51单片机交通灯系统设计.pdf

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1、计算机控制系统课程设计题目：题目：单片机交通信号灯控制系统设计学学院院:信息科学与工程学院专专业业:自动化学学号号:学生姓名学生姓名:指导教师指导教师:日日期期:单片机交通信号灯控制系统设计单片机交通信号灯控制系统设计一、设计目的与意义一、设计目的与意义1、通过用 51 单片机控制交通灯的课程设计，熟练 51 单片机的编程方法。2、通过本课程的设计，进一步掌握 I/O 接口设计和常用程序设计技术，掌握单片机控制系统的设计的一般方法，能根据系统设计要求，完成应用系统的硬件和软件设计。3、通过本课程设计将理论用于实践，提高动手能力。二、设计内容和要求二、设计内容和要求交通灯控制系统控制东西、南北两

2、个方向信号灯，每个方向设置两组红绿灯，红灯禁止通行，绿灯允许通行。每个方向的通行时间各由两位 LED 数码显示，通行时间可设置，绿灯向红灯转换前绿灯闪烁三次共 3 秒钟，红灯向绿灯过渡时不闪烁。系统上电时的初始状态为东西、南北两个方向均为红灯，持续 2 秒后为东西方向绿灯，南北方向红灯，之后以定时方式控制两个方向的汽车轮流通行。三、常见交通信号灯系统概述：三、常见交通信号灯系统概述：交通信号灯是交通信号中的重要组成部分，是道路交通的基本语言。交通信号灯由红灯（表示禁止通行）、绿灯（表示允许通行）、黄灯（表示警示）组成。绿灯信号是准许通行信号。按交通安全法实施条例规定：绿灯亮时，准许车辆、行人通

3、行，但转弯的车辆不准妨碍被放行的直行车辆和行人通行。红灯信号是绝对禁止通行信号。红灯亮时，禁止车辆通行。右转弯车辆在不妨碍被放行的车辆和行人通行的情况下，可以通行。红灯信号是带有强制意义的禁行信号，遇此信号时，被禁行车辆须停在停止线以外，被禁行的行人须在人行道边等候放行；机动车等候放行时，不准熄火，不准开车门，各种车辆驾驶员不准离开车辆；自行车左转弯不准推车从路口外边绕行，直行不准用右转弯方法绕行。黄灯亮时，已越过停止线的车辆，可以继续通行。黄灯信号的含义介于绿灯信号和红灯信号之间，既有不准通行的一面，又有准许通行的一面。黄灯亮时，警告驾驶人和行人通行时间已经结束，马上就要转换为红灯，应将车停

4、在停止线后面，行人也不要进入人行横道。但车辆如因距离过近不便停车而越过停止线时，可以继续通行。已在人行横道内的行人要视来车情况，或尽快通过，或原地不动，或退回原处。本设计为了简便起见，将黄灯取消，使用红灯的闪烁代替。四、系统硬件设计方案四、系统硬件设计方案主控芯片选择 intel 的 8051 单片机,此单片机有 32 个 I/O 口,2 个定时器,5个中断源,4 KB 的片上 ROM,128 Bytes 的片上 RAM。1使用 4 对红绿 LED 灯作为 4 个方向的信号灯，每个 LED 接一个 1k 的限流电阻，共阳极接法。通过单片机的 P0 口控制 LED 的状态。使用 4 对 8 位的

5、数码管作为时间显示设备，每个方向一对，可以显示 099s的倒计时时间。使用单片机的P1 口作为数码管的段码输出端，P2 口作为数码管的位选端。整个数码管使用动态显示技术驱动。为了实现时间的可控，使用拨码开关作为外部输入设备，调节时间，将拨码开关接到单片机的 P3 口，由于是 8 位，故可以选择 28=256 个状态，等待时间的范围为 099s,故使用拨码开关的调节范围足够。整个系统的电源使用线性电源 LM7805，其驱动电流可达 1A，为了减少电源输出的高频信号，可在其输出端并联几个电容。五、原理图设计五、原理图设计1、硬件设计框图：2、最小系统原理图：51 单片机的最小系统包括时钟电路和复位

6、电路，如图：23、电源电路：在 LM7805 的输出端并联 10uf、0.1uf 两个电容，大电容用来储能，小电容用来滤波。4、交通灯电路图：每个方向有红灯、绿灯两个信号灯，信号灯为共阳极接法，每个灯接一个限流电阻，如图：5、倒计时显示电路：每个方向有两个 8 位数码管，显示 099s 的计时时间，使能端使用单片机的单个 IO 口控制，如图：36、拨码开关电路：将拨码开关的一端接到 P3 口，另一端接地，若拨码开关打开，会将单片机的IO 口拉低，单片机会检测到这个状态。47、整个系统的电路图：六、软件设计方案六、软件设计方案1、为了使倒计时更为准确，使用定时器作为倒计时的基准时间，系统使用 1

7、2M的晶振，定时器设置为 5ms 中断一次。2、设置开机初始化状态，信号灯全部为红灯，等待2 秒后，东西方向绿灯，南北方向红灯，然后开始正常工作。3、每个方向的通行时间各由两位 LED 数码显示，通行时间可设置，绿灯向红灯转换前绿灯闪烁三次共 3 秒钟，红灯向绿灯过渡时不闪烁。4、软件设计流程图：5七、程序及注释七、程序及注释#include/头文件#define TUBE_DATA P0/端口定义 段码输出端#define LED P1/LED 控制端#define TUBE_ENABLE P2 /位码输出端#define BOMA P3 /拨码输入端#define ALL_OFF 0 xf

8、f/运算定义#define RED1_ON 0 xfe#define RED2_ON 0 xfd#define RED3_ON 0 xfb#define RED4_ON 0 xf7#define GREEN1_ON 0 xef#define GREEN2_ON 0 xdf#define GREEN3_ON 0 xbf#define GREEN4_ON 0 x7fchar set_time=0;/设定时间char run_time=0;/实际运行倒计时时间bit LED_choose=0;/信号灯选择 0 为南北向 1 为东西向int time_base=0;/时间基准计数器code unsig

9、ned charLED_num=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f;/段码/-void sys_init(void)/系统初始化函数 TUBE_DATA=0 xff;/端口初始化 TUBE_ENABLE=0 xff;LED=0 xff;BOMA=0 xff;TMOD=0 x11;/定时器初始化 TH0=0 x3c;/定时 5ms TL0=0 xb0;TR0=1;/定时器运行 ET0=1;EA=1;/开中断LED=ALL_OFF&RED1_ON&RED2_ON&RED3_ON&RED4_ON;6/信号灯初始状态

10、while(time_base99)set_time=99;/设定上下限 else if(set_time10)set_time=10;/-void tube_display(void)/显示时间 static bit choose=0;/个位十位选择标志位 if(choose)/显示个位 TUBE_DATA=LED_numrun_time%10;TUBE_ENABLE=0 xaa;else/显示十位 DATA=LED_numrun_time/10;TUBE_DATA=LED_numrun_time/10;TUBE_ENABLE=0 x55;choose=choose;/-void main(

11、void)/主函数 sys_init();/系统初始化 while(1)boma_scan();/拨码扫描 7/-void PIT0(void)interrupt 1 /定时器 0，信号灯控制、刷新时间 TH0=0 x3c;/赋初值 TL0=0 xb0;time_base+;if(time_base%200=0)/1s run_time-;/倒计时减 1s if(time_base=1000)time_base=0;if(LED_choose)/信号灯显示 LED=ALL_OFF&RED1_ON&RED3_ON&GREEN2_ON&GREEN4_ON;else LED=ALL_OFF&RED2

12、_ON&RED4_ON&GREEN1_ON&GREEN3_ON;break;if(run_time3)/红灯闪烁 switch(run_time)case 2:if(LED_choose)LED=ALL_OFF&GREEN2_ON&GREEN4_ON;else LED=ALL_OFF&GREEN1_ON&GREEN3_ON;break;case 1:if(LED_choose)LED=ALL_OFF&RED1_ON&RED3_ON&GREEN2_ON&GREEN4_ON;else LED=ALL_OFF&RED2_ON&RED4_ON&GREEN1_ON&GREEN3_ON;break;cas

13、e 0:if(LED_choose)LED=ALL_OFF&GREEN2_ON&GREEN4_ON;else LED=ALL_OFF&GREEN1_ON&GREEN3_ON;run_time=set_time;/倒计时完毕，重新赋值 LED_choose=LED_choose;/信号灯切换8 break;tube_display();/刷新时间显示八、设计心得八、设计心得通过本次课程设计，让我加深了对课本知识的理解和掌握，也让我对单片机与外部器件的接口技术有了更深的了解，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。对于各种相关软件如 DXP、KEIL 的使用更加熟练，C 语言的编程风格也有所改善。但是，这些也都仅仅是一个开端，在以后的日子里，我将争取继续努力学好这一实用的技能，为以后的工作打下坚实基础！9