毕业论文：基于单片机的简易十字路口交通灯设计.doc

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1、毕业论文：基于单片机的简易十字路口交通灯设计 黄河科技学院课程设计任务书 工 学院 机械 系 机械设计制造及其自动化 专业 09 级 2 班学号 姓名 指导教师 牛月兰 题目: 基于单片机的简易十字路口交通灯设计 课程: 单片机课程设计 课程设计时间 2021年 12月21 日 至2021年1 月3日 共 2 周课程设计工作内容与根本要求 设计要求、设计任务、工作方案、所需相关资料 纸张不够可加页1设计要求利用AT89C51单片机作为微控制器设计一个简易十字路口交通灯，要求：能实现根本控制功能可靠性高、实用性强、操作简单、维护方便、扩展功能强。2. 设计任务与要求根据该系统设计的功能要求选择所

2、用元器件，设计硬件电路。要求用Proteus绘制整个系统电路原理图。根据该系统要求的功能进行软件设计，绘制整个系统的软件流程图；根据流程图编写程序并汇编调试通过；列出软件清单，软件清单要求逐条加以注释。2.3 Proteus仿真用Proteus对系统进行仿真并进行软硬件调试。2.4 编写设计说明书内容包括任务书、设计方案分析、硬件局部设计、软件局部设计、调试结果整理分析、设计调试的心得体会等，字数不少于4000字；硬件局部设计要绘制整个系统电路原理图，对各局部电路设计原理做出说明；软件设计局部要绘制整个系统及各局部的软件流程图，列出程序清单，逐条加以注释，并在各功能块前加程序功能注释。4工作方

3、案 序号设计内容所用时间1布置任务及调研天3制作与调试天4撰写设计报告书2天合 计14天5主要参考资料基于Proteus的单片机系统设计与仿真实例 蒋辉平 机械工业出版社 指导老师签字: 日 期:目 录一、工程名称1二、选题背景12.1 课题背景12.2 交通灯的历史1三、单片机简介23.1 单片机的开展历程23.2 单片机的特点：33.3 AT89C51单片机简介4四、设计根本要求和步骤54.1 根本要求54.2 设计步骤6五、硬件和软件设计65.1 硬件电路图65.2 程序流程图8主程序1运行过程1LED显示程序1T0中断1INT0中断15.3 P0、P1口显示状态编码表125.4 程序源

4、代码125.5 程序运行效果图17六、心得体会19七、参考文献20一、工程名称十字路口交通信号灯控制系统二、选题背景2.1 课题背景由于我国经济的快速开展从而导致了汽车数量的猛增，大中型城市的城市交通，正面临着严峻的考验，从而导致交通问题日益严重，其主要表现如下：交通事故频发，对人类生命平安造成极大威胁；交通拥堵严重，导致出行时间增加，能源消耗加大；空气污染和噪声污染程度日益加深等。日常的交通堵塞成为人们司空见惯而又不得不忍受的问题，在这种背景下，结合我国城市道路交通的实际情况，开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统已经成为当前的主要任务。随着电子技术的开展，利用单片机技术对交通灯进行

5、智能化管理，已成为目前广泛采用的方法。2.2 交通灯的历史1868年12月10日，信号灯家族的第一个成员就在伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国机械师德?哈特设计、制造的灯柱高7米，身上挂着一盏红、绿两色的提灯-煤气交通信号灯，这是城市街道的第一盏信号灯。1914年，在美国的克利夫兰市才率先恢复了红绿灯，不过，这时已是“电气信号灯。稍后又在纽约和芝加哥等城市，相继重新出现了交通信号灯。随着各种交通工具的开展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯 红、黄、绿三种标志 于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。中国最早的马路红

6、绿灯，是于1928年出现在上海的英租界。单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。 在MCS-51系列单片机中，有两个子系列：51子系列和52子系列。每个子系列有诺干中型号。51系列有8051、8751和8031三个型号，后来经过改良产生了80c51、87c51、80c31三个型号；52系列有5021、8752、8032三个型号，改良后的型号是80c52/87c52、80c32。改良后的型号更加省电。52系列比对应的51系列增加了定时器T2并将内部程序存贮器增加到8KB。Inter公司停止生产MCS-51

7、系列单片机之后将生产权转让给了许多其他公司，于是出现了许多与Mcs-51兼容的单片机。现在生产mcs-51兼容单片机的公司对其进行了不同程度的改良和提高。我们现在使用比拟的多的是AT89C51/AT89s51等。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的根本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机经过1、2、3、3代的开展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向开展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗3.2 单片机的特点：1性价比高，开发周期短，易于产品化，2

8、集成度高，可靠性好，抗干扰性强，3功能完善，接口多样，4低功耗、低电压一般电源供电电压在53V范围内单片机都能正常工作，供电的下限可达12V。5总线多样，易于扩展单片机外部的典型三总线结构,方便系统构扩展,构成各种规模的应用系统。外部总线增加了I2C及SPI等串行总线方式, 可根据需要进行并行或者串行扩展。3.3 AT89C51单片机简介AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程

9、可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。主要特性：?与MCS-51 兼容 ?4K字节可编程闪烁存储器 ?寿命：1000写/擦循环 ?数据保存时间：10年?全静态工作：0Hz-24MHz?三级程序存储器锁定?1288位内部RAM?32可编程I/O线?两个16位定时

10、器/计数器?5个中断源?可编程串行通道?低功耗的闲置和掉电模式?片内振荡器和时钟电路MSC-51系列单片机AT89C51作为中心器件来设计交通灯控制器，实现以下功能：初始东西绿灯亮，南北红灯亮，东西方向通车。延时27s，东西路口绿灯熄灭，黄灯闪烁3次。黄灯闪烁后，东西路口红灯亮同时南北路口绿灯亮，南北方向开始通车。延时27s，南北方向绿灯灭，黄灯闪烁3次，然后又切换成东西方向通车，如此重复。当发生交通意外 中断产生 时，全部亮红灯，进行交通事故的处理。当事故处理完毕再次按中断键，重新按上述方式工作。当南北路口的流量大时，可以增加南北路口亮绿灯的时间，当东西路口的流量大时，可以增加东西路口亮绿灯

11、的时间，结束后调回正常状态。4.2 设计步骤1.利用Proteus 7.5 SP3仿真软件按以下要求绘制仿真实例用4个共阳极LED数码管的分别表示东、西、南、北四个方向路口，以数码管的上、中、下3个横段分别代表红、黄、绿3盏灯用控制模拟交通灯的Proteus 7.5 SP3仿真之后如图1所示，其中：按钮K0连接P20端口实现红灯全亮，处理交通意外按钮K1连接P21端口实现南北方向亮灯时间+1s按钮K2连接P22端口实现南北方向亮灯时间-1s按钮K3连接P23端口实现东西方向亮灯时间+1s按钮K4连接P24端口实现东西方向亮灯时间-1s整体实验连接电路如以下图所示： 图1 整体连接电路图5.2

12、程序流程图5.3 P0、P1口显示状态编码表P0编码备注P07P06P05P04P03P02P01P00111111100FEH红灯101111110BFH黄灯111101110F7H绿灯P1编码备注P17P16P15P14P13P12P11P10111100000C0H0111110010F9H1101001000A4H2101100000B0H31001100199H41001001092H51000001082H611111000F8H71000000080H81001000090H95.4 程序源代码#includereg51.h#define uint unsigned int#de

13、fine uchar unsigned charsbit dula P21;sbit wela P22;sbit p1_0 P10;uchar code dat 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e ;uchar code tem 0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20 ;uint i;uchar num,st;void delay uint ;void init ;void main init ;dula 1;P0 0xc0;dula 0;while

14、1 if i 1000 i 0;num+;if st 0 if num 10 num 0;st 1;P2 0x40; if st 1 if num 2 num 0;st 2;P2 0x30; if st 2 if num 10 num 0;st 3;P2 0x40; if st 3 if num 2 num 0;st 0;P2 0x88; dula 1;P0 datnum;dula 0;delay 5 ; /程序初始化void init EA 1;/开总中断允许EX0 1;/外部中断0允许IT0 0;/外部中断0为低电平触发方式TMOD 0X01;/设定T0为16位定时器ET0 1;/定时器T

15、0中断允许TR0 1;/启动定时器T0TH0 0XFC;TL0 0X66;i 0;num 0;st 0;p1_0 1;wela 1;P0 0x01;wela 0;P0 0xff;P2 0x88; /延时约为Z毫秒void delay uint z uint x,y;for x z;x 0;x- for y 113;y 0;y- ; /外部中断0void int0 interrupt 0 P2 0x28;st 0;i 0;num 0;dula 1;P0 0xc0;dula 0;delay 10 ;P2 0x88; /定时器T0精确1msvoid timer0 interrupt 1 TH0 0X

16、FC;TL0 0X66;i+;六、心得体会通过这次交通灯的课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决现实问题的能力。使我在单片机的根本原理、单片机应用学习过程中，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为一名合格的应用型人才打下良好的根底。综合课程设计让我把以前学习到的知识得到稳固和进一步的提高认识，对已有知识有了更深层次的理解和认识。在此，由于自身能力有限，在课程设计中碰到了很多的问题，我通过查阅相关书籍、资料以及和周围同学交流得到解决。还有交通灯是我们生活中非常常见的一种东西，对于我们学以致用的这种能力得到了很好锻炼，能够为我们以后的工作于学习打下根底。

17、由于本人的水平有限，设计中难免会有一些不合理的局部，系统的稳定性还有待提高。最后，对在这个专周帮助我的所有同学和各位指导老师再次表示衷心的感谢！七、参考文献【1】李单片机大学出版社，出版社出版社黄河科技学院课程设计论文 第18页主程序开始设置中断工作方式、触发方式、初始化是否有中断运行过程执行中断YN中断结束，退出中断，返回运行过程SN:绿灯 27 ，EW:红灯是否到3秒SN:黄灯亮，EW:红灯Count 10？SN:黄灯灭，EW:红灯是否到0秒NYYNNEW:绿灯 27 ，SN:红灯是否到3秒EW:黄灯亮，SN:红灯Count 10？EW:黄灯灭，EW:红灯是否到0秒YYYNNNLED显示缓

18、冲区 DISPYLED显示程序Display获取当前通行剩余时间送h、lE/S/W/N状态送P0口位选码送P3口倒计时个/十位送P1口调用Delay延时i+;j+四位显示完？YN返回主程序T0中断定时计数初值50ms计数 count 加1判断1S count 20? 到否count清0Time_SN-;Time_EW-恢复现场中断返回NY中断返回恢复现场Busy_Button 0所有路口全红灯Busy_Button 1SN_Add 0SN1+ 1SN1 99NSN1 99YSN_Red 0SN1- 1SN1 20NSN1 20YEW_Add 0EW1+ 1EW1 99NEW1 99YEW_Red 0EW1- 1EW1 20NEW1 20YINT0中断获取中断信息