单片机课程设计-交通灯控制系统精选.docx

1. 概述本设计是根据单片使机原理就交通灯的系统作出的，由于车辆的增多，所以交通灯在现代道路交通中起着越来越重要的作用。为了解决这些问题，我们更应该提高交通控制和管理水平，合理使用现有交通设施，充分发挥其能力，提高交通效率，促进和谐交通的建立。本次课程设计的内容与目的本次课程设计的题目是——交通灯控制系统的设计。主要内容包括：利用实验箱上的单片机、LED指示灯、数码管显示器模拟十字路口交通灯控制时序，用6个LED指示灯分别模拟A、B道的红、黄、绿指示灯，用四个七段LED显示器分别显示A、B道的通放行时间，A、B道轮流放行。通过本次课程设计，旨在达到以下目的：进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理；掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的特性，控制方法；掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术，了解有关电路参数的计算方法；通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术；通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，使学生了解开发一单片机应用系统的全过程，为今后从事相应工作打下基础；培养学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。交通灯简介交通灯在城市交通中起着重要的作用，它与人们日常生活密切相关，是人们出行的安全保障。如今随着人们生活水平的提高，对交通管制也提出了更高的要求，因此提供一个可靠、安全、便捷的多功能交通灯控制系统有着现实的必要性。该设计在熟练掌握单片机原理及其应用技术的使用方法基础上，综合应用单片机原理、微机原理、微机接口技术、proteus软件等课程方面的知识，设计一个采用AT89C51单片机控制的交通灯控制电路。能方便的对交通灯进行控制，使交通更和谐。本交通灯系统的特点本系统结构简单，操作方便；可实现自动控制，具有一定的智能性；对优化城市交通具有一定的意义。本设计将各任务进行细分包装，使各任务保持相对独立；能有效改善程序结构，便于模块化处理，使程序的可读性、可维护性和可移植性都得到进一步的提高。2. 系统硬件设计2.1系统工作原理本系统利用实验箱上的单片机、LED指示灯、数码管显示器模拟十字路口交通灯控制时序，用6个LED指示灯分别模拟A、B道的红、黄、绿指示灯，用四个七段LED显示器分别显示A、B道的通放行时间。系统原理框图如图（1）：系统电路原理图系统完整的电路原理图如图（2）：图（2）系统电路原理图硬件各部分组成及功能（1）时钟电路部分本系统采用内部时钟产生方式：在和两端跨接陶瓷谐振器，与内部反相器构成稳定的自激振荡器采。晶振采用12MHz的振荡频率和两个30Pf瓷片电容C1、C2，两个电阻对频率有微调作用。其电路如图（3）：图（3）晶体振荡电路（2）路口指示灯部分采用红黄绿三种颜色的发光二极管共6个分为2组代表路口的交通灯，其中每一组控制一个路口,由单片机的P1口驱动，电路图如图（4）：图（4）路口指示灯电路（3）显示部分采用四位一体共阴数码管,分别显示南北和东西灯的剩余时间.片选部分和数码段显示部分,分别接单片机管脚的P2口和P0口,具体的共阴数码管管脚分布位置见图（5）：图（5）数码管显示电路（4）定时电路 采用定时器计数器嵌套的方式实现1秒精确定时，具体原理是：定时器T0实现50ms定时，并在定时时间到达时将P3.0口取反输出周期为100ms的方波信号；P3.0接计数器T1计数脉冲输入端P3.5，计数周期为10次。从而实现1秒定时，该部分电路如图（6）；图（6）定时电路系统的工作过程本系统的工作过程共包含6个状态，而且始终循环。这6个状态的内容如下图（7）所示。状态编号东西方向道路南北方向道路1绿灯亮，显示器倒计时20s红灯亮，显示器倒计时30s2绿灯闪，每隔1s闪一次，显示器倒计时6s红灯亮，显示器继续倒计时3黄灯亮，显示器倒计时4s红灯亮，显示器继续倒计时4红灯亮，显示器倒计时30s绿灯亮，显示器倒计时20s5红灯亮，显示器继续倒计时绿灯闪，每隔1s闪一次，显示器倒计时6s6红灯亮，显示器继续倒计时黄灯亮，显示器倒计时4s图（7）系统工作过程3. 系统软件设计3.1软件功能及结构本程序主要实现定时和状态切换两大功能。其中，定时功能由中断程序实现，而状态切换则在中断服务子程序中完成，主程序负责循环显示功能。程序流程图如下图（8）所示。开始初始AT89C51初始化显示器、定时计数器YN循环显示当前计时值1s定时是否到达？两通道计时值同时减1，同时送到显示器显示控制外部6盏LED灯调整两通道计时值图（8）系统程序流程图其中，1s定时器的程序采用定时计数器嵌套的方式编写，定时计数器0工作在定时方式1，定时初值为3C0BH；定时计数器1工作在计数方式2，初值为0F6H。程序结构如流程图（9）：P3.0=1装入T1计数初值启动T1装入T0初值并启动T0N定时时间是否到？YP3.0取反N