單片機(jī)課程設(shè)計(jì)--模擬智能交通燈

1、<p><b>　　單片機(jī)課程設(shè)計(jì)論文</b></p><p><b>　　智</b></p><p><b>　　能</b></p><p><b>　　交</b></p><p><b>　　通</b></p>

2、;<p><b>　　燈</b></p><p><b>　　模擬智能交通燈</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是針對(duì)交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，由于車輛的增多，所以交燈在現(xiàn)代道路交通中起著越來越重要的作用。為了解決這些問題，我們更應(yīng)該提高交通控制和管

3、理水平，合理使用現(xiàn)有交通設(shè)施，充分發(fā)揮其能力，提高交通效率，促進(jìn)和諧交通的建立。本次設(shè)計(jì)由單片機(jī)AT89C52、鍵盤、LED顯示、交通燈演示系統(tǒng)組成。本設(shè)計(jì)中的數(shù)碼管的選通采用的方法是動(dòng)態(tài)顯示，對(duì)每一位數(shù)碼分時(shí)輪流通電顯示，復(fù)位電路采用上電+按鈕電平復(fù)位，時(shí)鐘電路采用內(nèi)部時(shí)鐘產(chǎn)生方式。對(duì)特殊情況的處理采用中斷處理方式，在中斷處理程序中采用對(duì)管腳的狀態(tài)查詢掃描，已采取相應(yīng)情況的處理。對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行電路硬件設(shè)計(jì)，并將已編程的程序載入調(diào)試，可

4、以得到理想的實(shí)驗(yàn)效果。系統(tǒng)包括基本的交通燈的功能.具體功能是假如東西道和南北道交替紅綠燈控制通行，有緊急車輛要求通過時(shí)，系統(tǒng)要能禁止普通車輛通行，所有道均為紅燈，緊急車由K1開關(guān)模擬。當(dāng)?shù)缆废到y(tǒng)出現(xiàn)掉電等突發(fā)事故時(shí)會(huì)有報(bào)警功能，掉電報(bào)警由開關(guān)K2模擬實(shí)現(xiàn)。綠燈轉(zhuǎn)換為紅燈時(shí)黃燈亮5秒鐘。系統(tǒng)除基本交通燈功能外,還具有倒計(jì)時(shí)、緊急情況處理、以及根據(jù)具體情況手動(dòng)控制等功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞：AT89C52；

5、中斷；定時(shí)器</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　交通燈在城市交通中起著重要的作用，它與人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)，是人們出行的安全保障。如今隨著人們生活水平的提高，對(duì)交通管制也提出了更高的要求，因此提供一個(gè)可靠、安全、便捷的多功能交通燈控制系統(tǒng)有著現(xiàn)實(shí)的必要性。本設(shè)計(jì)是根據(jù)單片使機(jī)原理就交通燈的系統(tǒng)作出的，該設(shè)計(jì)在熟練掌握單片機(jī)原理及其應(yīng)用技

6、術(shù)的使用方法基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用單片機(jī)原理、微機(jī)原理、微機(jī)接口技術(shù)、proteus軟件等課程方面的知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)采用AT89C51單片機(jī)控制的交通燈控制電路。能方便的對(duì)交通燈進(jìn)行控制，使交通更和諧。</p><p><b>　　2方案設(shè)計(jì)與論證</b></p><p>　　2.1 總體方案描述</p><p>　　本次設(shè)計(jì)是通過單片機(jī)最小系統(tǒng)對(duì)外部

7、設(shè)備進(jìn)行控制來實(shí)現(xiàn)的，具體是用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器中斷進(jìn)行一秒定時(shí)，讓數(shù)碼管顯示當(dāng)前的倒計(jì)時(shí)時(shí)間，當(dāng)定時(shí)器計(jì)時(shí)到一秒時(shí)控制數(shù)碼管顯示低位減一，低位減到零時(shí)高位數(shù)碼管減一。根據(jù)預(yù)設(shè)的紅綠燈時(shí)間當(dāng)?shù)筋A(yù)定時(shí)間時(shí)切換相應(yīng)的紅綠黃三個(gè)燈的亮滅，來實(shí)現(xiàn)交通燈的功能。為了能夠應(yīng)對(duì)突發(fā)情況，設(shè)置了兩個(gè)外部中斷，一個(gè)是當(dāng)出現(xiàn)外部設(shè)備掉電貨損壞時(shí)觸發(fā)報(bào)警，提醒及時(shí)維修防止意外發(fā)生。第二個(gè)是當(dāng)有特殊車輛如救護(hù)車等時(shí)四個(gè)路口的紅燈全部亮數(shù)碼管全部亮，特殊車輛通過

8、時(shí)恢復(fù)原來的情況，保證特殊車輛順利通過。</p><p>　　圖2.1 總體方案原理圖</p><p>　　2.2 微處理器模塊的比較與論證</p><p>　　方案一：用單片機(jī)MSP430F169作為系統(tǒng)的主控核心。此單片機(jī)具有體積小，使用靈活的，易于人機(jī)對(duì)話和良好的數(shù)據(jù)處理，有較強(qiáng)的指令尋址和運(yùn)算功能等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　方案二：

9、89C51單片機(jī)是MC-51中的子系列，是一組高性能兼容型單片機(jī)，AT89C51是一個(gè)低功耗高性能的CMOS8位單片機(jī)，40個(gè)引腳，片內(nèi)含4KB的FlashROM和128B的RAM，它是一個(gè)全雙工的串行通行口，既可以用常規(guī)編程，又可以在線編程。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)是模擬交通燈程序不是很復(fù)雜所以采用方案二。</p><p>　　2.3 顯示數(shù)碼管的選用</p><

10、;p>　　方案一：雙位一體數(shù)碼管。具有體積小功耗小電路簡單等特點(diǎn)</p><p>　　方案二：單位的數(shù)碼管。顯示清晰，不易損壞。</p><p>　　綜合考慮采用方案一。</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件、軟件的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　3.1 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)使用了四個(gè)共陽極雙位一體數(shù)

11、碼管，在四個(gè)路口各有一個(gè)顯示倒計(jì)時(shí)，四個(gè)路口各有一組交通燈，用P0口進(jìn)行位選控制，選擇具體是那個(gè)路口和那個(gè)位的選通，再用P2口進(jìn)行段選，選擇相關(guān)位具體顯示什么數(shù)字。P1口進(jìn)行控制三個(gè)燈的選通，P3.2口和P3.3口作為外部中斷觸發(fā)的接口。P0.5口和P0.6口作為蜂鳴器和指示燈的控制接口。具體電路如下圖所示。</p><p>　　圖3.1.1 系統(tǒng)總體電路圖</p><p>　　3.2 單

12、片機(jī)時(shí)鐘電路</p><p>　　本次單片機(jī)時(shí)鐘采用的是12M晶振，每個(gè)時(shí)鐘周期是1µs,定時(shí)器設(shè)置初值為50000，每次定時(shí)中斷時(shí)間是50ms,進(jìn)20次為一秒。具體電路下圖所示。</p><p>　　圖3.2.1 單片機(jī)時(shí)鐘電路圖</p><p>　　3.3 單片機(jī)復(fù)位電路</p><p>　　單片機(jī)采用外部按鍵復(fù)位，使單片機(jī)能夠

13、在出現(xiàn)不正常反應(yīng)是能夠重新開始，恢復(fù)正常。具體電路如下所示。</p><p>　　圖3.3.1 .復(fù)位電路圖</p><p>　　3.4 蜂鳴器報(bào)警電路</p><p>　　蜂鳴器采用單片機(jī)P0.5口控制三極管的b端，來控制三極管的導(dǎo)通與關(guān)斷來實(shí)現(xiàn)對(duì)蜂鳴器通斷設(shè)置的來控制的。具體蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路如下圖所示。</p><p>　　圖3.4.1 蜂

14、鳴器驅(qū)動(dòng)電路圖</p><p>　　3.2 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)</p><p>　　3.2.1 系統(tǒng)軟件流程圖</p><p><b>　　圖3.1軟件流程圖</b></p><p>　　交通燈控制系統(tǒng)在默認(rèn)工作情況下，每30秒變換一次，為方便提示路上行人及車輛交通燈轉(zhuǎn)換的剩余時(shí)間，專門為控制系統(tǒng)提供了一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示裝置。該

15、裝置采用七段數(shù)碼管來顯示，每個(gè)路口需要兩個(gè)，共八個(gè)，在設(shè)計(jì)電路時(shí)，只用了兩個(gè)進(jìn)行模擬。本系統(tǒng)由于使用P2口提供字形，所以采用動(dòng)態(tài)顯示，用上拉電阻方式驅(qū)動(dòng)。所謂動(dòng)態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示多字符時(shí)，相應(yīng)的數(shù)碼管快速交替的導(dǎo)通或截止。</p><p>　　表3.2.1.1 紅黃綠燈亮滅表</p><p><b>　　具體實(shí)現(xiàn)步驟：</b></p><p&

16、gt;　?。?）當(dāng)東西方向?yàn)榧t燈，此道車輛禁止通行，東西道行人可通過；南北道為綠燈，此道車輛通過，行人禁止通行。時(shí)間為30秒。</p><p>　　黃燈亮5秒，警示車輛和行人紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。</p><p>　?。?）當(dāng)東西方向?yàn)榫G燈，此道車輛通行；南北方向?yàn)榧t燈，南北道車輛禁止通過，行人通行。綠燈時(shí)間為25秒。</p><p>　?。?）這樣如上面表所示的

17、時(shí)間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次出現(xiàn)這樣行人和車輛就能安全。暢通的通行。</p><p>　?。?）此表可根據(jù)車流量動(dòng)態(tài)設(shè)定紅綠燈初始值。 </p><p>　　4 系統(tǒng)功能及使用說明</p><p>　　功能：該系統(tǒng)除了能夠?qū)崿F(xiàn)基本交通等功能外還有兩項(xiàng)拓展功能，一個(gè)是當(dāng)出現(xiàn)外部設(shè)備掉電貨損壞時(shí)觸發(fā)報(bào)警，提醒及時(shí)維修防止意外發(fā)生。第二個(gè)是當(dāng)有特殊車輛如救護(hù)車等時(shí)四個(gè)路

18、口的紅燈全部亮數(shù)碼管全部亮，特殊車輛通過時(shí)恢復(fù)原來的情況，保證特殊車輛順利通過。</p><p>　　使用說明：該系統(tǒng)單片機(jī)采用5V之流電源供電，兩個(gè)拓展功能通過兩個(gè)外部開關(guān)進(jìn)行模擬控制。</p><p><b>　　5 總結(jié)及實(shí)習(xí)心得</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)心得體會(huì)</b></p><

19、;p>　　本學(xué)期的課程設(shè)計(jì)是老師給多個(gè)課程設(shè)計(jì)的題目，根據(jù)學(xué)生的喜好自己選擇進(jìn)行設(shè)計(jì)。我覺得這樣有利于提高學(xué)生的興趣，來更好的培養(yǎng)我們的實(shí)踐能力和學(xué)習(xí)能力。三個(gè)人一組更是提高了我們與人合作的能力和共同解決問題的能力。</p><p>　　我認(rèn)為，在這學(xué)期的實(shí)驗(yàn)中，在收獲知識(shí)的同時(shí)，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過程中，我們通過查找大量資料，請(qǐng)教老師，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，在各種

20、其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實(shí)驗(yàn)課上，我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。要面對(duì)社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。</p><p>　　做了兩周的課程設(shè)計(jì)有很多的心得體會(huì)。剛開始拿到題目的時(shí)候一頭霧水，不知道從哪下手，后來靜下心來仔細(xì)考慮了下，才有頭緒。我們選擇用C語言來編程，因?yàn)檫@樣實(shí)現(xiàn)起來容易一些。在編程的過程中出現(xiàn)了很多錯(cuò)誤，但通過同學(xué)的幫助和老師的幫助解

21、決了這些并且也學(xué)習(xí)到了很多知識(shí)。有很長時(shí)間沒有接觸單片機(jī)了，所以對(duì)單片機(jī)的知識(shí)頗有些生疏，首先我做的是熟系單片機(jī)系統(tǒng)及其單元內(nèi)容和作用。然后與我的課程題目聯(lián)系起來，需要用哪些都記下來。參考課本上的C語言程序進(jìn)行匯編。我覺得在整個(gè)匯編中遇到最大的問題是如何去控制計(jì)時(shí)，后來是向同學(xué)請(qǐng)教才能順利完成。</p><p>　　在設(shè)計(jì)與制作的過程中，有時(shí)也會(huì)令我很沮喪，總是出現(xiàn)錯(cuò)誤，同學(xué)都會(huì)在一邊鼓勵(lì)我，我想沒有同學(xué)的鼓勵(lì)和

22、老師的幫助，我也不會(huì)順利的完成這次課程設(shè)計(jì)。與隊(duì)友的合作更是一件快樂的事情，只有彼此都付出，彼此都努力維護(hù)才能將作品做的更加完美。而團(tuán)隊(duì)合作也是當(dāng)今社會(huì)最提倡的。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，雖說有成功的喜悅，但也有遺憾，本應(yīng)該準(zhǔn)備的更充分些。認(rèn)真對(duì)待每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，珍惜每一分一秒，學(xué)到最多的知識(shí)和方法，鍛煉自己的能力，這個(gè)是我們?cè)谡n程設(shè)計(jì)中學(xué)到的最重要的東西，也是以后都將受益匪淺的！</p>

23、<p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)[M].余發(fā)山.中國礦大出版社.2007.</p><p>　　[2] 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M].賴壽宏.機(jī)械工業(yè)出版社.2002.</p><p>　　[3] 單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].丁元杰.機(jī)械工業(yè)出版社.2001.</p>&l

24、t;p>　　[4] 單片機(jī)中級(jí)教程[M].張迎春.北京航空航天出版社.2004.</p><p>　　[5] 新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].張毅剛.哈爾濱.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2003.</p><p>　　[6] C程序設(shè)計(jì)[M].譚浩強(qiáng).北京.清華大學(xué)出版社.1991.</p><p><b>　　附錄：</b></p

25、><p><b>　　1 相關(guān)程序：</b></p><p>　　#include<reg51.H></p><p>　　#define uchar unsigned char </p><p>　　#define uint unsigned int </p><p>　　uchar co

26、de table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff };</p><p>　　void delay(uint x);//延時(shí)函數(shù) </p><p>　　void display(uchar,uchar,uchar,uchar); //數(shù)碼管顯示函數(shù) </p><p>　　sbit wa

27、r=P0^6;</p><p>　　sbit K1 =P0^7; </p><p>　　void traffic(); //交通燈函數(shù) </p><p>　　void led_werg(); //東西紅燈 南北綠燈</p><p>　　void led_wery(); //東西紅燈 南北黃燈</p><p&g

28、t;　　void led_nsrg(); //東西綠燈 南北紅燈</p><p>　　void led_nsry(); //東西黃燈 南北紅燈</p><p>　　void led_war(); //全燈</p><p>　　uchar num,num1,num2,// //1南北 2東西 </p><p>　　shi1,ge1,

29、shi2,ge2, value1,value2,//南北 綠燈時(shí)間 黃燈時(shí)間 </p><p>　　value3,value4,//東西 綠燈時(shí)間 黃燈時(shí)間 </p><p>　　count1,count2,flag1,flag2; //南北標(biāo)記 東西標(biāo)記</p><p>　　sbit R1=P1^0;</p><p>　　sbit Y1=P

30、1^1;</p><p>　　sbit G1=P1^2;</p><p>　　sbit R2=P1^3;</p><p>　　sbit Y2=P1^4;</p><p>　　sbit G2=P1^5;</p><p>　　void main() </p><p><b>　　{ &

31、lt;/b></p><p><b>　　P1=0x00;</b></p><p>　　TMOD=0x01; </p><p>　　TH0=(65536-50000)/256; </p><p>　　TL0=(65536-50000)%256; </p><p>　　EA=1; ET0=1;

32、 TR0=1; /*初狀態(tài)*/</p><p>　　EX0=1;IT0=1;IE0=0;PX0=1; //外部中斷0掉電報(bào)警</p><p>　　EX1=1;IT1=1;// //外部中斷1特殊情況 </p><p>　　value1=25; //南北 黃綠燈默認(rèn)值 </p><p>　　value2=5; value3=20; //東西 黃

33、綠燈默認(rèn)值 </p><p>　　value4=5; num1=value1; //南北數(shù)碼管先綠燈時(shí)間 </p><p>　　num2=value2+value1;//東西紅燈時(shí)間 </p><p>　　shi1=num1/10; </p><p>　　ge1=num1%10; </p><p>　　shi2=num

34、2/10; </p><p>　　ge2=num2%10; </p><p>　　led_werg();//初始狀態(tài):東西紅燈 南北綠燈</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(num==20)

35、 //定時(shí)器1s </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　num=0; num1--; num2--;</p><p>　　traffic(); </p><p>　　shi1=num1/10; ge1=num1%10; shi2=num2/10; ge2=num2%10; </p>

36、<p><b>　　}</b></p><p>　　display(shi1,ge1,shi2,ge2);//調(diào)用數(shù)碼管顯示函數(shù) </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void traffic() //

37、紅綠燈主控制程序 </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(num1==0)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　count1++; </p><p>　　if(count1==1) </p><p

38、><b>　　{</b></p><p>　　led_wery();//東西紅燈 南北黃燈 </p><p>　　num1=value2; </p><p><b>　　} </b></p><p>　　if(count1==2)</p><p><b>　　

39、{ </b></p><p>　　num1=value3+value4;//東西綠燈 南北紅燈 </p><p>　　led_nsrg();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(count1==3)</p><p><b>　　{</b&g

40、t;</p><p>　　led_nsry();// 東西黃燈 南北紅燈 </p><p>　　num1=value4; count1=0;</p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　if(num2==0)&

41、lt;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　count2++; </p><p>　　if(count2==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　led_nsrg();//東西綠燈 南北紅燈 </p><p&

42、gt;　　num2=value3; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(count2==2)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　led_nsry();//東西黃燈 南北紅燈 </p><p>　　num2=value4

43、;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(count2==3)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　led_werg();</p><p>　　num2=value1+value2; //東西紅燈 南北綠燈 </p&g

44、t;<p>　　num1=value1; count2=0; </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void display(uchar shi1,uchar

45、ge1,uchar shi2,uchar ge2) //數(shù)碼管顯示子函數(shù) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　uchar temp; temp=P0; P0=0x01; P2=table[shi1];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p>

46、;　　P0=0x02; P2=table[ge1]; </p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P0=0x04;</b></p><p>　　P2=table[shi2]; </p><p><b>　　delay(5);</b>&l

47、t;/p><p><b>　　P0=0x08; </b></p><p>　　P2=table[ge2]; </p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void delay(uint

48、x)//延時(shí)子函數(shù) </p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　uint i,j;</b></p><p>　　for(i=x;i>0;i--)</p><p>　　for(j=110;j>0;j--);</p><p><b&g

49、t;　　} </b></p><p>　　void T0_time() interrupt 1 //定時(shí)器T0 中斷子程序 </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　TH0=(65536-50000)/256; </p><p>　　TL0=(65536-50000)%256; <

50、/p><p><b>　　num++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void int0() interrupt 0</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　while(1)<

51、/b></p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　K1=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void int1()

52、interrupt 2</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　led_war(); //全燈</p><p><b>　　P

53、0=0x0f;</b></p><p><b>　　P2=0x00;</b></p><p><b>　　war=1;</b></p><p><b>　　IE1=0;</b></p><p><b>　　}</b></p>&l

54、t;p><b>　　}</b></p><p>　　void led_werg() //東西紅燈 南北綠燈</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　R1=0;</b></p><p><b>　　Y1=0;</b>&l

55、t;/p><p><b>　　G1=1;</b></p><p><b>　　R2=1;</b></p><p><b>　　Y2=0;</b></p><p><b>　　G2=0;</b></p><p><b>　　}&

56、lt;/b></p><p>　　void led_wery() //東西紅燈 南北黃燈</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　R1=0;</b></p><p><b>　　Y1=1;</b></p><p>&

57、lt;b>　　G1=0;</b></p><p><b>　　R2=1;</b></p><p><b>　　Y2=0;</b></p><p><b>　　G2=0;</b></p><p><b>　　}</b></p>

58、<p>　　void led_nsrg() //東西綠燈 南北紅燈</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　R1=1;</b></p><p><b>　　Y1=0;</b></p><p><b>　　G1=0;</

59、b></p><p><b>　　R2=0;</b></p><p><b>　　Y2=0;</b></p><p><b>　　G2=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void led

60、_nsry() //東西黃燈 南北紅燈</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　R1=1;</b></p><p><b>　　Y1=0;</b></p><p><b>　　G1=0;</b></p><

61、;p><b>　　R2=0;</b></p><p><b>　　Y2=1;</b></p><p><b>　　G2=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void led_war() //全燈</p&

62、gt;<p><b>　　{</b></p><p><b>　　R1=1;</b></p><p><b>　　Y1=0;</b></p><p><b>　　G1=0;</b></p><p><b>　　R2=1;</b