51單片機(jī)交通燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)題目：?jiǎn)纹瑱C(jī)交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 院:信息科學(xué)與工程學(xué)院專 業(yè):自動(dòng)化學(xué) 號(hào):學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師:日 期:單片機(jī)交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)目的與意義1、通過用51單片機(jī)控制交通燈的課程設(shè)計(jì)，熟練51單片機(jī)的編程方法。2、通過本課程的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步掌握I/O接口設(shè)計(jì)和常用程序設(shè)計(jì)技術(shù)，掌握單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的一般方法，能根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，完成應(yīng)用系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。3、通過本課程設(shè)計(jì)將理論用于實(shí)踐，提高動(dòng)手能力。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求交通燈控制系統(tǒng)控制東西、南北兩個(gè)方向信號(hào)燈，每個(gè)方向設(shè)置兩組紅綠燈，紅燈禁止通行，綠燈允許通行。每個(gè)方向的通行時(shí)間各由兩位LED數(shù)碼顯示

2、，通行時(shí)間可設(shè)置，綠燈向紅燈轉(zhuǎn)換前綠燈閃爍三次共3秒鐘，紅燈向綠燈過渡時(shí)不閃爍。系統(tǒng)上電時(shí)的初始狀態(tài)為東西、南北兩個(gè)方向均為紅燈，持續(xù)2秒后為東西方向綠燈，南北方向紅燈，之后以定時(shí)方式控制兩個(gè)方向的汽車輪流通行。三、常見交通信號(hào)燈系統(tǒng)概述：交通信號(hào)燈是交通信號(hào)中的重要組成部分，是道路交通的基本語(yǔ)言。交通信號(hào)燈由紅燈（表示禁止通行）、綠燈（表示允許通行）、黃燈（表示警示）組成。綠燈信號(hào)是準(zhǔn)許通行信號(hào)。按交通安全法實(shí)施條例規(guī)定：綠燈亮?xí)r，準(zhǔn)許車輛、行人通行，但轉(zhuǎn)彎的車輛不準(zhǔn)妨礙被放行的直行車輛和行人通行。紅燈信號(hào)是絕對(duì)禁止通行信號(hào)。紅燈亮?xí)r，禁止車輛通行。右轉(zhuǎn)彎車輛在不妨礙被放行的車輛和行人通行的

3、情況下，可以通行。紅燈信號(hào)是帶有強(qiáng)制意義的禁行信號(hào)，遇此信號(hào)時(shí)，被禁行車輛須停在停止線以外，被禁行的行人須在人行道邊等候放行；機(jī)動(dòng)車等候放行時(shí)，不準(zhǔn)熄火，不準(zhǔn)開車門，各種車輛駕駛員不準(zhǔn)離開車輛；自行車左轉(zhuǎn)彎不準(zhǔn)推車從路口外邊繞行，直行不準(zhǔn)用右轉(zhuǎn)彎方法繞行。黃燈亮?xí)r，已越過停止線的車輛，可以繼續(xù)通行。黃燈信號(hào)的含義介于綠燈信號(hào)和紅燈信號(hào)之間，既有不準(zhǔn)通行的一面，又有準(zhǔn)許通行的一面。黃燈亮?xí)r，警告駕駛?cè)撕托腥送ㄐ袝r(shí)間已經(jīng)結(jié)束，馬上就要轉(zhuǎn)換為紅燈，應(yīng)將車停在停止線后面，行人也不要進(jìn)入人行橫道。但車輛如因距離過近不便停車而越過停止線時(shí)，可以繼續(xù)通行。已在人行橫道內(nèi)的行人要視來(lái)車情況，或盡快通過，或原地

4、不動(dòng)，或退回原處。本設(shè)計(jì)為了簡(jiǎn)便起見，將黃燈取消，使用紅燈的閃爍代替。四、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案主控芯片選擇intel的8051單片機(jī),此單片機(jī)有32個(gè)I/O口,2個(gè)定時(shí)器,5個(gè)中斷源,4 KB 的片上ROM,128 Bytes 的片上 RAM。使用4對(duì)紅綠LED燈作為4個(gè)方向的信號(hào)燈，每個(gè)LED接一個(gè)1k的限流電阻，共陽(yáng)極接法。通過單片機(jī)的P0口控制LED的狀態(tài)。使用4對(duì)8位的數(shù)碼管作為時(shí)間顯示設(shè)備，每個(gè)方向一對(duì)，可以顯示099s的倒計(jì)時(shí)時(shí)間。使用單片機(jī)的P1口作為數(shù)碼管的段碼輸出端，P2口作為數(shù)碼管的位選端。整個(gè)數(shù)碼管使用動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)驅(qū)動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)時(shí)間的可控，使用撥碼開關(guān)作為外部輸入設(shè)備，調(diào)節(jié)時(shí)

5、間，將撥碼開關(guān)接到單片機(jī)的P3口，由于是8位，故可以選擇28=256個(gè)狀態(tài)，等待時(shí)間的范圍為099s,故使用撥碼開關(guān)的調(diào)節(jié)范圍足夠。整個(gè)系統(tǒng)的電源使用線性電源LM7805，其驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)1A，為了減少電源輸出的高頻信號(hào)，可在其輸出端并聯(lián)幾個(gè)電容。五、原理圖設(shè)計(jì)1、 硬件設(shè)計(jì)框圖：2、 最小系統(tǒng)原理圖：51單片機(jī)的最小系統(tǒng)包括時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，如圖：3、 電源電路：在LM7805的輸出端并聯(lián)10uf、0.1uf兩個(gè)電容，大電容用來(lái)儲(chǔ)能，小電容用來(lái)濾波。4、 交通燈電路圖：每個(gè)方向有紅燈、綠燈兩個(gè)信號(hào)燈，信號(hào)燈為共陽(yáng)極接法，每個(gè)燈接一個(gè)限流電阻，如圖：5、 倒計(jì)時(shí)顯示電路：每個(gè)方向有兩個(gè)8位數(shù)碼

6、管，顯示099s的計(jì)時(shí)時(shí)間，使能端使用單片機(jī)的單個(gè)IO口控制，如圖：6、 撥碼開關(guān)電路：將撥碼開關(guān)的一端接到P3口，另一端接地，若撥碼開關(guān)打開，會(huì)將單片機(jī)的IO口拉低，單片機(jī)會(huì)檢測(cè)到這個(gè)狀態(tài)。7、 整個(gè)系統(tǒng)的電路圖：六、軟件設(shè)計(jì)方案1、 為了使倒計(jì)時(shí)更為準(zhǔn)確，使用定時(shí)器作為倒計(jì)時(shí)的基準(zhǔn)時(shí)間，系統(tǒng)使用12M的晶振，定時(shí)器設(shè)置為5ms中斷一次。2、 設(shè)置開機(jī)初始化狀態(tài)，信號(hào)燈全部為紅燈，等待2秒后，東西方向綠燈，南北方向紅燈，然后開始正常工作。3、 每個(gè)方向的通行時(shí)間各由兩位LED數(shù)碼顯示，通行時(shí)間可設(shè)置，綠燈向紅燈轉(zhuǎn)換前綠燈閃爍三次共3秒鐘，紅燈向綠燈過渡時(shí)不閃爍。4、 軟件設(shè)計(jì)流程圖：七、程序

7、及注釋#include<reg51.h> /頭文件#define TUBE_DATA P0/端口定義 段碼輸出端#define LED P1/LED控制端#define TUBE_ENABLE P2 /位碼輸出端#define BOMA P3 /撥碼輸入端#define ALL_OFF 0xff/運(yùn)算定義#define RED1_ON 0xfe#define RED2_ON 0xfd#define RED3_ON 0xfb#define RED4_ON 0xf7#define GREEN1_ON 0xef#define GREEN2_ON 0xdf#define GREEN3_ON

8、 0xbf#define GREEN4_ON 0x7fchar set_time=0; /設(shè)定時(shí)間char run_time=0;/實(shí)際運(yùn)行倒計(jì)時(shí)時(shí)間bit LED_choose=0; /信號(hào)燈選擇 0為南北向 1為東西向int time_base=0;/時(shí)間基準(zhǔn)計(jì)數(shù)器code unsigned char LED_num=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/段碼/-void sys_init(void) /系統(tǒng)初始化函數(shù) TUBE_DATA=0xff; /端口初始化 TUBE_ENABLE=0xff; LED=0xff; BOM

9、A=0xff; TMOD=0x11; /定時(shí)器初始化 TH0=0x3c; /定時(shí)5ms TL0=0xb0; TR0=1; /定時(shí)器運(yùn)行 ET0=1; EA=1; /開中斷LED=ALL_OFF & RED1_ON & RED2_ON & RED3_ON & RED4_ON; /信號(hào)燈初始狀態(tài) while(time_base<400); /等待2s，time_base一個(gè)單位代表5ms time_base=0; LED_choose=1; /信號(hào)燈選擇LED=ALL_OFF & RED1_ON & RED3_ON & GREEN2_O

10、N & GREEN4_ON;/東西向亮綠燈，南北向亮紅燈 /-void boma_scan(void) /撥碼設(shè)定時(shí)間 set_time=BOMA; /撥碼設(shè)定時(shí)間 if(set_time>99) set_time=99; /設(shè)定上下限 else if(set_time<10) set_time=10;/-void tube_display(void) /顯示時(shí)間 static bit choose=0; /個(gè)位十位選擇標(biāo)志位 if(choose) /顯示個(gè)位 TUBE_DATA=LED_numrun_time%10; TUBE_ENABLE=0xaa; else/顯示十位

11、 DATA=LED_numrun_time/10; TUBE_DATA=LED_numrun_time/10; TUBE_ENABLE=0x55; choose=choose;/-void main(void) /主函數(shù) sys_init();/系統(tǒng)初始化 while(1) boma_scan();/撥碼掃描 /-void PIT0(void) interrupt 1 /定時(shí)器0，信號(hào)燈控制、刷新時(shí)間 TH0=0x3c; /賦初值 TL0=0xb0; time_base+; if(time_base%200=0) /1s run_time-;/倒計(jì)時(shí)減1s if(time_base=1000)

12、 time_base=0; if(LED_choose) /信號(hào)燈顯示 LED=ALL_OFF & RED1_ON & RED3_ON & GREEN2_ON & GREEN4_ON; else LED=ALL_OFF & RED2_ON & RED4_ON & GREEN1_ON & GREEN3_ON; break; if(run_time<3) /紅燈閃爍 switch(run_time) case 2: if(LED_choose) LED=ALL_OFF & GREEN2_ON & GREEN4_O

13、N; 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; case 0: if(LED_choose) LED=ALL_OFF & GREEN2_ON & GREEN4_ON; else LED=ALL_OFF & GREEN1_ON & GREEN3_ON; run_time=set_time; /倒計(jì)時(shí)完畢，重新賦值 LED_choose=LED_choose; /信號(hào)燈切換 b