基于51单片机的交通灯(红绿灯)设计论文报告

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1、通过单片机仿真交通灯- 25 -第一章 概述1. 设计内容：用 AT89S52单片机控制一个交通信号灯系统，晶振采用12MHZ。设 A车道与B车道交叉组成十字路口，A是主道， B是支道。设计要求如下：用发光二极管模拟交通信号灯，用按键开关模拟车辆检测信号。正常情况下，A、B 两车道轮流放行，A车道放行50s， 其中 5s 用于警告；B车道放行30s， 其中 5s用于警告。交通繁忙时，交通信号灯控制系统应有手控开关，可人为地改变信号灯的状态，以缓解交通拥挤状况。在B 车道放行期间，若A车道有车而B车道无车，按下开关K1 使 A 车道放行15s；在A 车道放行期间，若B车道有车而A车道无车， 按下

2、开关K1 使 B 车道放行15s。 有紧急车辆通过时，按下 K2开关使A、B 车道均为红灯，禁行20s。2. 设计目的：1）进一步熟悉和掌握单片机的结构和工作原理。2）掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性，控制方法。3）通过课程设计，掌握以单片机为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。4）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。5）通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，为我们今后从事相应工作打下基础。3. 设计原理：利用“自动控制”控制交通灯的方法。 将事先编制好的程序输入单片机，利用单片机的定时、查询、 中断功能；能够根据十字路口两个

3、方向上车辆动态状况，采用查询的方式，根据具体情况，自动给予时间通行，其中利用中断方式来处理特殊情况。这样既方便驾驶员、路人，同时还可以紧急处理一些紧急实况。同样具有红、黄、绿灯的显示功能，为驾驶员、路人“照明”。使用AT89C51单片机控制4 个方向的交通灯（红黄绿）并用数码管显 示其时间。了解交通灯管理的基本工作原理，熟练掌握STC89C51的工作原理和应用编STC89C51单片机并行接口的各种工作方式和应用，并了解计数器/定时LED显示问题的解决。硬件设计1. 设计框图：键盘LED数码管显示复位电路单片机LED指示灯图 1-11）南北方向（主干道）车道和东西方向（支干道）车道两条交叉道路上

4、的车30 秒、支干道每次通行间为20 秒，时2）在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5 秒钟，才能变换运行车道；3）黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。4）东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间5） 一道有车而另一道无车（实验时用开关K0 和 K1 控制） ， 交通灯控制系6）有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行，A、 B道均为红灯，K2 开关模拟。4. 设计任务：1）东西、南北车辆交替运行，时间可设置修改。2）绿灯转为红灯时，黄灯闪亮（间隔1 秒）。3）能显示剩余时间。4）能对交通运行进行控制。2. 各元器件选择及其功能介绍：1） 元器件列表2）元件名称型号数量 /个用

5、途单片机AT89C511控制核心晶振12MHZ1晶振电路电容30pF2晶振电路电解电容10uF1复位电路电阻5.1K1复位电路发光二极管LED12红、黄、绿灯集成块74LS081按键电路电阻220 13LED 限流电阻470 8数码管电路电阻1K7数码管驱动、按键电路数码管GC-3461BS1显示电路微动开关3按键电路三级管PNP85504数码管驱动电路表 1-12） 2 位 8 段数码管工作原理：2 位 8 段数码管电路采用 “共阴”由晶体管推动。如图4-3 所示：段码和位码，段码即段选信号内容，图中 ag 、 dp 组成的数据（就是段码。位码即位选信号DIG，它决定哪个数码管工作，哪个数码

6、管不工作。当需要某一位数码管显示数字时，只需要先选中这位数码管的位信号，再给显示数字的段码。连接，阴极公共端（ COM）SEG， 它负责数码管显示的a 为最低位，dp 为最高位）3. 设计原理图：红绿灯整体示意图图 1-2交通信号灯的状态表状态北西南东绿黄红绿黄红绿黄红绿黄红0001100001100101111001111021000011000013110011110011状态S1S2S3S4时间30s5s30s5s东西道红灯亮红灯亮绿灯亮黄灯亮南北道绿灯亮黄灯亮红灯亮红灯亮表 1-2共阳与共阴数码管自行代码字型共阳极代码共阴极代码字型共阳极代码共阴极代码0C0H3FH990H6FH1F9

7、H06HA88H77H2A4H5BHB83H7CH3B0H4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF8EH71H7F8H07H灭FFH00H880H7FH表 1-31、时钟电路模块时钟电路由一个晶体振荡器12MHZ和两个30pF的瓷片电容组成。时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各信号之间的相互关系。单片机本身就如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工作。其电路如图1-3 所示：图 1-32、复位电路模块复位电路是使单片机的CPU或系统中的其他部件处于某一确定的

8、初始状态，并从这状态开始工作，除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位电路以重新启动。本设计采用的是按键复位电路。其电路如图1-4 所示：图 1-43、主控制系统模块主控制器采用AT89C51，是ATMEL公司生产的一款性能稳定的8 位单片机。AT89C51具有1 个 8KB的 FLASH程序存储器，1 个 512字节的RAM， 4个 8位的双向可位寻址I/O 端口， 3个 16位定时 /计数器及1 个串行口和6 个向量二级中断结构。单片机的P0口分别用于控制南北及东西的通行灯，P2口和P34-P37 口用于 4组 4位 LED计时

9、器的控制，紧急车辆通行时使用外中断(0 P32) 和外中断1(P33),进行手动按键，即可转换。4、交通灯输出控制模块道口交通灯指示采用高亮度红、黄、绿发光二极管进行提示。当 R=220欧时，按公式 A=(5-1.8)/R 计算， 电路中的电流大小应为A=14.545mA.由于每个路口的通行双向指示处理相同，因此每个端口应具有3A的吸收电流能力。5、时间显示电路模块道口通行剩余时间采用高亮红色7 段 LED发光数码管显示，采用共阳数码管，如用单片机吸收电流驱动，列扫描驱动使用三极管，按每段6mA电流计算，全显示字形“8”时，每个数码需6mA*8=48m，由于时间显示每个道口相同，共需要 A电流

10、192mA，因此设计中也采用了中功率三极管8550. 其显示电路如图1-6 所示：6、紧急通车电路模块为了实现此功能，利用单片机中断达到目的。利用一个手动按钮开关接至单片机外部中断0，同时在软件设计时将其设定为最高优先级，当其按下时，四方全为红灯， 同时将中断位置的PSW、 ACC进栈保护，当其计时完了之后，回到原来的位置进行执行。再利用一个手动按钮接至单片机外部中断1 当其按下时，如果是东西道是红灯，而南北道是绿灯，则将其置为东西是绿灯，南北是红灯；如果是东西道是绿灯，而南北道是红灯，则将其置为东西是红灯，南北是绿灯。两种情况都是执行完后，回到断点处继续执行。第三章 软件设计1. 程序：#i

11、nclude<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define time 50000#define on 0#define off 1sbit RED_ZHU = P00; / 南北 红灯sbit YELLOW_ZHU = P01;/ 南北 黄灯sbit GREEN_ZHU = P02; / 南北 绿灯sbit RED_ZHI = P03; / 东西 红灯sbit YELLOW_ZHI = P04; / 东西 黄灯sbit GREEN_ZHI = P05; / 东西 绿灯sbit P23 = P3