十字路口交通灯的单片机课程设计分析.docVIP

单片机原理及应用A 课程设计报告 学 期： 2014秋 专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 学 院： 信息电子技术学院  目录 摘要 1 引言 1 1、设计要求及思想 2 1、1设计内容 2 1、2设计思想 2 2、单片机选型及硬件接线图 3 2、1配置 3 2、2十字路口的交通灯分布示意图 3 2、3系统硬件接线图 4 3、软件实现 5 3、1分析论证 5 3、2 状态地址分配 5 3、3 程序流程图 6 3、4程序设计 7 3、5 proteus软件仿真 10 4、设计总结 12 参考文献 13 引言 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。交通信号灯在大多数城市得到了广泛的应用。传统的交通信号灯控制一般采用了电子线路和继电器控制，结构复杂，可靠性低，故障率高。本次设计是基于AT89C51单片机的交通灯控制系统，东西南北的通行时间可调，倒计时显示通行时间灯功能，该系统具有设计周期短、可靠性高、维护方便、使用简单等优点。 1、设计要求及思想 1、1设计内容 设计一个能够控制十二盏交通信号灯的模拟系统。利用单片机的定时器定时，令十字路口的红绿灯交替点亮和熄灭，并用LED灯显示倒计时间。 假设一个十字路口为东南西北走向。初始状态0为东西南北都红灯亮。然后转状态1东西绿灯通车，南北红灯亮。过一段时间后，转状态2，东西绿灯灭，黄灯闪几下，南北还是红灯。再转状态3，南北绿灯通车，东西红灯亮。过一段时间后转状态4，南北绿灯灭，闪几个黄灯，东西还是为红灯亮，一段时间后，又循环至状态1。 通过对发光二极管的控制，来模拟交通信号灯的管理。每延时一段时间，灯的显示情况都会按交通灯的显示规律进行状态转换，并增添其倒计时间的显示功能。 1、2设计思想 在该交通灯控制系统中，东西南北四个方向各有红黄绿三种颜色的指示灯各一盏，共计12盏指示灯，用以来指挥车辆和行人安全通行。当红色指示灯亮的时候表示禁止该方向的车辆和行人通行，当绿色指示灯亮的时候表示允许该方向的车辆和行人通行，当黄色指示灯亮的时候提示人们红、绿灯的状态即将切换。并且黄灯燃亮时为东西南北两干道的公共停车时间。为了达到上述设计要求，可以用一片AT89C51单片机实现。用AT89C51的P0口(P0．0～P0．5)分别接上垂直两个道口的6盏信号灯； 四个数码管的显示用动态显示的方法实现。用AT89C51的P1口输出作为倒计时时间的十位数码，P2口输出作为倒计时时间的个位数码。 2、单片机选型及硬件接线图 2、1配置 根据设计的要求以及自己设计的实际情况，选用AT89C51单片机为交通灯 控制系统的核心，主要用来驱动数码显示管、实现晶振电路和发光二极管等部件的控制，以实现对整个系统进行控制。数码显示管用来显示红黄绿三种颜色的灯的倒计时时间。指示灯六个发光二极管用以实现对主支路的控制，红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”，黄灯是警告信号。 2、2十字路口的交通灯分布示意图 十字路口的交通灯分布示意图如图2-1所示，将这12个交通灯进行编号。 图2-1 十字路口交通灯分布示意图 这12个交通灯共有四个状态： 状态1（S1）：东西红灯（4、10）亮，南北绿灯（3、9）亮 状态2（S2）：南北黄灯（2、8）亮，东西仍为红灯（4、10）亮 状态3（S3）：南北红灯（1、7）亮，东西绿灯（6、12）亮 状态4（S4）：东西黄灯（5、11）亮，南北仍为红灯（1、7）亮 2、3系统硬件接线图 系统硬件接线原理图如图2-2 图2-2 系统硬件接线图 3、软件实现 3、1分析论证 单片机控制交通灯的软件设计是采用顺序执行并反复循环的方法，其中数码显示电路运用动态显示的方法，并采用延时的方法来定时通行时间。由于整个设计是在AT89C51单片开发机上进行的， 所以用LED来代替交通灯，需要低电平“0”来驱动点亮，在实际应用电路中，应使P1口输出高电平“1”来驱动继电器导通，从而使220V的交通灯点亮，可以通过修改发光二极管LED的程序实现。 3、2 状态地址分配 状态地址分配如表3-1所示： 表3-1 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 灯地址 — — 东西绿 东西黄 东西红 南北绿 南北黄 南北红 1 1 1 1 0 0 1 1 F3H 1 1 1 1 0 1 0 1 F5H