基于单片机的交通灯设计.docx

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基于单片机的交通灯设计

郑州航空工业管理学院

单片机课程设计说明书

2014级专业班级

题目

学号

姓名

指导教师

二О一六年十二月十五日

一、

交通灯的基本原理

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。

单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：

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。

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。

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。

交通灯是城市交通的重要指挥系统，与人们的日常生活密切相关。

随着经济的快速发展，城市中的车辆逐渐增多，交通拥堵和堵塞现象日趋严重，引起交通事故频发等一系列问题，因此设计一个灵活、稳定、便捷的多功能交通灯控制系统具有必要性和现实性。

本次设计的意义在于通过对具体的控制系统的设计，掌握微机控制系统设计的一般方法和处理问题的思路，特别是一些常用的技术手段。

在实践设计过程中，积累设计经验，开拓思维空间，全面提高个人的综合能力。

本系统由单片机硬/软件系统，8位8段数码管和LED灯显示系统。

和电路控制电路等组成，较好的模拟了交通路面的控制。

倒计时电路主要是由双位共阴数码管和74HC573N驱动模块组成，控制信号通过单片机的端口P1口进行信号的传输。

倒计时电路负责的是显示红绿灯持续显示的时间。

当绿灯或者红灯持续显示时，数码管显示该状态的持续时间，在黄灯闪烁显示时，起到倒计时秒数的作用。

红绿灯功能电路主要是由各色的发光二极管和74HC573N驱动模块组成，控制信号跟数码管一样都是通过P1口进行传输。

红绿灯电路负责的是各个车行道和人行道通行状态的显示。

系统经初始化可以开始自动运行，数码管有倒计时显示功能，即

1、具有直行、左转、右转、停止四个指示灯；

2、指示灯有倒计时显示功能，直行+右转20秒，左转+右转10秒，停止+右转30秒，按此规律不断循环；

3、直行和左转灯灭掉前3秒能够闪烁提示（每秒两次）；

4、能够调整直行、左转、停止指示灯的时间。

二、交通灯的硬件设计

本设计单片机主要是用于控制交通灯的演示系统，故只需要单片机最小系统即可完成。

此电路由单片机、时钟电路、电源、复位电路4个组成部分组成。

下图分别为单片机原理图、交通灯系统电路图。

图1单片机系统原理图

图2交通灯系统原理图

2.1复位电路

复位方式有多种，本设计采用按键复位。

接线图如图3复位电路，

在复位期间（即RST为高电平期间），P0口为高组态，P1－P3口输出高电平；外部程序存储器读选通信号PSEN无效。

地址锁存信号ALE也为高电平。

在设定的定时时间内必须在RST引脚产生一个由高到低的电平变化，以清内部定时器.

图3复位电路图

2.2晶振电路

选取原则：

传统做法，但能够实现所需，即最简单也最是实用。

电容选取30pF，晶振为12MHz。

图4晶振电路图

2.3电源供电电路

供电电路由主电源和备用电源组成。

主电源主要是由变压器、6A整流桥、4个二极管，2个104pf电容，二个电解电容以及7805三端稳压管组成。

这个部分为系统提供主要的供电，输出电压为5V直流。

备用电源主要是由4位的5号电池盒组成。

这个部分在主电源断电时能够几乎瞬时的为系统提供电源，输出电压也是5V直流。

该电源直接接到单片机的电源端。

图5主电源和备用电源切换功能电路

2.4原件清单

原件名称

数量

焊接位置

电源部分

USB座

1

USB

USB线

1

双排针

（2）

1

CONN1

跳帽

2

104电容0.1uF

7

C2,5,6,7,8,9,11

LED灯

1

D1

电阻2K

1

R2

最小系统部分

40针座

1

U1

STC89C52

1

晶振12MHz

1

Y1

电容20pF

2

C3,C4

复位键

1

SW_RST

电阻10K

1

R1

蜂鸣器

1

LS1+

三极管9015

9

Q1~Q9

电阻330

1

R3

键盘显示、通信部分

16针座

1

U2

MAX232

1

单排针（5）

1

UART

按键

16

KEY1~KEY16

单排针（3）

1

SWITCH1

跳帽

1

4位LED

2

DIGILED1,2

电阻4.7K

8

R14~R21

电阻330

8

R6~R13

三、交通灯的软件设计

3.1交通灯程序

#include

#include

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

unsignedcharcodeTab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf,0xff,0xce};

sbitup=P3^1;

sbitdown=P3^2;

sbitset=P3^3;

sbitS8=P2^0;

sbitS7=P2^1;

sbitS6=P2^2;

sbitS5=P2^3;

sbitS4=P2^4;

sbitS3=P2^5;

sbitS2=P2^6;

sbitS1=P2^7;

ucharfenduan1=20,fenduan2=10,fenduan3=3;

uchartimes=0;

ucharsecond=0;

ucharbsecond=0;

ucharsss=0;

uchardisData[8]={7,12,1,10,11,11,6,7};

voidkeydisplay（）;

voiddisplay（）;

voidDelay（）

{

unsignedchari;

for（i=0;i<255;i++）;

}

voidISR_Timer0（void）interrupt1

{

TH0=0x3c;

TL0=0xb0;

times++;

if（times==10）

{

bsecond++;

times=0;

}

}

voiddisplay（uchar*point）

{

P0=Tab[*（point）];

S1=0;//开S1显示

Delay（）;

S1=1;//关S1显示

P0=Tab[*（point+1）];

S2=0;//开S2显示

Delay（）;

S2=1;//关S2显示

P0=Tab[*（point+2）];

S3=0;//开S3显示

Delay（）;

S3=1;//关S3显示

P0=Tab[*（point+3）];

S4=0;//开S4显示

Delay（）;

S4=1;//关S4显示

P0=Tab[*（point+4）];

S5=0;//开S1显示

Delay（）;

S5=1;//关S1显示

P0=Tab[*（point+5）];

S6=0;//开S2显示

Delay（）;

S6=1;//关S2显示

P0=Tab[*（point+6）];

S7=0;//开S3显示

Delay（）;

S7=1;//关S3显示

P0=Tab[*（point+7）];

S8=0;//开S4显示

Delay（）;

S8=1;//关S4显示

}

voiddelayAJ（uchara）

{

uchari;

while（a--）

{

for（i=0;i<125;i++）;

{

display（disData）;

}

}

}

voidkey（）

{

if（set==0）

{

delayAJ（10）;//消抖//消抖时间可根据实际情况设定

if（set==0）

{

sss++;

delayAJ（10）;

}

while（!

set）

{

delayAJ（10）;

}

}

if（sss%4==1）

{

if（up==0）

{

delayAJ（10）;

if（up==0）

{

fenduan1++;

if（fenduan1==100）

fenduan1=0;

{

while（!

up）

delayAJ（10）;

}

}

}

if（down==0）

{

delayAJ（10）;

if（down==0）

{

fenduan1--;

if（fenduan1==-1）

fenduan1=99;

}

while（!

down）

delayAJ（10）;

}

}

if（sss%4==2）

{

if（up==0）

{

delayAJ（10）;

if（up==0）

{

fenduan2++;

if（fenduan2==100）

fenduan2=0;

{

while（!

up）

delayAJ（10）;

}

}

}

if（down==0）

{

delayAJ（10）;

if（down==0）

{

fenduan2--;

if（fenduan2==-1）

fenduan2=99;

}

while（!

down）

delayAJ（10）;

}

}

if（sss%4==3）

{

if（up==0）

{

delayAJ（10）;

if（up==0）

{

fenduan3++;

if（fenduan3==100）

fenduan3=0;

{

while（!

up）

delayAJ（10）;

}

}

}

if（down==0）

{

delayAJ（10）;

if（down==0）

{

fenduan3--;

if（fenduan3==-1）

fenduan3=99;

}

while（!

down）

delayAJ（10）;

}

}

}

voidkeydisplay（）

{

bsecond=0;

if（sss%4==1）

{

disData[0]=11;

disData[2]=1;

disData[3]=11;

disData[6]=fenduan1/10;

disData[7]=fenduan1%10;

}

if（sss%4==2）

{

disData[0]=7;

disData[2]=11;

disData[3]=11;

disData[6]=fenduan2/10;

disData[7]=fenduan2%10;

}

if（sss%4==3）

{

disData[0]=11;

disData[2]=11;

disData[3]=10;

disData[6]=fenduan3/10;

disData[7]=fenduan3%10;

}

}

voidxianshi（）

{

second=bsecond/2;

if（second>fenduan1+fenduan2+fenduan3+1）

bsecond=0;

if（second<=fenduan1）

{

disData[0]=11;

disData[1]=12;

disData[2]=1;

disData[3]=11;

disData[6]=（fenduan1-second）/10;

disData[7]=（fenduan1-second）%10;

if（（fenduan1-second<=3）&&（bsecond%2==0））

{

disData[0]=11;

disData[1]=11;

disData[2]=11;

disData[3]=11;

}

}

elseif（（second>fenduan1）&&（second<=fenduan2+fenduan1））

{

disData[0]=7;

disData[1]=12;

disData[2]=11;

disData[3]=11;

disData[6]=（fenduan1+fenduan2-second+1）/10;

disData[7]=（fenduan1+fenduan2-second+1）%10;

if（（fenduan1+fenduan2-second+1<=3）&&（bsecond%2==0））

{

disData[0]=11;

disData[1]=11;

disData[2]=11;

disData[3]=11;

}

}

elseif（（second>fenduan2+fenduan1）&&（second<=fenduan2+fenduan1+fenduan3））

{

disData[0]=11;

disData[1]=12;

disData[2]=11;

disData[3]=10;

disData[6]=（fenduan1+fenduan2+fenduan3-second+1）/10;disData[7]=（fenduan1+fenduan2+fenduan3-second+1）%10;

if（（fenduan1+fenduan2+fenduan3-second+1<=3）&&（bsecond%2==0））

{

disData[0]=11;

disData[1]=11;

disData[2]=11;

disData[3]=11;

}

}

if（second>fenduan1+fenduan2+fenduan3+1）

bsecond=0;

}

voidmain（）

{

TMOD|=0x01;//T016位定时器

TH0=0x3c;

TL0=0xb0;

ET0=1;

TR0=1;

EA=1;

while

（1）

{

key（）;

if（sss%4==0）

xianshi（）;

else

keydisplay（）;

display（disData）;

}

}

3.2程序流程图

四、课程设计总结

本次课程设计中，重新巩固了单片机理论课时，感觉到的内容很多，知识点很杂、很繁琐。

通过自己的努力也更进一步掌握了单片机的内容构造和工作原理，以及接外部电路的情况。

当然光有理论知识那只是“纸上谈兵”，还需实际动手去实践。

真正把所学的用到日常生活中，理论联系实际，做出实物模型。

这次单片机课程设计，我们设计的是简易十字路口交通灯设计，通过这次课程设计我感觉到要想做成功，必须花时间多做准备，查阅大量资料，每个过程都很繁琐，都要认真地分析每一步每一个模块要实现大的功能，然后分步进行编写调试，最后整合成在一起。

在这次课程设计中，让我感到过程决定结果，细节觉得成败。

过程很艰难，每个细节都要认真的分析。

通过本次课程设计，我们要对所做的事情有耐性，在编程的时候有困难，也可能变得不一定成功，所以要经过多次调试，分析，改正，反复去做；认真虚心求教老师和同学。

经历了多次失败的洗礼，我明白在以后学习和实践中，我要努力掌握知识，多动手，多思考，以免在以后的学习工作中犯同样的错误。

五、指导教师评语

成绩指导教师签名