交通燈控制器的設(shè)計(jì)

1、目錄1設(shè)計(jì)要求11.1研究交通燈控制系統(tǒng)的意義11.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容11.3課程設(shè)計(jì)具體要求12設(shè)計(jì)方案及論證12.1總體設(shè)計(jì)思路12.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖23設(shè)計(jì)原理及電路圖23.1硬件設(shè)計(jì)23.1.1單片機(jī)最小系統(tǒng)23.1.2顯示電路33.1.3 交通燈模塊33.3.4系統(tǒng)總設(shè)計(jì)圖43.2軟件流程圖43.2.1打開(kāi)keilc軟件43.2.2新建工程（project）53.2.3新建工程并保存到D盤(pán)新建文件夾53.2.4設(shè)置工程53.2.5建立文本文件，并保存為jiaotong.c文件63.2.6編譯，鏈接，運(yùn)行64元器件清單75元器件識(shí)別與檢測(cè)86軟件編程與調(diào)試86.1重點(diǎn)算法86.1.1 延時(shí)

2、算法86.1.2 綠燈閃爍算法96.1.3 黃燈閃爍算法106.1.4 數(shù)碼管顯示算法106.2總體程序116.3運(yùn)行仿真結(jié)果196.3.1主干道通行仿真結(jié)果196.3.2黃燈顯示仿真結(jié)果196.3.3支干道通行仿真結(jié)果207設(shè)計(jì)心得208參考文獻(xiàn)20 1設(shè)計(jì)要求1.1研究交通燈控制系統(tǒng)的意義作為一種交通規(guī)則的指示，交通燈起著及其重要的作用。從最初的單車(chē)道到現(xiàn)在的四車(chē)道八車(chē)道等，交通指示的自動(dòng)控制也越來(lái)越完善。它不再僅僅擁有交通指示的作用，還有其它特殊情況的處理，比如對(duì)闖紅燈的肇事者進(jìn)行的監(jiān)督，緊急救護(hù)車(chē)的通過(guò)時(shí)保持道路暢通，等等都需要非常的處理，這也是對(duì)交通燈功能的新要求。而且，也從最初的只

3、有紅，黃，綠三種燈的指示到現(xiàn)在的倒計(jì)時(shí)電子顯示，讓人們從單一的信號(hào)判別到時(shí)間的準(zhǔn)確明了有了進(jìn)一步認(rèn)知。這都表明交通燈的研究還具有它實(shí)際的意義。1.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 交通燈控制電路自動(dòng)控制紅、黃、綠交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，指揮各種車(chē)輛和行人安全通行，實(shí)現(xiàn)交通管理的自動(dòng)化。1.3課程設(shè)計(jì)具體要求(1)用紅、綠、黃三色發(fā)光二極管做信號(hào)燈：主干道為東西向，有紅、綠、黃三個(gè)燈；支干道為南北向，也有紅、綠、黃三燈。(2)主干道綠燈時(shí)間長(zhǎng)為45S,黃燈為5S，支干道為25S。(3)能實(shí)現(xiàn)時(shí)間顯示功能。2設(shè)計(jì)方案及論證2.1總體設(shè)計(jì)思路電源提供方案：采用獨(dú)立的5V穩(wěn)壓電源，此方案穩(wěn)定可靠，且有各種成熟電路可供選用

4、。顯示界面方案：采用數(shù)碼管和點(diǎn)陣LED相結(jié)合的方法，因?yàn)閷?shí)際既要求倒計(jì)時(shí)施主輸出，又要求又狀態(tài)燈輸出等，為方便觀看并考慮到現(xiàn)實(shí)狀況，用數(shù)碼管與LED分別顯示時(shí)間和提示信息。這種方案既滿(mǎn)足系統(tǒng)功能要求，又減少了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。主控制：采用AT89C51單片機(jī)作為控制器，控制交通燈系統(tǒng)實(shí)行通行倒計(jì)時(shí)及左拐、右拐、直行、行人通行。指示采用八位共陰極數(shù)碼管顯示器。這種方案設(shè)計(jì)占用單片機(jī)的端口最少，硬件也少。耗電也最小。交通燈的采用：使用led二極管，工作電壓為1.8V，驅(qū)動(dòng)電流為10MA，在電路中計(jì)算得出，(5v-1.8V)/10MA=320，即加電阻阻值320。 2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 數(shù)碼管顯示屏單

5、片機(jī)晶振 交通燈系統(tǒng) 圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖3設(shè)計(jì)原理及電路圖本次的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，利用AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)作為最主要部分進(jìn)行電路控制，用LED-GREEN作為綠燈，LED-RED作為紅燈，LED-YELLOW作為黃燈，使用7SEG-BCD共陰極數(shù)碼管對(duì)各個(gè)進(jìn)口道的通行時(shí)間進(jìn)行控制顯示。下面分硬件軟件分別介紹：3.1硬件設(shè)計(jì)3.1.1單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)包括AT89C51單片機(jī)芯片，時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。其中AT89C51單片機(jī)芯片是整個(gè)系統(tǒng)的核心，程序燒錄到芯片中，通過(guò)芯片控制電路；時(shí)鐘電路由一個(gè)晶振和兩個(gè)電容構(gòu)成，用于產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘； 圖2 單片機(jī)最小系統(tǒng)3.1.2顯示電路

6、使用7SEG-8位共陰極數(shù)碼管對(duì)顯示電路進(jìn)行設(shè)計(jì) 圖3 數(shù)碼管顯示電路3.1.3 交通燈模塊 圖4交通燈系統(tǒng) 3.3.4系統(tǒng)總設(shè)計(jì)圖 圖5 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)圖3.2軟件流程圖3.2.1打開(kāi)keilc軟件圖63.2.2新建工程（project） 圖73.2.3新建工程并保存到D盤(pán)新建文件夾3.2.4設(shè)置工程在左菜單Target 1 處點(diǎn)擊右鍵出現(xiàn)菜單中選擇Options for Target Target 1進(jìn)入工程文件設(shè)置。生成HEX文件。 圖83.2.5建立文本文件，并保存為jiaotong.c文件 圖93.2.6編譯，鏈接，運(yùn)行 程序無(wú)誤后用鼠標(biāo)雙擊pretues電路圖中的單片機(jī)芯片，添加HEX

7、文件。下載到相應(yīng)51 單片機(jī)里運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。 圖103.2.7主程序流程圖開(kāi)始 設(shè)置初始值，初始延時(shí)為50msTime=20? N Y Second<46 N 主干道通行45SSecond<51黃燈閃爍5SSecond<76支干道通行25s一直循環(huán)圖114元器件清單元件序號(hào)型號(hào)主要參數(shù)數(shù)量備注 17SEG-MPX8_CC-BLUEBlue1共陰極數(shù)碼管 2AT89C5112MHz1控制芯片 3CAP1NF2電容 4RESPACK1上拉電阻 5CRYSTAL12MHz1晶振 6LED二極管1.8V.10mA103個(gè)紅燈2個(gè)黃燈3個(gè)綠燈 7RES32010電阻 8VCC5V3電源 9

8、GROUND2地5元器件識(shí)別與檢測(cè) 元件的功能和部分元件的識(shí)別：7SEG-MPX8_CC-BLUE數(shù)碼管：它左下側(cè)的abcdefg dp是LED數(shù)碼管顯示器的I/O口，是段選信號(hào)，右下側(cè)的12345678是它的位選信號(hào)，就是從左到右分別是第一位到第八位，段選信號(hào)與位選信號(hào)分別接到單片機(jī)的不同輸出口，例如段選信號(hào)可以接到P0口，位選信號(hào)可以接到P2口。AT89C51：采用定時(shí)器0，方式1進(jìn)行定時(shí)。它有4k 字節(jié)Flash 閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 I/O 口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的

9、靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 CAP：是CAPACITOR的簡(jiǎn)稱(chēng)。在電路圖中是非極性電容的簡(jiǎn)稱(chēng)。 RES-PACK：上拉電阻,單片機(jī)用p0口控制數(shù)碼管是必須接上拉電阻才能驅(qū)動(dòng) CRYSTAL:晶振12MHZ，用于產(chǎn)生定時(shí)時(shí)間。 LED：LED發(fā)光二極管是 light emitting diode的簡(jiǎn)稱(chēng)，LED 是一種直接注入電流的發(fā)光器件，是半導(dǎo)體晶體內(nèi)部受激電子從高能級(jí)回復(fù)到低能級(jí)時(shí)，發(fā)射出光子的結(jié)果，這

10、就是通常所說(shuō)的自發(fā)發(fā)射躍遷。當(dāng)LED的PN結(jié)加上正向偏壓，注入的少數(shù)載流子和多數(shù)載流子（電子和空穴）復(fù)合而發(fā)光。值得注意的是，對(duì)于大量處于高能級(jí)的粒子各自分別自發(fā)發(fā)射一列一列角頻率為 Eg/h的光波，但各列光波之間沒(méi)有固定的相位關(guān)系，可以有不同的偏振方向，并且每個(gè)粒子所發(fā)射的光沿所有可能的方向傳播，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為自發(fā)發(fā)射。其發(fā)射波長(zhǎng)可用下式來(lái)表示：(m)1.2396/Eg(eV)7.RES:經(jīng)計(jì)算所用電阻為320歐姆。6軟件編程與調(diào)試6.1重點(diǎn)算法6.1.1 延時(shí)算法 void Timer0() interrupt 1TH0 = 0x3C; /設(shè)置初始值TL0 = 0xB0;Time+;if(T

11、ime = 20)Second +;Time = 0;經(jīng)過(guò)此程序延時(shí)為1S6.1.2 綠燈閃爍算法void main(void)Second = 1;Timer0Cofig();while(1)if(Second = 80)Second = 1;/-主干道通行，45秒-/if(Second < 46)DisplayData0 = 0x00;DisplayData1 = 0x00;DisplayData2 = DIG_CODE(45 - Second) % 100 / 10;DisplayData3 = DIG_CODE(45 - Second) %10;DisplayData4 = 0x

12、00;DisplayData5 = 0x00;DisplayData6 = DisplayData2;DisplayData7 = DisplayData3;DigDisplay();/-主干道通行-/6.1.3 黃燈閃爍算法 /-黃燈等待切換狀態(tài)，5秒-/else if(Second < 51) DisplayData0 = 0x00;DisplayData1 = 0x00;DisplayData2 = DIG_CODE(50 - Second) % 100 / 10;DisplayData3 = DIG_CODE(50 - Second) %10;DisplayData4 = 0x0

13、0;DisplayData5 = 0x00;DisplayData6 = DisplayData2;DisplayData7 = DisplayData3;DigDisplay();/-黃燈階段-/6.1.4 數(shù)碼管顯示算法void DigDisplay()unsigned char i;unsigned int j;for(i=0; i<8; i+)GPIO_PLACE = DIG_PLACEi; /發(fā)送位選GPIO_DIG = DisplayDatai; /發(fā)送段碼j = 10; /掃描間隔時(shí)間設(shè)定while(j-);GPIO_DIG = 0x00; /消隱6.2總體程序/* 實(shí)驗(yàn)名

14、 : 動(dòng)態(tài)顯示數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)* 使用的IO : * 實(shí)驗(yàn)效果 : 數(shù)碼管顯示76543210。*/#include<reg51.h>/-定義使用的IO口-/#define GPIO_DIG P0#define GPIO_PLACE P1#define GPIO_TRAFFIC P2sbit RED10 = P20; /上人行道紅燈sbit GREEN10 = P21; /上人行道綠燈sbit RED11 = P22;sbit YELLOW11= P23;sbit GREEN11 = P24;sbit RED00 = P30;/右人行道紅燈sbit GREEN00 = P31;/右人行道

15、綠燈sbit RED01 = P25;sbit YELLOW01= P26;sbit GREEN01 = P27;/-定義全局變量-/unsigned char code DIG_PLACE8 = 0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;/位選控制 查表的方法控制unsigned char code DIG_CODE17 = 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;/0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、b、C、d、E、F的顯示碼

16、unsigned char DisplayData8;/用來(lái)存放要顯示的8位數(shù)的值unsigned char Time, Second; /用來(lái)存放定時(shí)時(shí)間/-聲明全局函數(shù)-/void DigDisplay(); /動(dòng)態(tài)顯示函數(shù)void Timer0Cofig(void);/* 函 數(shù) 名 : main* 函數(shù)功能 : 主函數(shù)* 輸 入 : 無(wú)* 輸 出 : 無(wú)*/void main(void)Second = 1;Timer0Cofig();while(1)if(Second = 80)Second = 1;/-主干道通行，45秒-/if(Second < 46)DisplayData

17、0 = 0x00;DisplayData1 = 0x00;DisplayData2 = DIG_CODE(45 - Second) % 100 / 10;DisplayData3 = DIG_CODE(45 - Second) %10;DisplayData4 = 0x00;DisplayData5 = 0x00;DisplayData6 = DisplayData2;DisplayData7 = DisplayData3;DigDisplay();/-主干道通行-/GPIO_TRAFFIC = 0xFF; /將所有的燈熄滅RED00 = 1;GREEN00 = 1;GREEN11 = 0;

18、/主干道綠燈亮GREEN10= 0; /主干道人行道綠燈亮RED01 = 0; /支干道紅燈亮RED00 = 0; /支干道人行道紅燈亮/-黃燈等待切換狀態(tài)，5秒-/else if(Second < 51) DisplayData0 = 0x00;DisplayData1 = 0x00;DisplayData2 = DIG_CODE(50 - Second) % 100 / 10;DisplayData3 = DIG_CODE(50 - Second) %10;DisplayData4 = 0x00;DisplayData5 = 0x00;DisplayData6 = DisplayDa

19、ta2;DisplayData7 = DisplayData3;DigDisplay();/-黃燈階段-/GPIO_TRAFFIC = 0xFF; /將所有的燈熄滅RED00 = 1;GREEN00 = 1;YELLOW11 = 0; /主干道黃燈亮RED10= 0; /主干道人行道紅燈亮YELLOW01 = 0; /支干道紅燈亮RED00 = 0; /支干道人行道紅燈亮/-支干道通行-/else if(Second < 76) DisplayData0 = 0x00;DisplayData1 = 0x00;DisplayData2 = DIG_CODE(75 - Second) % 1

20、00 / 10;DisplayData3 = DIG_CODE(75 - Second) %10;DisplayData4 = 0x00;DisplayData5 = 0x00;DisplayData6 = DisplayData2;DisplayData7 = DisplayData3;DigDisplay();/-黃燈階段-/GPIO_TRAFFIC = 0xFF; /將所有的燈熄滅RED00 = 1;GREEN00 = 1;RED11 = 0; /主干道紅燈亮RED10 = 0; /主干道人行道紅燈亮GREEN01 = 0; /支干道綠燈亮GREEN00 = 0; /支干道人行道綠燈亮/

21、-黃燈等待切換狀態(tài)，5秒-/else DisplayData0 = 0x00;DisplayData1 = 0x00;DisplayData2 = DIG_CODE(80 - Second) % 100 / 10;DisplayData3 = DIG_CODE(80 - Second) %10;DisplayData4 = 0x00;DisplayData5 = 0x00;DisplayData6 = DisplayData2;DisplayData7 = DisplayData3;DigDisplay();/-黃燈階段-/GPIO_TRAFFIC = 0xFF; /將所有的燈熄滅RED00 = 1;GREEN00 = 1;YELLOW11 = 0; /主干道黃燈亮RED10= 0; /主干道人行道紅燈亮YELLOW01 = 0; /支干道紅燈亮RED00 = 0; /支干道人行道紅燈亮/* 函 數(shù) 名 : DigDisplay* 函數(shù)功能 : 使用數(shù)碼管顯示* 輸 入 : 無(wú)* 輸