱动电路 4 2.1.3 键盘控制电路 5 2.1.4 复位电路 5 2.1.5 指示灯控制电路 6 2.2 电路原理图 7 2.3 电路PCB图 7 2.4 元器件布局图 7 2.5 元器件清单图 7 3、设计课题软件系统的设计 8 3.1 单片机资源的使用情况 8 3.2 软件系统各模块功能简要介绍 8 3.3 软件系统程序流程框图 8 3.4 程序清单 11 4 设计总结 13 4.1 使用说明 13 4.2 仿真结果 13 4.3 误差分析 15 4.4 设计体会 15 4.5 教学建议 16 参考文献 17 附 录 18 附录一 电路原理图 18 附录二 PCB图 19 附录三 元器件布局图 20 附录四 元器件清单 21 附录五 程序清单 22 1设计任务和内容 1.1设计任务 设计一个具有特定功能的十字路口交通灯。该交通灯上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”， 进入准备工作状态。按开始键则开始工作，按结束键则返回“P.”状态。要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，甲车道为主车道，每次通车时间为60秒，乙车道为次车道，每次通车时间为30秒，要求黄灯亮3秒，并且1秒闪烁一次。有应急车辆出现时，红灯全亮，应急车辆通车时间10秒，同时禁止其他车辆通过。 1.2 功能要求说明 利用单片机完成交通信号灯控制器的设计，该交通信号灯控制器由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯。如图下图所示。设东西向为主干道，南北为支干道。 （1）当交通灯上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入准备工作状态。 （2）干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。 （3）灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮3秒黄灯作为过渡。黄灯亮时，原红灯按1Hz的频率闪烁。 （4）应急车辆出现时，红灯全亮，应急车辆通车时间10秒，同时禁止其他车辆通过。 图1.1 交通灯示意图 1.3 设计课题总体方案介绍及工作原理说明 1.3.1 工作原理 甲、乙两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。黄灯闪亮提示人们注意绿、红灯的状态即将切换。指示灯燃亮的方案如表1。 表 1 交通灯状态转换图 计时 60s 3s 30s 3s 支道 红灯亮 红灯亮 绿灯亮 黄灯闪 亮 ….. 主道 绿灯亮 黄灯闪 亮 红灯亮 红灯亮 ….. （1） 电源提供方面 采用独立的稳压电源，此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供使用。 （2） 显示方面 完全采用数码管显示，用来显示有限符号和数码字符。 （3） 键盘输入方面 直接在I/O口线上接按键开关，因为设计时精简和优化了电路，所以剩余的口资源还比较多。我们共用到了4个按键，分别为：K1、K2、K3、K4。 1.3.2 总体方案介绍 该交通灯电路由单片机AT89S52、键盘接口电路、显示接口电路、发光二极管控制电路、时钟电路和复位电路构成，原理框图如图1.2所示。 图1.2 系统总体框图 单片机可选用AT89S52，它与8051系列单片机全兼容，但其内部带有4KB的FLASH ROM，设计时无需外接程序存储器，为设计和调试带来极大的方便。南北向和东西向各采用2个数码管计时，同时需要对该方向的指示灯的点亮时间进行倒计时。键盘系统可以根据系统的需要设置不同的键的个数，可以选择线式 键盘。 2硬件设计 2.1 设计课题硬件系统各模块功能简要介绍 2.1.1晶振电路 时钟电路用来产生单片机工作所需要的时钟信号，单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。通过在芯片的外部XTAL1和XTAL2两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成了一个稳定的自激振荡电路。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，本设计中采用的晶振频率为12MHz，电容为33pF。 图2.1.单片机系统的复位电路 2.1.2 显示及显示驱动电路 在本次课程设计中，为了使硬件电路更简单化，为了节省口线，我们采用的是八位一体共阳数码管，显示原理跟单个LED的显示原理完全相同， 由于七段