基于STC90C51單片機的智能交通燈設(shè)計

1、基于STC90C51單片機的交通燈設(shè)計1、 設(shè)計題目基于STC90C51單片機的智能交通燈設(shè)計2、設(shè)計要求2.1、系統(tǒng)功能（1）按照交通規(guī)則，控制寶田路和前進路方向及其人行道的交通信號燈（紅黃綠）的通斷。（2）設(shè)置信號燈的通斷時間。（3）可人工干預，使交通信號燈開啟不同模式。2.2、性能參數(shù)：（1）電源：5VDC（2）LED燈電流：10mA（3）定時時間：10s-200s3、總體設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)功能和設(shè)計要求，系統(tǒng)采用單片機控制的方案，基于HC6800S開發(fā)板，由STC90C51，74HC573，交通燈模塊，動態(tài)數(shù)碼顯示管以及4*2獨立按鍵組成。3.1系統(tǒng)工作原理在十字路口，分為寶田路和前進路，正

2、常情況下，在任一時刻只有一個方向通行，另一方向禁行，持續(xù)一定時間，經(jīng)過短暫的過渡時間，將通行禁行方向?qū)Q。其具體狀態(tài)如下：（1）普通模式：狀態(tài)一：寶田路通行階段（寶田路及其人行道亮綠燈30秒、前進路及其人行道亮紅燈30秒）；狀態(tài)二：黃燈階段（寶田路和前進路亮黃燈5秒、兩側(cè)人行道亮紅燈5秒）；狀態(tài)三：前進路通行階段（前進路及其人行道亮綠燈30秒、寶田路及其人行道亮紅燈30秒）；狀態(tài)四：黃燈階段（寶田路和前進路亮黃燈5秒、兩側(cè)人行道亮紅燈5秒）；返回到狀態(tài)一。（2）高峰期模式（設(shè)寶田路為主干道）：按下按鍵2（key2），開啟高峰期模式；狀態(tài)一：寶田路通行階段（寶田路及其人行道亮綠燈60秒、前進路及

3、其人行道亮紅燈30秒）；狀態(tài)二：黃燈階段（寶田路和前進路亮黃燈5秒、兩側(cè)人行道亮紅燈5秒）；狀態(tài)三：前進路通行階段（前進路及其人行道亮綠燈30秒、寶田路及其人行道亮紅燈30秒）；狀態(tài)四：黃燈階段（寶田路和前進路亮黃燈5秒、兩側(cè)人行道亮紅燈5秒）；返回到狀態(tài)一；按鍵2釋放，回到普通模式。（3）緊急模式： 按下按鍵1（key1），開啟緊急模式，所有道路及其人行道均紅燈亮，數(shù)碼管不顯示。釋放按鍵1，回到普通模式。3.2單片機交通控制系統(tǒng)的功能要求本設(shè)計能模擬基本的交通控制系統(tǒng)，用紅綠黃燈表示禁行，通行和等待的信號發(fā)生，還能進行倒計時顯示，通行時間調(diào)整功能和緊急情況全面禁行。（1）倒計時顯示倒計時顯示

4、可以提醒駕駛員在信號燈燈色發(fā)生改變的時間、在“停止”和“通過”兩者間作出合適的選擇。駕駛員和行人普遍都愿意選擇有倒計時顯示的信號控制方式，并且認為有倒計時顯示的路口更安全。倒計時顯示是用來減少駕駛員在信號燈色改變的關(guān)鍵時刻做出復雜判斷的一種方法，它可以提醒駕駛員燈色發(fā)生改變的時間，幫助駕駛員在“停止”和“通過”兩者間作出合適的選擇。（2）時間的設(shè)置本設(shè)計中對時間進行了人為控制設(shè)置，正常情況下寶田路和前進路的綠燈通行與紅燈禁行時間均設(shè)置為30秒、黃燈等待時間設(shè)置為5秒。假設(shè)前進路為主干道，考慮到主干道在上下班高峰期車流量和人流量較大，人為增加開關(guān)K2。當K2開啟時，主干道前進路上綠燈通行時間和寶

5、田路上的紅燈禁行時間更改為60秒，其余設(shè)置均不變；當K1關(guān)閉時，又恢復正常情況下的時間設(shè)置。（3）緊急情況全面禁行本設(shè)計中在緊急情況下增加了全面禁行狀態(tài)，增加開關(guān)K1。當K1開啟時，寶田路和前進路及其各自人行道均量紅燈禁行；當K1關(guān)閉時，交通燈恢復正常狀態(tài)。4、詳細設(shè)計硬件設(shè)計 為了實現(xiàn)本設(shè)計要求的具體功能，選用STC90C51單片機及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，10個發(fā)光二極管分別分成兩組紅黃綠和兩組紅綠燈構(gòu)成信號燈指示模塊，4個LED動態(tài)數(shù)碼管構(gòu)成各個方向倒計時顯示模式，兩個按鍵分別用來設(shè)置高峰期模式和緊急模式。4.1、單片機系統(tǒng)設(shè)計單片機設(shè)計交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機直接控制信號燈的狀態(tài)變

6、化，基本上可以指揮交通的具體通行，當然，接入LED數(shù)碼管就可以顯示倒計時以提醒行使者，更具人性化。單片機上電后，系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，同時將時間數(shù)據(jù)倒計時輸入到LED數(shù)碼管上實時顯示。HC6800S整體結(jié)構(gòu)視圖：STC90C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：STC90C51芯片引腳圖：4.2、LED數(shù)碼管顯示屏設(shè)計LED動態(tài)數(shù)碼管的顯示原理為：2位8段數(shù)碼管電路采用“共陽”連接驅(qū)動代碼，如右圖所示。段碼和位碼，段碼即段選信號 SEG，它負責數(shù)碼管顯示的內(nèi)容，圖中 ag、dp組成的數(shù)據(jù)（a 為最低位，dp 為最高位）就是段碼。位碼即位選信號 DIG，它決定哪個數(shù)碼管工作，哪個數(shù)碼管不工作。

7、LED數(shù)碼管顯示代碼表如下表所示：顯示數(shù)值dp,g,f,e,d,c,b,a代碼00x3f10x0620x5b30x4f40x6650x6d60x7d70x0780x7f90x6fHC6800S開發(fā)板中動態(tài)數(shù)碼管模塊原理圖如下圖所示：4.3、交通燈設(shè)計HC6800S開發(fā)板中交通燈模塊原理圖如下圖所示，寶田路紅黃綠燈及其人行道上的紅綠燈和前進路上的紅黃綠燈由JP1控制，前進路人行道上的紅綠燈由J22控制。 5、詳細設(shè)計軟件設(shè)計5.1、軟件開發(fā)工具和環(huán)境keil C51 Vision6.125.2、軟件總體設(shè)計5.2.1總體結(jié)構(gòu)流程圖如下開始主程序，即普通模式檢測是否為高峰模式？檢測是否為緊急模式？

8、NYYN檢測按鍵1是否按下？檢測按鍵2是否按下？NYYN執(zhí)行相應程序，即高峰期模式執(zhí)行相應程序，即緊急模式5.2.2子結(jié)構(gòu)軟件設(shè)計（1）普通模式程序流程簡圖如下：開始初始化設(shè)定初值紅燈閃爍，倒計時30秒黃燈閃爍，倒計時5秒綠燈閃爍，倒計時30秒黃燈閃爍，倒計時5秒結(jié)束 程序源代碼如下： while(1) if(S=71) S=0; /*寶田路通行，寶田路綠燈亮30秒*/ if(S31) Data0=0x00; Data1=0x00; Data2=duan(30-S)/10; Data3=duan(30-S)%10; Data4=0x00; Data5=0x00; Data6=Data2; Da

9、ta7=Data3; Display(); led=0xFF; / 將所有的燈都熄滅 RED00=1; GREEN00=1; GREEN10=0; /寶田路人行道綠燈亮 GREEN11=0; /寶田路綠燈亮 RED00=0; /前進路人行道紅燈亮 RED01=0; /前進路紅燈亮 /*黃燈階段，5秒*/ else if(S36) Data0=0x00; Data1=0x00; Data2=duan(35-S)/10; Data3=duan(35-S)%10; Data4=0x00; Data5=0x00; Data6=Data2; Data7=Data3; Display(); led=0xF

10、F; /將所有的燈都熄滅 RED00=1; GREEN00=1; RED10=0;/寶田路人行道紅燈亮 YELLOW11=0;/寶田路黃燈亮 RED00=0;/前進路人行道紅燈亮 YELLOW01=0;/前進路黃燈亮 /*前進路通行，前進路綠燈亮30秒*/else if(S0;a-) for(b=110;b0;b-);（3）緊急模式程序流程簡圖如下：開始 普通模式按下按鍵1？ N 緊急模式Y(jié) 程序源代碼如下：/*按下按鍵1，開啟緊急模式，所有紅燈亮，數(shù)碼管不顯示*/ if(key1=0) delayms(); /去抖延時 if(key1=0) Data0=0x00; Data1=0x00; D

11、ata2=0x00; Data3=0x00; Data4=0x00; Data5=0x00; Data6=0x00; Data7=0x00; Display(); led=0xFF; RED00=1; GREEN00=1; RED10=0; RED11=0; RED00=0; RED01=0; while(!key1); /按鍵1釋放 keyscan(); （4）高峰模式程序流程簡圖如下：開始 普通模式按下按鍵2？ N 高峰模式Y(jié) 程序源代碼如下：/*按下按鍵2，開啟上下班高峰期模式，主干道寶田路綠燈時間為60秒*/void keyscan() if(key2=0) delayms(); /去

12、抖延時 if(key2=0) while(1) if(key2!=0) break;/當按鍵2釋放，跳出循環(huán) if(M=101)M=0; if(M61) Data0=0x00; Data1=0x00; Data2=duan(60-M)/10; Data3=duan(60-M)%10; Data4=0x00; Data5=0x00; Data6=Data2; Data7=Data3; Display(); led=0xFF; RED00=1; GREEN00=1; GREEN10=0; GREEN11=0; RED00=0; RED01=0; else if(M66) Data0=0x00; D

13、ata1=0x00; Data2=duan(65-M)/10; Data3=duan(65-M)%10; Data4=0x00; Data5=0x00; Data6=Data2; Data7=Data3; Display(); led=0xFF; RED00=1; GREEN00=1; RED10=0; YELLOW11=0; RED00=0; YELLOW01=0; else if(M96) Data0=0x00; Data1=0x00; Data2=duan(95-M)/10; Data3=duan(95-M)%10; Data4=0x00; Data5=0x00; Data6=Data2

14、; Data7=Data3; Display(); led=0xFF; RED00=1; GREEN00=1; RED10=0; RED11=0; GREEN00=0; GREEN01=0;else Data0=0x00; Data1=0x00; Data2=duan(100-M)/10; Data3=duan(100-M)%10; Data4=0x00; Data5=0x00; Data6=Data2; Data7=Data3; Display(); led=0xFF; RED00=1; GREEN00=1; RED10=0; YELLOW11=0; RED00=0; YELLOW01=0;

15、 while(!key2);/等待按鍵釋放 5.3、定時程序設(shè)計 進入主程序后，首先要對定時器和中斷有關(guān)的寄存器初始化。初始化過程如下：（1） 對TMOD賦值，確定定時器的工作方式；（2） 計算初值，并將初值寫入；（3） 中斷方式時，則對IE賦值，開放中斷；（4） 使定時器運行控制端置位，啟動定時器來計數(shù)。本次設(shè)計使用了定時器0的工作方式，50ms中斷一次，而交通信號燈倒計時計數(shù)需要定時1s，通過計算，確定TH0和TL0應裝入的初值為60和176，即0x3C和0xB0。定時程序源代碼如下：void init() TMOD=0x01; / 設(shè)置定時器工作方式 TH0=0x3C; / 裝初值 TH

16、1=0xB0; EA=1; /開啟總中斷 ET0=1; /開啟定時器中斷 TR0=1; /啟動定時器void T0_time()interrupt 1 TH0=0x3C;/重裝初值 TH1=0xB0; T+; if(T=20) S+; /S計數(shù) M+; /M計數(shù) T=0; /1秒時間到，T清0重新再計20次 5.4、數(shù)碼管顯示程序設(shè)計通過單片機的定時器中斷程序設(shè)計，可以控制數(shù)碼管在動態(tài)顯示時每1秒變換一次，也就是計數(shù)一次，根據(jù)定義的全局變量和I/O口，在顯示子函數(shù)中實現(xiàn)數(shù)碼管的位選和段選并能夠在主函數(shù)中調(diào)用實現(xiàn)倒計時循環(huán)顯示。顯示子函數(shù)代碼如下：void Display() /顯示子函數(shù) uc

17、har i; uint j; for(i=0;i8;i+) Weixuan=weii; /送位選數(shù)據(jù) Duanxuan=Datai; /送段選數(shù)據(jù) j=10;/掃描間隔時間設(shè)定 while(j-); Duanxuan=0x00; /消隱6、系統(tǒng)制作、調(diào)試和實驗6.1、系統(tǒng)制作1. 使用keil C 51編寫程序；2. 將編好的程序“.C”文件用Keil C 51轉(zhuǎn)換成“.hex”文件；3. 將開發(fā)板按照如圖所示的連線方式連接成功；4. 用普中科技自己的下載軟件PAISP自動下載軟件將“.hex”下載到開發(fā)板上，下載步驟如下：1). 插上USB口，打開開發(fā)板電源開關(guān)，然后打開普中ISP下載軟件，

18、在usb轉(zhuǎn)串口驅(qū)動安裝成功后，打開軟件應該有串口號；2). 芯片類型選擇STC90C5XX；3). 同時需要把開發(fā)板中J0跳線帽拔掉，設(shè)置成USB接口，加載我們要下載到單片機里的程序，單擊 ，選擇下載的后綴為.Hex的文件；4). 點擊下載程序，即可下載成功。4. 觀察運行現(xiàn)象是否與設(shè)計結(jié)果相符；6.2、硬件調(diào)試硬件部分是在51單片機上完成，所以調(diào)試過程比較簡單。首先按照電路原理圖進行檢查，檢查無誤后進行按鍵、數(shù)碼管和發(fā)光二極管的檢測。6.3、軟件調(diào)試首先用keil C51軟件對程序進行編譯和調(diào)試，經(jīng)過對程序多次修改后，編譯通過，結(jié)束軟件調(diào)試。6.4、聯(lián)合調(diào)試硬件調(diào)試和硬件調(diào)試結(jié)束之后，將最終

19、調(diào)試好的程序下載到單片機上，觀察結(jié)果并進行調(diào)試。6.5、系統(tǒng)實驗經(jīng)過多次調(diào)試，最終可以在單片機上觀察到本次設(shè)計的實驗結(jié)果：（1） 用發(fā)光二極管模擬的紅黃綠交通信號燈有序閃爍，實驗現(xiàn)象正確；（2） 動態(tài)數(shù)碼管可以顯示到信號燈顏色改變所剩時間，并采用倒計時方式計數(shù)；（3） 按下按鍵1，所有道路及其人行道的紅燈亮，數(shù)碼管均不顯示，開啟緊急模式；（4） 按下按鍵2，主干道綠燈時間變?yōu)?0秒，其余均不變，開啟高峰期模式。7、總結(jié)7.1、工作總結(jié)在本次智能交通信號燈的設(shè)計中，我主要負責的是軟件部分以及最后的聯(lián)合調(diào)試部分。主要有：（1） 編寫代碼。本次程序的編寫我用的是C語言，一是因為之前在大一有上過C語言

20、的課，對C語言不會感到很陌生，二是學習過程中，教材也都是C語言教程。一開始我們計劃僅實現(xiàn)普通模式下的智能交通信號燈的控制。同時我們參考了單片機自帶的程序，后來經(jīng)過深入學習，發(fā)現(xiàn)只有普通模式太過簡單，所以我們就打算嘗試一下能否實現(xiàn)緊急模式和高峰期模式。（2） 聯(lián)合調(diào)試。由于單片機自帶交通燈模塊，所以我覺得調(diào)試應該比較簡單，直接將程序燒錄到單片機上就可以了。沒想到在這個過程中還出現(xiàn)了很多了問題。比如發(fā)光二極管一直亮或者不亮，數(shù)碼顯示管顯示錯誤等。我以為是程序出了問題，就一直在修改程序，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，很大一部分原因是由于我們太粗心了，把線接反了或者接觸不良，原來是硬件的問題。所以在聯(lián)合調(diào)試的過程中，一定

21、要同時兼顧軟件和硬件的調(diào)試。本次設(shè)計還存在一些問題如下：（1） 由于我主要負責軟件部分，所以在后期的聯(lián)合調(diào)試部分出了很多問題，主要是由于我對硬件部分不夠熟悉，這是本次實驗中我主要需要改進的地方；（2） 在編寫代碼的過程中，我還發(fā)現(xiàn)了一些自身存在的問題，比如說主函數(shù)寫的過長，容易造成里面的括號丟失，代碼后面不加注釋，代碼沒有層次感，使程序看起來很亂，而且在查找問題時也不方便，還有就是對語句運用不夠熟悉，容易犯一些語法錯誤，這一點還需要加以改進。（3） 本次設(shè)計編譯程序之后直接在單片機上調(diào)試較為麻煩，這一點需要改進，可加入仿真調(diào)試。7.2、心得體會 本次科研訓練接近尾聲，從一開始根本不了解科研訓練

22、是什么，需要做什么，到確定題目，一起學習，編寫程序，硬件軟件調(diào)試到最后的報告撰寫，我真的覺得自己收獲了很多。不僅僅是感受到了我們這個團隊的合作精神，還有自己的那一份責任感，既然是小組合作完成一個項目，那就必須要每個人確確實實的做好自己的工作，只有這樣，我們的設(shè)計才是完整的。 本次科研訓練我們選擇的是智能交通燈的設(shè)計，說實話，老師讓我們確定題目時，我們也不知道自己能做什么擅長做什么，甚至不確定是否能完成這個項目。確定這個題目之后，也是沒有頭緒，不知道要怎么開始。后來我們明確了一下分工，我主要負責軟件部分，硬件我們是用的單片機，所以我就開始學習單片機的C語言。我用的教材是郭天祥老師主編的51單片機

23、C語言教程，我覺得這本書最大的好處就是通俗易懂，很適合我這樣的單片機新手。一邊看書學習，一邊就開始編寫程序，編寫程序首先得確定算法，我還是沒有概念，所以我就參考了別的交通信號燈的程序，我覺得編程是一件很神奇的事情，我們的很多想法靠著這些代碼就能夠?qū)崿F(xiàn)，這極大的激發(fā)了我的好奇心，就想一定要完成這個程序。我們本來是打算做個普通模式就結(jié)束，做出來之后又想挑戰(zhàn)一下自己，就做了個緊急模式和高峰期模式。在做普通模式時還覺得很簡單，想著變成也不是那么難的一件事，但是在做高峰期模式時，就出現(xiàn)了很多問題，反復調(diào)試了很多次還是不行，我們就去請教別人，別人一眼就發(fā)現(xiàn)了其中的問題，我們也恍然大悟了。所以以后還是要不斷

24、的學習，積攢經(jīng)驗，才能夠少犯一些低級錯誤。通過這次科研訓練，真的學到了很多東西，也發(fā)現(xiàn)了自己本身的一些局限性，希望自己以后能夠多向優(yōu)秀的人學習，彌補自身不足。本次科研訓練使我們團隊合作的結(jié)果，每一個人都不可缺少，真的很感謝此次訓練，讓我體會到了團隊合作的重要性，感謝我的隊友們。附：交通信號燈程序源代碼#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define Weixuan P1 /定義使用的I/O口#define Duanxuan P0#define led P2sbit RED10 = P20; /上人行道紅燈 s

25、bit 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;/右人行道綠燈 sbit RED01 = P25; sbit YELLOW01= P26; sbit GREEN01 = P27;sbit key1 = P33;sbit key2 = P35;uchar code wei= 0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f; /位選控制uchar code d

26、uan = 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71; /段選顯示碼uchar Data8;uchar T,S,M;/*聲明全局函數(shù)*/void Display();void init();void delayms();void keyscan();void main() S=0; M=0; init();/初始化函數(shù) while(1) if(S=71) S=0; /*寶田路通行，寶田路綠燈亮30秒*/ if(S31) Data0=0x00; Data1=0x00; Data2

27、=duan(30-S)/10; Data3=duan(30-S)%10; Data4=0x00; Data5=0x00; Data6=Data2; Data7=Data3; Display(); led=0xFF; / 將所有的燈都熄滅 RED00=1; GREEN00=1; GREEN10=0; /寶田路人行道綠燈亮 GREEN11=0; /寶田路綠燈亮 RED00=0; /前進路人行道紅燈亮 RED01=0; /前進路紅燈亮 /*黃燈階段，5秒*/ else if(S36) Data0=0x00; Data1=0x00; Data2=duan(35-S)/10; Data3=duan(35

28、-S)%10; Data4=0x00; Data5=0x00; Data6=Data2; Data7=Data3; Display(); led=0xFF; /將所有的燈都熄滅 RED00=1; GREEN00=1; RED10=0;/寶田路人行道紅燈亮 YELLOW11=0;/寶田路黃燈亮 RED00=0;/前進路人行道紅燈亮 YELLOW01=0;/前進路黃燈亮 /*前進路通行，前進路綠燈亮30秒*/else if(S66) Data0=0x00; Data1=0x00; Data2=duan(65-S)/10; Data3=duan(65-S)%10; Data4=0x00; Data5

29、=0x00; Data6=Data2; Data7=Data3; Display(); led=0xFF; RED00=1; GREEN00=1; RED10=0; RED11=0; GREEN00=0; GREEN01=0; /*黃燈階段，5秒*/else Data0=0x00; Data1=0x00; Data2=duan(70-S)/10; Data3=duan(70-S)%10; Data4=0x00; Data5=0x00; Data6=Data2; Data7=Data3; Display(); led=0xFF; RED00=1; GREEN00=1; RED10=0; YELLOW11=0; RED00=0; YELLOW01=0;/*按下按鍵1，開啟緊急模式，所有紅燈亮，數(shù)碼管不顯示*/ if(key1=0) delayms(); /去抖延時 if(key1=0) Data0=0x00; Data1=0x00; Data2=0x00; Data3=0x00; Data4=0x00; Data5=0x00; Data6=0x00; Data7=0x00; Display(); led=0xFF; RED00=1; GREEN00=1; RED10=0; RED11=0