交通燈單片機課程設(shè)計說明書講解

1、編號:信桂林電孑科技女帚g；二夕 GUliLIH UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY微機綜合實踐課程說明書題目：交通燈控制系統(tǒng)學(xué)院：機電工程學(xué)院專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化學(xué)生姓名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師單位:機械制冶教研室姓 名：悻志東職 稱：副教授2013年12月30日摘要本次設(shè)計通過對目前交通控制進行深入分析的基礎(chǔ)上，運用檢測傳感、實時智能化控制的技術(shù)， 將調(diào)整車輛通行的時間算法與單片機控制作用相結(jié)合， 做出了以單片機為核心的交通燈控制系統(tǒng)方案。交通燈控制系統(tǒng)由單片機I/O 口、交通燈狀態(tài)顯示、數(shù)碼管時間顯示、復(fù)位電路等幾部分組成。 本次設(shè)計對十字路口的設(shè)

2、計分為兩種： 一種是手動控制， 一種是自動控制。通過開關(guān)P1.0 實現(xiàn)其手動控制和自動控制，再通過按鍵P1.1，當(dāng)各個方向全為紅燈時， 蜂鳴器發(fā)出報警聲， 從而完善交通燈控制系統(tǒng)。 通過用紅、 黃、 綠燈的不同組合來指揮車輛的通行， 用數(shù)碼管作為通行時間的倒計時顯示并與交通燈保持同步，在保證安全的情況下，改善交通運輸?shù)哪芰?。通過采用 C51 編程，編寫了主程序，中斷程序等，經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)了對十字路口交通燈的模擬。關(guān)鍵詞： 單片機 交通燈 十字路口引言交通是城市經(jīng)濟活動的命脈， 對城市經(jīng)濟的發(fā)展、 人們生活水平的提高起到十分重要的作用。 城市的交通狀況， 制約著城市經(jīng)濟的建設(shè)。 城市道路的建

3、設(shè)有限與車輛的增加無限導(dǎo)致了城市交通擁擠。 自從開始使用計算機控制系統(tǒng)后， 不管在控制硬件里取得了什么樣的進展， 交通控制領(lǐng)域的控制邏輯方面始終沒能取得重大突破。自從交通燈出現(xiàn)至今， 其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)不斷的被改進， 設(shè)計方法也多種多樣，從而使交通燈顯得更加智能化、科學(xué)化、簡便化。隨著電子和計算機技術(shù)的發(fā)展， 電子電路分析取得了突破性的進展， 電子設(shè)計自動化成為現(xiàn)代電子控制系統(tǒng)的主要部分，這些為交通燈電路設(shè)計奠定了扎實的基礎(chǔ)。當(dāng)今， 紅綠燈安裝在各個道口上， 已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制。 1968 年，聯(lián)合國道路交通和道路標(biāo)志信號協(xié)定 對各種信

4、號燈的含義做了明確的規(guī)定。 綠燈是通行的信號， 面對綠燈的車輛可以通行。 紅燈是禁止信號， 面對紅燈的車輛必須在停車線停車。 黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線。隨著經(jīng)濟發(fā)展， 道路擁擠現(xiàn)象越來越嚴(yán)重， 造成的經(jīng)濟損失越來越大。 現(xiàn)在的交通系統(tǒng)已不能滿足經(jīng)濟發(fā)展的要求。 在交通中引入了單片機交通燈控制代替交管人員在交叉路口， 交通燈在運行效率上有很好的效益、 更加節(jié)約資源， 在一定程度上降低了工作人員的勞動強度。1 設(shè)計內(nèi)容1.1 設(shè)計任務(wù) 1） 1） 設(shè)計一交通燈控制系統(tǒng)， 控制東西方向的紅黃綠燈及南北方向的紅黃綠燈。 2） 可實現(xiàn)手動和自動控制。 P1.0=0 自動控制， P1.

5、0=1 手動控制。 手動控制時，開關(guān)（P1.1）當(dāng)P1.1=0,各方向均為紅燈，當(dāng)P1.1=1時，各方向均為黃燈閃爍。（3）自動控制時，實現(xiàn)東西綠燈亮5s,南北紅燈亮5s；東西黃燈亮3s,南北紅燈亮3s；東西紅燈亮5s,南北名燈亮5s；東西紅燈亮3s,南北黃燈亮3s；1.2 應(yīng)用與意義當(dāng)前，在世界范圍內(nèi)，一個以微電子技術(shù)，計算機通訊技術(shù)為先導(dǎo)；一個以信息技術(shù)及信息產(chǎn)業(yè)的信息革命。 而計算機技術(shù)怎樣與實際應(yīng)用更有效的結(jié)合并有效地發(fā)揮其作用是一個熱門話題。 這次的設(shè)計只要從單片機的應(yīng)用上來實現(xiàn)十字路口交通燈的只能化管理， 從而可以便捷的的控制車輛的通行， 實現(xiàn)交通秩序的穩(wěn)定，提高人們出行的安全性。

6、2 總體方案設(shè)計方案一：采用40腳、片內(nèi)帶4kB Flash ROM的STC89C5i1片機作為控制核心，采用四組高亮紅、 綠、 黃三種顏色的發(fā)光二極管作為東西南北四個路口的通行指示燈。 采用兩組一位共陰極數(shù)碼管作為四個路口的通行倒計時顯示器， 由于顯示時間是一位數(shù)， 所以數(shù)碼管顯示采用靜態(tài)顯示方式， 這樣可以實現(xiàn)較小的電流能得到較高的亮度。 方案一結(jié)構(gòu)框圖如下所示， 按照這種結(jié)構(gòu)設(shè)計， 單片機端口資源剛好滿足要求。方案一各部分解釋：1. C89C51RC勺引腳雙列直插40只引腳按其功能來分，可分為 3類：（ 1） 電源及晶振引腳：Vcc、 GND； XTAL1、 XTAL2。（ 2） I/O

7、 口引腳：P0、 P1、 P2、 P3。（ 3） 控制引腳：P1.0P1.72. 兩組數(shù)碼管：顯示時間3. 四組紅黃綠燈組方案二：采用40腳、片內(nèi)帶8kB Flash ROM的AT89S52單片機作為控制核心，采用四組高亮單色發(fā)光二極管作為東西南北四個路口的通行指示燈，采用兩組8*8 點陣作為四個路口的通行倒計時顯示器，點陣顯示采用動態(tài)掃描方式。方案二各部分解釋：1.AT89S52的弓|腳雙歹I直插40只引腳按其功能來分，可分為 3類：（ 1）電源及晶振引腳：Vcc、 GND； XTAL1、 XTAL2。（ 2） I/O 口引腳：P0、 P1、 P2、 P3。(3)控制引腳：P1.0 P1.7

8、,RXD TXD2 .兩組8*8點陣：顯示時間3 .四組紅黃綠燈組4 .兩個74HC573包含八進制3態(tài)非反轉(zhuǎn)透明鎖存器。兩種方案的特點比較如下：方案一具有電路簡單，設(shè)計方便，顯示亮度高， 耗電較少，可靠性高等特點；方案二的圖案顯示逼真，單片機占用端口資源少， 缺點是需要大量的硬件，電路復(fù)雜，耗電量大，不太適合于模型制作；可見方案 一優(yōu)于方案二，因此本設(shè)計選用方案一：采用數(shù)碼管靜態(tài)顯示的方案進行設(shè)計。方案一結(jié)構(gòu)框圖方案二結(jié)構(gòu)框圖3電路原理圖的設(shè)計采用LED的交通燈控制系統(tǒng)電路圖，系統(tǒng)由控制模塊、交通燈顯示模塊、 時間顯示模塊、電源輸入模塊四部分組成。3.1 控制模塊(1)控制模塊電路3-1所示

9、。主控制器采用STC89C51RC。xA25C2GND3C?FT1工。3AUJ32lo 1213LS4151617IS192。A? 3復(fù)位電路P1.0WD?1.1PGP1.2P1J?0J(AD2)| ?1.4PO.3AD5)P1.5P0.4(AD4)P1 6PCP1.7PC鳳AD與RESTP0.7(AD7)P3.C(HXD)EAXppP3.1(TXD)ALEjPROGP3.2(-JiT0)PSEKIP2.7QU7)?3.44)jIS sPl.6POT退05Pl.7?C.6(AD 司yj1i(RESTPO.7(AD7JnC(KXDP3 1(TXD-ALE,-PROGi qP3 2(-INT0)P

10、SENT 14P3.3(-ibrn)P2.7(A17)1 sP3 4(T0)P2 6(A16)主6P3 5CTDP2.5CA15)|3 7P3.6C-WR)P2.4(A12)ija戶 3RD3P2.3(A11)IQXT AL 2?2 2(A10)XT.U1P2，KA9)LGNDP2.01A8)40)n1=0;time=0;if(flag=1)if(time%20=0)t1-;t2-;if(time=100) n0+;t2=3; if(time=160) n0+;t2=8;t1=5; if(time=260) n0+; t1=3; if(time=320) n0=0;time=0;t1=8;t2

11、=5;表4-2十字路口交通燈狀態(tài)表狀態(tài)1南北紅火鳧5s狀態(tài)3南北綠火鳧5s東西綠火鳧5s東西紅火鳧5s狀態(tài)2南北紅火鳧3s狀態(tài)4南北黃燈亮3s東西黃火鳧3s東西紅火鳧3s4.3主程序主程序主要負(fù)責(zé)總體程序的管理，包括人機的管理與初始化兩部分。在這次設(shè)計中采用了動態(tài)掃描方式。主程序的流程圖如圖4-3所示。圖4-3主程序流程圖4.4交通燈控制系統(tǒng)（一套）元件清單器件名稱規(guī)格及尺寸數(shù)量器件名稱規(guī)格及尺寸數(shù)量單片機STC89C51RC1電阻220歐12晶振12MHz1紅色4微動開關(guān)1LED燈黃色4小的按鍵立式2綠色4電容30pf2插包一排電角單電容10uf1數(shù)碼管底座1排排阻1k2底座40DIP1數(shù)碼

12、管一位共陰極2覆銅板10mm*11mm1三極管S90131小的LED燈紅色2蜂鳴器1USB 口1電阻10k1電阻1k25系統(tǒng)調(diào)試5.1 調(diào)試所用的軟件(1) Kei uVision3,主要是負(fù)責(zé)軟件的輸入及其調(diào)試，具軟件截圖如圖5-1所示。圖5-1(2) Protel 99 SE主要是負(fù)責(zé)編輯電路及電路的仿真等，具軟件截圖如圖5-2 所示。(3) STC-ISP,負(fù)責(zé)將以編程好的程序下載到單片機最小系統(tǒng)中，具軟件截圖如圖5-3所示圖5-2STCISP.rschttp;/Mww.MCU - Mcmor.co m 技術(shù)支持;139223。5190眺求平)V tsion;4,g0si5I/春舞I：

13、fType選擇單片機型號AP Nen&ry Raji鼾0000 - OFFF5心譴J步驟彳口p.n Fil /打開文件（X件英國內(nèi)未用區(qū)域值8） 起始地址即黑）校蛤和| F打開文件時曲嬤中打開程序文件|c IF樸拜文件前都獴沖打開EEFEsupa/f&y3： s*Uct ooh9皿送擇串行口.最屆夜里N fi 最嘉波特軍：除即咱清凳試提高酸低波特軍莫使最高蔽特至=最低誠樣至：I團口 刁5 Mp4,步驟4設(shè)置本框和右下方選頊中的誥頓Mubie四口乳，蟲倍速 r 6盯改倍注振蕩前大器熠益/1/2 c&in而整仃單倍湮* fiill in如垂低功耗身在以下木璃招益可達(dá)1/2 3inF及步啟動力0/P

14、I 力與不載無關(guān)廣等于口內(nèi)才可不竟.快原啟動 同部推原AUI-KAH廠禁止訪問（I允許訪問翦烈推薦J下次R載用戶應(yīng)用貍序時將頰據(jù)FLwh區(qū)一并挖除C TES ；- HD程序文件| _m_ |串口助手|工程文件|Frwgraj* F 門電刖ilt00 010203 04 05 06 07 08000000qo oa0000 00 00 DO 00 0D00OT10oa aa0000 DO 00 DO W 00axxEOQO 000000 00 00 00 00 OD00003000 000000 00 00 TO 00 0000004000 00oooo oo oo o) oo mOQQO00

15、QQ0000 OQ QD w mQQOWO口Q QQcono no qq iqo oo oocaxrro00 口口口口on no qq w co00003000 on no cm oa ooornow3 00onon oo oo oo oo aniXCOAD00 0000on oo oo oo oo OOQOBO00 0000OQ 00 00 ffi 00 000000ra00 0000口口口口 口口虞1 00 00OOOODO00 QO0000 00 00 00 00 00OOQOEOoo ao0000 DO 00 00 00 00ooooraoo ao0000 00 00 00 00 00

16、000100OO 0000OD 00 00 00 00 OD000110oo ao0000 00 00 00 00 00UF IE UI1 I: aB OA0000-00000000000000 OOOOOOOQOODOOQOOOO ooooon-nMQDflflflQOQOOO o o o n- o n- n- Q -u o o o D Q o o o O OOOOOOOOOOOOQOOOOO n-OOOOQQOO-DO_OQOQOQO 口QQU口?？诳赒oooo口口口口口 n- n- n- o o n- o o O LD *u o o o -u -u _u _u OQwromwwg goo

17、gtngMoaoa oomooOQggnwgn此nncngoooooo送項|自定乂下載|航機下貪1檢查HCU選班|自動增里| 1ST DM1SiwU步驟S: DmQc聞下載先點下塞按鈕再配上電復(fù)位-冷啟動【二簞逼或翅.胃Re-Dovnlgd/重復(fù)下獨r每次不致前重新嗣人己打開演沖區(qū)的交件，方便調(diào)試使用F當(dāng)目標(biāo)代碼發(fā)生變化后自幼調(diào)入文件，并立即發(fā)送下裁命當(dāng)以下功能僅針對STCS9CS1BC/KIH系列單片機新版本C版有效35融月小供貨用戶軟件啟幼內(nèi)部杳門前后R有信也美看門狗?復(fù)位那門狗出 Frr-片同律算摩用F3咫皮-是-7用： s脂程 鷺消 日/口在正常工介E= P3 D/RiB昧棲土是JET

18、3S，助計數(shù)也C12請關(guān)姓e 配小。由網(wǎng)站，口寸升瓶下羲成由聲音堀示 才tES廣陽重復(fù)下載間都寸間剌，|T圖5-35.2 調(diào)試過程遇到的問題（1）交通燈顯示正常，但是數(shù)碼管顯示不正常。解決方法：經(jīng)過用萬用表測量各條電路中的電流就電壓值，知道是三極管的插腳放置的位置不對，經(jīng)過網(wǎng)上查詢?nèi)龢O管的插腳放置方法， 重新調(diào)整焊接，經(jīng) 過測試數(shù)碼管正常工作。(2)交通的的顯示沒有實現(xiàn)其預(yù)定的功能解決方法：經(jīng)過軟件測試，證明是程序缺陷，通過軟件調(diào)整程式，使其實現(xiàn)所要求的功能。(3)蜂鳴器當(dāng)紅燈全紅時，不響解決方法：經(jīng)過用萬用表測試電流與電壓，發(fā)現(xiàn)其焊點不牢、電路斷路，通 過重新焊接，接接通電路，使其達(dá)到所需的

19、功能。5.3綜合調(diào)試效果圖(1)自動控制部分(2)手動控制部分6 總結(jié)交通燈控制在交通系統(tǒng)中有著舉足輕重的地位。 本次課程設(shè)計主要是基于單片機交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計。主要步驟有：系統(tǒng)方案的設(shè)計、系統(tǒng)硬件設(shè)計、軟件編程與仿真調(diào)試等。通過完成這次設(shè)計，使其實現(xiàn)了一下功能：（ 1）通過交通燈方案的設(shè)計，實現(xiàn)了東西方向和南北方向的通行和停止?fàn)顟B(tài)和時間的分配；（2）以STC89C51RC單片機為核心的硬件系統(tǒng)，實現(xiàn)了手動控制與自動控制。 手動控制實現(xiàn)了檢測違規(guī)傳感信號， 蜂鳴器發(fā)出聲音， 提醒工作人員維修系統(tǒng)；自動控制實現(xiàn)了輸出控制交通燈亮滅的狀態(tài)及數(shù)碼管的倒計時顯示。（ 3） 在車輛通行系統(tǒng)中采用模糊控

20、制方法， 因此在設(shè)計時序調(diào)查車輛通行狀況，在通過單片機控制器的相關(guān)算法以此來確定交通燈的亮滅時間。謝辭通過交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計，讓我對單片機有了更深一步的了解。單片機的重點主要在于相關(guān)算法的計算， 從而進行相應(yīng)的編程， 我們學(xué)習(xí)理論上的知識，有時很難與實際聯(lián)系， 只有通過把所學(xué)的知識應(yīng)用到實際中， 編程只有在經(jīng)常的學(xué)習(xí)以及應(yīng)用中才能得到提高，有時理想中的編程不一定能實現(xiàn)我們想要的功能，只有通過不斷的調(diào)試，方能使軟硬件實現(xiàn)協(xié)調(diào)。在設(shè)計電路中，首先要先畫電路圖進行仿真， 之后再腐蝕銅板， 得到所需要的電路。 但是的到的電路可能與所畫的電路存在區(qū)別， 可能是銅板在腐蝕過程中出現(xiàn)問題或者是在焊接過程中

21、出現(xiàn)問題， 在仿真過程中不成功的電路也有可能因為芯片本身的特性而成功。 所以，在設(shè)計過程中，需考慮芯片的選擇及電路圖的畫法。通過本次課程設(shè)計， 鞏固了單片機的基礎(chǔ)理論知識。 在開始課程設(shè)計的時候，先將實習(xí)所需的知識先溫習(xí)了一遍， 這樣可以喚醒所學(xué)的知識， 對老師所講的也能理解的更深刻一些， 對后來的設(shè)計起到了很大的作用。 通過對芯片的選擇， 瀏覽了很多芯片說明書，關(guān)于芯片引腳有了更加清晰的了解。其次學(xué)習(xí)了 LED 、單片機、導(dǎo)線等各種功能的電路。課程設(shè)計，通過選擇的題目，根據(jù)任務(wù)，運用所學(xué)的知識完成。 這并不是在課堂上單純的聽聽， 或者課后的深入理解， 這是理論聯(lián)系實際的過程。 理論知識往往是

22、在一些理想狀態(tài)下的假設(shè)， 而實際的動手操作則完全不同， 需要考慮實際中的很多問題， 解決理論沒有提到的很多問題。 有些知識在理論中沒有錯，但在實際中卻行不通。總而言之，在這次課程設(shè)計中學(xué)會了從不同的角度思考同一個問題，提出不同的解決方案，提高了解決實際問題的能力。參考文獻1 趙全利，單片機原理及其接口技術(shù)，機械工業(yè)出版社，20072 蔣萬君，在論循環(huán)時序電路的簡單設(shè)計，機電一體化，20053 周立功，增強型C51 單片機速成與實戰(zhàn)，北京航空航天大學(xué)出版社， 20044 何立民，單片機應(yīng)用技術(shù)選編，北京航空航天大學(xué)出版社， 20045 李廣弟，單片機基礎(chǔ)，北京航空航天大學(xué)出版社，19946李東生

23、，Protel99SE電路設(shè)計技術(shù)入門與應(yīng)用，電子工業(yè)出版社， 20027譚博學(xué)，集成電路原理與應(yīng)用，電子工業(yè)出版社，20088 彭為 ， 單片機典型系統(tǒng)設(shè)計實例精講，電子工業(yè)出版社， 20069譚浩強，C程序設(shè)計，清華大學(xué)出版社，199910 胡文金，單片機應(yīng)用技術(shù)實訓(xùn)教程，重慶大學(xué)出版社， 200511 童詩白，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)，北京高等教育出版社，200512 曹天漢，單片機原理與接口技術(shù)，電子工業(yè)出版社，2006if(k0=0)附錄附錄一：源程序代碼#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit k0=P1A0;sbit k1=P1A1；uchar zid=0xdb,0xd7,0x6f,0xaf;/ 自動控制時的四種狀態(tài)uchar shoud=0xb7,0xff;/ 黃燈亮、滅uchar s010=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /數(shù)碼管顯示0到9uchar s10=0