單片機交通燈課程設計--基于單片機的交通燈控制設計

1、<p><b>　　專業(yè)課程設計說明書</b></p><p>　　題目： 基于單片機的交通燈控制設計 </p><p>　　院 （系）： 興湘學院 </p><p>　　專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 </p><p>　　學 號：

2、 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　完成日期： 2014年2月28 日 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著生

3、活水平的提高，汽車越來越普及。因此，紅綠燈安裝在各個道口上，也漸漸成為了疏導交通車輛最常見和最有效的手段。信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。本系統(tǒng)采用80C51單片機為中心器件來設計交通燈控制器，實現(xiàn)了實時顯示當前通行剩余時間；按東西道紅燈和南北道綠燈亮22秒后東西道、南北道黃燈閃爍3秒，再東西道綠燈和南北道紅燈亮27秒，之后黃燈閃爍3秒的規(guī)律控制東西和南北方向的交通燈；能手動

4、設置通行方向3種功能。4位數(shù)碼管顯示剩余通行時間，2位顯示東西方向通行剩余時間，2位顯示南北方向通行剩余時間。本系統(tǒng)實用性強、操作簡單、擴展功能強。</p><p>　　關鍵詞：單片機 交通燈 動態(tài)掃描 自動控制 手動設置</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、設計目的 ……………………………

5、……………………4</p><p>　　二、設計任務和要求 …………………………………………………5</p><p>　　三、設計原理分析 …………………………………………………6</p><p>　　四、硬件資源及其分配 …………………………………………………8</p><p>　　五．硬件圖 …………………

6、………………………………11</p><p>　　六、程序框圖 …………………………………………………12</p><p>　　七、程序 …………………………………………………13</p><p>　　八、調(diào)試運行 …………………………………………………17</p><p>　　九、仿真

7、截圖 …………………………………………………18</p><p>　　十、設計心得體會 …………………………………………………20</p><p><b>　　一、設計目的</b></p><p>　　1、通過單片機課程設計，熟練掌握匯編語言的編程方法，將理論聯(lián)系到實踐中去，提高我們的動腦和動手的能力。</p>

8、;<p>　　2、通過交通信號燈控制系統(tǒng)的設計，掌握定時/計數(shù)器及中斷的使用方法，和簡單程序的編寫，最終提高我們的邏輯抽象能力。</p><p><b>　　二、設計任務和要求</b></p><p>　　任務：設計一個能夠控制十二盞交通信號燈的模擬系統(tǒng)</p><p>　　要求：利用單片機的定時器定時，令十字路口的紅綠燈交替點亮

9、和熄滅，并用LED燈顯示倒計時間。1、東西綠燈亮，南北紅燈亮 2、黃燈亮 3、東西紅燈亮，南北綠燈亮 </p><p><b>　　三、設計原理分析</b></p><p>　　圖3-1 設計原理圖</p><p>　　1、首先了解實際交通燈的變化情況和規(guī)律。假設一個十字路口如上圖所以，為東南西北走向。初始狀態(tài)0：為東西綠燈亮，南北紅燈亮

10、；然后轉(zhuǎn)狀態(tài)1：東西綠燈亮黃燈亮，南北紅燈亮黃燈亮；過后轉(zhuǎn)狀態(tài)2：東西紅燈亮，南北綠燈亮；再轉(zhuǎn)狀態(tài)3：東西紅燈亮黃燈亮，南北綠燈亮黃燈亮。一段時間后，又循環(huán)至狀態(tài)0。中間可通過中斷按鈕產(chǎn)生中斷，跳入中斷程序執(zhí)行中斷。</p><p>　　列出交通信號燈的狀態(tài)表如下：（其中，1代表燈亮，0代表燈滅）</p><p>　　表3-1 交通燈狀態(tài)表</p><p>　　2、

11、對于交通信號燈來說，應該有東西南北共四組燈，但由于同一道上的兩組的信號燈的顯示情況是相同的，所以只要用兩組就行了，因此，采用單片機內(nèi)部的I/O口上的P1口中的6個引腳即可來控制6個信號燈。</p><p>　　3、通過編寫程序，實現(xiàn)對發(fā)光二極管的控制，來模擬交通信號燈的管理。每延時一段時間，燈的顯示情況都會按交通燈的顯示規(guī)律進行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。</p><p>　　4、通過延時時間送顯，可以在原

12、有的交通信號燈系統(tǒng)的基礎上，增添其倒計時間的顯示功能，實現(xiàn)其功能的擴展。</p><p>　　5．通過脈沖中斷編寫中斷程序，可實現(xiàn)中斷。</p><p>　　四、硬件資源及其分配</p><p>　　主要用到的硬件：P1口、P3口、LED數(shù)碼管、LED發(fā)光二級管、定時器T0</p><p><b>　　硬件分配：</b>

13、</p><p>　　1、P1口：做為輸出口，與發(fā)光二極管相連接，其狀態(tài)及對應的十六進制值如下：</p><p>　　表4-1 狀態(tài)及對應的十六進制指</p><p>　　2、P3口中的P3.0(RXD)和P3.1(TXD)作特殊用途,數(shù)據(jù)(倒計時時間)從RXD端輸入,TXD端輸出。</p><p>　　3、LED發(fā)光二極管用來顯示燈亮情況。

14、</p><p>　　4、定時/計數(shù)器T0用來產(chǎn)生1秒的定時</p><p>　　5．Led顯示器十位與p0相連接，個位與p2連接用來顯示時間，下面是LED顯示接口及原理。</p><p>　　1 LED是發(fā)光二極管的英文縮寫，LED顯示器是由發(fā)光二極管構(gòu)成的，它在單片機中的應用非常普遍。通常所說的LED顯示器由7個發(fā)光二極管組成，其排列形狀如圖所示。此外，顯示器

15、中還有一個圓點型發(fā)光二極管以dp表示，用于小數(shù)點表示。通過七個發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母以及其它符號。LED顯示中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法:</p><p>　　2 共陽極接法：把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極。使用時公共陽極接+5V。這樣陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管就導通點亮，而輸入高電平的則不亮。</p><p>　　3共陰極接法：把發(fā)光二極管的陰極連

16、在一起構(gòu)成公共陰極。使用時公共陰極接地。這樣陽極端輸入高電平的段發(fā)光二極管就導通點亮，而輸入低電平的則不亮。</p><p>　　4 控制數(shù)碼管驅(qū)動級的控制電路有靜態(tài)式和動態(tài)式兩類：</p><p>　　5 靜態(tài)驅(qū)動：它是指每個數(shù)碼管都要用一個譯碼器譯碼驅(qū)動。</p><p>　　6動態(tài)驅(qū)動：它是所的數(shù)碼管使用一個專門的譯碼驅(qū)動器，使各位數(shù)碼管逐個輪流顯示，它的掃描

17、速度極快，因此顯示效果與靜態(tài)驅(qū)動相同。</p><p>　　7采用動態(tài)數(shù)碼管顯示，可以大幅度地降低硬件成本和電源的功耗，因為某一時刻只有一個數(shù)碼管工作，就是所謂的分時顯示，顯示所需要的硬件電路可分時復用。</p><p>　　共陰極 共陽極 符號和引腳 </p><p>　　如表4-2為共陽極與共

18、陰極的代碼表</p><p>　　表4-3 十六進制數(shù)字形代碼表</p><p><b>　　五．硬件圖</b></p><p><b>　　圖5-1 硬件圖</b></p><p><b>　　六、程序框圖</b></p><p><b>　

19、　1、主程序框圖</b></p><p>　　2. 中斷服務程序框圖</p><p><b>　　七、程序</b></p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#define port1 P0</p><p>　　#define port2

20、P2</p><p>　　sbit green1=P1^0;</p><p>　　sbit red1=P1^1;</p><p>　　sbit yellow1=P1^2;</p><p>　　sbit green2=P1^3;</p><p>　　sbit red2=P1^4;</p><p>

21、　　sbit yellow2=P1^5;</p><p>　　unsigned char flag=0;</p><p>　　unsigned char mun=30;</p><p>　　unsigned char code tab[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07, 0x7 F,0x6F};<

22、/p><p>　　void init_timer0(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD=0x01;</p><p>　　TH0=(65536-50000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p>&

23、lt;p><b>　　ET0=1;</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void display(unsigned ch

24、ar x)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char m,n;</p><p><b>　　m=x/10;</b></p><p><b>　　n=x%10;</b></p><p>　　port1=tab[

25、m];</p><p>　　port2=tab[n];</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void init(void)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1=0x00;</b></p&

26、gt;<p>　　init_timer0();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{init();</b></p><p><b>　　while(1)</b></p>

27、<p><b>　　{ do</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　display(mun);</p><p><b>　　green1=1;</b></p><p><b>　　red1=0;</b></p

28、><p><b>　　green2=0;</b></p><p><b>　　red2=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(mun!=3);</p><p><b>　　do</b>&l

29、t;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(mun==3)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　yellow1=1;</p><p>　　yellow2=1;</p><p><b>　　}&l

30、t;/b></p><p>　　display(mun);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(mun!=0);</p><p>　　if(mun==0)</p><p><b>　　{</b></p><p&g

31、t;<b>　　mun=30;</b></p><p>　　yellow1=0;</p><p>　　yellow2=0;</p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　do</b></p><p><b>　　{&l

32、t;/b></p><p>　　display(mun);</p><p><b>　　green1=0;</b></p><p><b>　　red1=1;</b></p><p><b>　　green2=1;</b></p><p><

33、b>　　red2=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(mun!=3);</p><p><b>　　do</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(m

34、un==3)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　yellow1=1;</p><p>　　yellow2=1;</p><p><b>　　};</b></p><p>　　display(mun);</p><p>　　}

35、while(mun!=0);</p><p>　　if(mun==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　mun=30;</b></p><p>　　yellow1=0;</p><p>　　yellow2=0;</p><

36、;p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void timer(void) interrupt 1 using 1</p><p><b>　　{</b><

37、/p><p>　　TH0=(65536-50000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p><p><b>　　flag++;</b></p><p>　　if(flag==20)</p><p><b>　　{</b></p&

38、gt;<p><b>　　flag=0;</b></p><p><b>　　mun--;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}:</b></p><p><b>　　八、調(diào)試運行</

39、b></p><p>　　1、接硬件圖接線，為了確保東西南北紅黃綠燈能夠?qū)@示，實驗時，對P1口的接線做了調(diào)整。即，P1.0接綠燈,P1.1接黃燈,P1.2接紅燈,P1.3接綠燈,P1.4接黃燈,P1.5接L3紅燈</p><p>　　2、從0100H單元開始連續(xù)運行，觀察六個LED燈是否與交通顯示情況對應，如果有偏差，則單步運行或斷點運行，進行調(diào)試，直至滿足設計要求。</p

40、><p>　　3、調(diào)試完燈的顯示后，從0100H開始連續(xù)運行，觀察數(shù)碼管顯示的是否正常，如果不正常，則運用單步運行或斷點運行進行分析和調(diào)試，直至滿足要求。</p><p>　　4、整體運行，觀察燈顯示和時間顯示是否都符合要求，如果不符合，則再調(diào)試。直至滿足要求。</p><p><b>　　九、仿真截圖</b></p><p&g

41、t;<b>　　圖9-1 仿真截圖</b></p><p><b>　　圖9-2 仿真截圖</b></p><p><b>　　十、設計心得體會</b></p><p>　　單片機課程設計很快就結(jié)束了，在課程設計的這段時間里，我不僅學到了許多新的知識，而且加深了我對以前學習的理論知識的掌握。</

42、p><p>　　以前我們學的東西僅限于課本，對實實在在的應用還比較模糊，這次課程設計有利于同學們學習目的的明確性和主動性。通過這次課程設計，我們知道了哪些東西是應該確實掌握的，在學校里，沒有實實在在的實習，我們總以為學的東西沒太多用，當我們在課程設計過程中了解到我們學的東西是如此重要時，我們學習的積極性有了，目的性提高了。</p><p>　　通過單片機課程設計，我不僅加深了對單片機理論的理解

43、，將理論很好地應用到實際當中去，而且我還學會了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。創(chuàng)新，是要我們學會將理論很好地聯(lián)系實際，并不斷地去開動自己的大腦，從為人類造福的意愿出發(fā)，做自己力所能及的，別人卻沒想到的事。使之不斷地戰(zhàn)勝別人，超越前人。同時，更重要的是，我在這一設計過程中，學會了堅持不懈，不輕易言棄。設計過程，也好比是我們?nèi)祟惓砷L的歷程，常有一些不如意，也許這就是在對我們提出了挑戰(zhàn)，勇敢過，也戰(zhàn)勝了，勝利的鐘聲也就

44、一定會為我們而敲響。</p><p>　　這個設計過程中，我們遇到過許多次失敗的考驗，就比如，自己對實際生活中的交通秩序的不了解給整個設計帶來的困擾，真想要就此罷休，然而，就在想要放棄的那一刻，我們明白了，原來結(jié)果并不那么重要，我們更應該注重的是這一整個過程。于是，我們堅持了下來。當然最終，這個設計很成功，主要體現(xiàn)在，這一整個系統(tǒng)，幾乎沒有課本以外的參考書，程序由我們自己獨立完成，制作的交通燈控制系統(tǒng)程序簡單易讀

45、，結(jié)構(gòu)清楚，最重要的是成本低。在設計一個系統(tǒng)，除了達到所要求的性能指標以外，成本也是很重要的一個指標。成本的高低也決定了產(chǎn)品的適用性。 </p><p>　　在這次單片機課程設計中，我主要負責軟件編寫和仿真的調(diào)試，在這次課程設計中，讓我懂得了團隊協(xié)作重要，在一個工程中一個團隊精神是必不可少，在這里我要感謝老師對我們指導和我們團隊的

46、另外三個同學幫助。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 張毅剛.新編MSC－51單片機應用設計.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2003</p><p>　　[2] 李廣弟.單片機基礎.北京：北京航空航天大學出版社，1992[3] 何立民.MCS—51單片機應用系統(tǒng)設計.北京：北京航空航天大學出版社，199