基于51單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)

基于51單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì).《電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目:交通信號(hào)燈控制器姓名：院系：電力學(xué)院專業(yè)：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：完成時(shí)間:年月日基于51單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。基于51單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)過(guò)程成績(jī)?cè)u(píng)定指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)課程設(shè)計(jì)等級(jí)基于51單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第2頁(yè)?；?1單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第2頁(yè)。目錄任務(wù)和目的總體設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)：原理圖（接線圖）及簡(jiǎn)要說(shuō)明程序框圖和清單實(shí)驗(yàn)結(jié)果和體會(huì)基于51單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。基于51單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。目的和要求本次課程設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)一個(gè)交通信號(hào)燈控制器，使其擁有以下功能：在十字路口每個(gè)入口處設(shè)置一個(gè)紅綠燈，并且有數(shù)碼管顯示通行時(shí)間。主干道通行的時(shí)候支路禁止通行，支路通行時(shí)主干道禁止通行。主干道通行時(shí)間為45S，支路通行時(shí)間為25S，中間有5S黃燈過(guò)渡。在支路設(shè)有傳感器，當(dāng)檢測(cè)不到有支路有車時(shí)，主干道將一直通行。總體設(shè)計(jì)核心為AT89C51單片機(jī)，輸出計(jì)時(shí)秒表采用單片機(jī)程序輸出BCD碼再由74LS47譯碼至共陽(yáng)數(shù)碼管上。紅綠燈輸出則使用74LS160計(jì)數(shù)器的前四位進(jìn)行循環(huán)譯碼至紅綠燈，并且使用單片機(jī)程序控制輸出固定脈沖至計(jì)數(shù)器CLK端使計(jì)數(shù)器按紅綠燈計(jì)時(shí)跳變輸出。檢測(cè)支路是否來(lái)汽車可由在馬路內(nèi)放置壓力傳感器，當(dāng)有汽車?？吭诎拙€內(nèi)等待紅燈時(shí)，傳感器向單片機(jī)某端口輸入低電平使其被檢測(cè)到。硬件設(shè)計(jì)紅綠燈電路首先分析十字路口紅綠燈總用會(huì)有多少種可能，如下表：燈燈狀情況支紅(SR）支黃(SY)支綠(SG)主紅(MR)主黃(MY)主綠(MG)00100001011000101000110011010100基于51單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。我們不難從表中看出，十字路口的紅綠燈狀態(tài)最多分為4中。所以我們可以取74LS160計(jì)數(shù)器的低2位進(jìn)行編碼。然后將每一位對(duì)應(yīng)相應(yīng)的顯示規(guī)則，電路原理圖如下：基于51單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。當(dāng)74LS160輸出為00時(shí)，4條譯碼規(guī)則中中只有NAND4這一條輸出為高電平，此時(shí)對(duì)應(yīng)狀態(tài)為主干道綠燈亮，支路紅燈亮。當(dāng)74LS160輸出為01時(shí)，對(duì)應(yīng)主干道黃燈亮，支路紅燈亮。當(dāng)74LS160輸出為10時(shí)，主干道紅燈亮，支路綠燈亮。當(dāng)74LS160輸出為11時(shí)，主干道紅燈亮，支路黃燈亮。當(dāng)74LS160輸出跳變至100時(shí)，Q2端向74LS160返回復(fù)位信號(hào)，重歸00狀態(tài)。因此，依照設(shè)計(jì)規(guī)則00狀態(tài)與01狀態(tài)期間間隔為45S，01與10為5S，10與11為25S，11與復(fù)位之間的間隔為5S。在實(shí)際電路中，紅綠燈往往不是由幾個(gè)單一的LED組成，而是由數(shù)量較多的LED組成燈珠。因此，單單靠單片機(jī)輸出功率來(lái)帶動(dòng)紅綠燈是不現(xiàn)實(shí)的。但是可以靠將以上4個(gè)譯碼輸出加載在雙極性晶體管作為驅(qū)動(dòng)，而使用電力電子開(kāi)關(guān)來(lái)控制電路。如下圖：基于51單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)?；?1單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。通過(guò)電力電子開(kāi)關(guān)，可以使單片機(jī)電源與LED燈珠組電源隔離開(kāi)，使得紅綠燈能使用大功率的燈珠組。數(shù)碼管電路數(shù)顯電路采用由單片機(jī)P0.7~P0.4輸出BCD碼高位，P0.3~P0.0輸出BCD碼低位，再通過(guò)兩個(gè)74LS47譯碼顯示至共陽(yáng)極的數(shù)碼管上，電路原理圖如下：基于51單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。數(shù)碼管真值表?；?1單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。74LS47真值表。因此當(dāng)P0口輸出為45H~00H時(shí)，數(shù)碼管會(huì)顯示相印的數(shù)字。檢測(cè)車輛電路 由于支路只需要檢測(cè)是否有車到來(lái)，而并不是需要反饋路上車輛的具體壓力。因此無(wú)需在馬路上設(shè)置特殊的壓力傳感器，只需通過(guò)車輛自身的壓力使得單片機(jī)某段信號(hào)接地即可。以下為設(shè)想：當(dāng)車輛在?？烤€內(nèi)側(cè)等待紅燈時(shí)，由于車輛施加的壓力，使得馬路內(nèi)部小空間發(fā)生微小形變，使兩個(gè)觸點(diǎn)相接，并通過(guò)相應(yīng)轉(zhuǎn)換電路使得相當(dāng)于單片機(jī)該端口接地，處于低電平狀態(tài)。基于51單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第7頁(yè)。 或者是使用類似表面貼片式的形式來(lái)檢測(cè)是否有車到來(lái)?；?1單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第7頁(yè)?；?1單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第8頁(yè)。紅綠燈總體電路圖基于51單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第8頁(yè)。程序框圖主程序： ORG 00H AJMP START ORG 030H基于51單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第9頁(yè)。START: MOV P0,#088H基于51單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第9頁(yè)。PRE: MOV R7,#0 ；數(shù)顯表顯示偏移量，偏移量為0時(shí)首顯為45 MOV R6,#40 ；偏移量40時(shí)首顯為5 MOV R5,#20 ；首顯為25C1: MOV A,R7 ACALL SEG45 MOV P0,A ；將數(shù)顯表內(nèi)顯示數(shù)值送入P0口 ACALL DELAY1 ACALL DELAY1 ；調(diào)用延時(shí)子程序 INC R7 ；顯示一次偏移量+1 CJNE R7,#45,C1 ；是否顯示45次 MOV R7,#00H ；重新填裝偏移量 JB P2.5,C1 ；檢測(cè)支路是否有車到來(lái)，若無(wú)車到來(lái)則繼續(xù)主干道綠燈 CLR P2.4 ACALL DELAY5 SETB P2.4 ；向74LS160芯片輸出一個(gè)CLK脈沖C2: MOV A,R6 ACALL SEG45 MOV P0,A ACALL DELAY1 ACALL DELAY1 INC R6 CJNE R6,#45,C2 MOV R6,#40 CLR P2.4 ACALL DELAY5 SETB P2.4C3: MOV A,R5 ACALL SEG45 MOV P0,A ACALL DELAY1 ACALL DELAY1 INC R5 CJNE R5,#45,C3 MOV R5,#20H CLR P2.4 ACALL DELAY5 SETB P2.4C4: MOV A,R6 ACALL SEG45 MOV P0,A ACALL DELAY1 ACALL DELAY1 INC R6基于51單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第10頁(yè)。 CJNE R6,#45,C4基于51單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第10頁(yè)。 MOV R6,#40 CLR P2.4 ACALL DELAY5 SETB P2.4 AJMP C1DELAY5: NOP ；脈沖延時(shí) NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP RETDELAY1: MOVR3,#250 ；500MS延時(shí)，調(diào)用兩次即為1S延時(shí)D1: MOVR2,#250D2: NOP NOP NOP NOP NOP NOP DJNZR2,D2 DJNZR3,D1 RETSEG45: INC A ；秒表數(shù)顯庫(kù) MOVC A,@A+PC RET DB 045H,044H,043H,042H DB 041H,040H,039H,038H DB 037H,036H,035H,034H DB 033H,032H,031H,030H DB 029H,028H,027H,026H DB 025H,024H,023H,022H DB 021H,020H,019H,018H DB 017H,016H,015H,014H DB 013H,012H,011H,010H DB 009H,008H,007H,006H DB 005H,004H,003H,002H DB 001H,000H ；從45~0的2位BCD碼基于51單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第11頁(yè)。 END基于51單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)全文共12頁(yè)，當(dāng)前為第11頁(yè)。器件清單AT89C51單片機(jī)，74LS160計(jì)數(shù)器，74LS47譯碼器，7SEG共陽(yáng)極數(shù)碼管，74LS00與非門(mén)，74LS04非門(mén)，ZTX360雙極性晶體管，電容，12MHz晶振。檢測(cè)車輛是否到來(lái)電路在仿真過(guò)程中暫時(shí)用一個(gè)刀閘開(kāi)關(guān)接地來(lái)進(jìn)行模擬。仿真模擬在ProteusISIS環(huán)境中，該交通信號(hào)燈控制器能夠完美的實(shí)現(xiàn)各路交通信號(hào)燈的指示，計(jì)時(shí)器也能正常工作。在刀閘開(kāi)關(guān)開(kāi)啟時(shí)能模擬支路沒(méi)有汽車到來(lái)的情況，當(dāng)?shù)堕l開(kāi)關(guān)合上時(shí)，能也能模擬出支路有汽車的情況，和設(shè)計(jì)要求基本一致。課程設(shè)計(jì)體會(huì)經(jīng)過(guò)這個(gè)課程設(shè)計(jì)，我真正體會(huì)到了學(xué)有所用而且也加強(qiáng)了自己對(duì)以前學(xué)習(xí)到知識(shí)的掌握，將單片機(jī)知識(shí)還有數(shù)字電路知識(shí)以及電力電子知識(shí)融合在一起，用來(lái)完成仿真實(shí)踐。大大的提高了自己的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。同時(shí)也讓我更加深刻的了解數(shù)字邏輯電路的重要性，真正體會(huì)到一種共同學(xué)習(xí)、共同進(jìn)步的學(xué)習(xí)氣氛，一種大討論的學(xué)習(xí)氛圍。這次設(shè)計(jì)對(duì)我來(lái)說(shuō)感觸最深的是，要做好一個(gè)設(shè)計(jì)，首先要了解每一個(gè)部分所涉及的知識(shí)點(diǎn)，掌握它的原理；然后將大的電路分成一個(gè)個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真。當(dāng)各模塊設(shè)計(jì)仿真完成，并且能正常工作時(shí)，將其組裝成一塊成為一個(gè)整體電路，再稍加調(diào)試和修改便能基本完成所需要的任務(wù)。而且隨著設(shè)計(jì)要求以及電路的復(fù)雜化，一個(gè)人單干效率往往不是很高。此時(shí)與同學(xué)合作，一同思考往往會(huì)取得更好的效果。而且整個(gè)設(shè)計(jì)我都參與其中，這令我的分析設(shè)計(jì)以及動(dòng)手能力有了很大的提高，培養(yǎng)了我思考問(wèn)題的全面性；讓我明白，做學(xué)問(wèn)要有一絲不茍的態(tài)度，遇到困難要有勇往直前的精神，做事情要有耐心和毅力