基于单片机的交通灯_正文

邵阳学院课程设计 论文 1 1 前言 为了使交通正常运行 在十字路口用交通灯控制东西南北每个方向的车辆 通行 以红绿灯指示车辆是否通行 并且同时使用计时牌显示各个路口通行或 等待的剩余时间 假设南北方向车流量较大 设置通行时间为 37S 而东西方向 相对交通压力较小 正常通行时间为 32S 当等待和通行两种状态相互转换时 将有 5S 的等待提示时间 当有紧急情况发生 如在特种车辆如 119 120 通过 路口时 系统可自动转为特种车辆放行 其他车辆禁止通行的状态 并且在 10S 后系统自动恢复正常管理 此设计以单片机为控制核心 实现了硬件电路 的设计 程序设计 并能够在 PROTEUS 平台实现仿真 同时采用 PROTEL 制 作 PCB 板 2 2 方案设计方案设计 2 1 设计任务 1 实现交通灯的循环显示 2 显示正常情况下的红 黄 绿灯所亮的剩余时间和特殊情况下计时 牌显示 AA 3 编写程序代码 程序分析与调试 4 实验电路设计 并在 PROTEUS 平台实现仿真 5 用 PROTEL 进行 PCB 板制作 2 2 工程方案 此方案可根据以下流程来实行 在 WINDOWS2000 XP 系统中操作 用 C 语言或汇编语言实现程序设计 画出交通灯的流程图 具体分析系统各个模块 用相应函数调用的实现 用 PROTEUS 电子设计软件来绘制电路原理图 然后 在 PROTEUS 仿真软件中进行编译仿真 接下来使用 PROTEL 制作 PCB 布线 图 最后进行仿真结果分析 以及此次课程设计总结 3 电路设计 3 1 电路原理图 该电路图主要由 AT89C51 单片机 红绿灯显示部分 数字显示部分 晶振 电路 中断部分以及若干电阻组成 其中 AT89C51 单片机作为控制核心 控制 邵阳学院课程设计 论文 2 整个交通灯系统 红绿灯显示部分选择三个相同规格的交通灯 由 P1 口引出总 线连接红绿灯各相对应接口 由单片机的电平信号控制红绿灯显示 从而实现 对各路口通车与否的控制 数码管显示电路采用两位 LED 共阳数码管以动态扫 描方式对剩余时间进行显示 把数码管的数据输入端的脚按 A B C D E F G 的顺序分别接在 P0 0 P0 6 的口上 由于等待时间相同 数码管采用并联的形式 电路中 P0 端口作为通用 I O 接口使用 漏极处于开路 状态 所以接了 100 欧姆的上拉电阻 这样便可实现对各路口等待时间的显示 在 P3 2 引脚接入一自动复位按钮 当发生突发状况时按下此按钮系统就转化到 紧急处理情况 这时便可实现系统 10S 对特种车辆自动方行 晶振电路部分接 入了两个 33pf 的电容和 12M 晶振给单片机提供工作信号脉冲 电路原理图 邵阳学院课程设计 论文 3 4 程序设计 4 1 程序流程设计 开始 初始化 南北绿东西红 延时32S 延时10S 南北东西黄灯 南北红东西绿 延时37S 南北东西黄灯 延时10S 关中断 保护现场 将30H的值分高低位存放 分别将数据送往P1口 恢复现场 两位数是否送完 返回 Y N 1 主程序 2 显示中断 邵阳学院课程设计 论文 4 关中断 保护现场 是否到1S 定时器重新赋值 恢复现场 开中断 Y 返回 N 关中断 标志位置1 开中断 返回 保护现场 东西南北皆为红灯 是否延时到10S 返回 Y N 4 外部中断 3 定时中断 5 HELP 子程序 邵阳学院课程设计 论文 5 4 2 程序源代码分析和设计 1 程序初始化 开放各部分的中断 ORG 0000H AJMP START ORG 0003H AJMP INT ORG 000BH AJMP XSZD ORG 001BH AJMP DSZD ORG 0030H 2 给中断安排好初值 立即打开中断 并设置好外部中断形式 MOV TMOD 11H MOV TH0 0D8H MOV TL0 0F0H MOV TH1 03CH MOV TL1 0B0H MOV IE 10001011B SETB IT0 SETB TR0 SETB TR1 3 对于紧急情况的处理 使用中断 INT 和 HELP 来控制 为了保护现场 先把用到相关的寄存器入栈 INT CLR EA PUSH ACC PUSH PSW POP PSW 邵阳学院课程设计 论文 6 POP ACC SETB EA HELP MOV 50H R2 MOV 51H P1 MOV R2 50H MOV P1 51H 5 系统仿真 5 1 系统仿真过程 1 南北绿灯 32S 正常情况仿真图 邵阳学院课程设计 论文 7 2 东西绿灯 37S 正常情况仿真图 3 黄灯闪烁 5S 正常情况仿真图 邵阳学院课程设计 论文 8 4 紧急情况 10S 情况仿真图 邵阳学院课程设计 论文 9 5 2 仿真结果分析 通过仿真运行及其结果可知 此次课程设计基本上实现了东西南北方向车 辆通行指示灯 计时牌显示路口剩余时间 正常运行时间为南北 37S 东西 32S 以及如何面对紧急情况的交通灯控制系统 上图 1 2 3 为系统仿真 正常运行的仿真结果图 此时系统正常运行南北通行时间为 37S 东西通行时间 为 32S 当通行与等待状况相互转换时系统会提示有 5S 准备时间 此时整个系 统提示为黄灯闪烁 5S 而 4 为紧急情况的仿真结果图 即在特种车辆如 119 120 通过路口时 系统可通过中断请求自动转为特种车辆放行 也就是仿 真图 4 上的 LED 全部为红灯亮 其他车辆禁止通行的状态 10S 后系统自 动恢复正常管理 6 pcb 板的制作 6 1 PROTEL 仿真软件介绍 Protel99SE是应用于Windows9X 2000 NT操作系统下的EDA设计 软件 采用设计库管理模式 可以进行联网设计 具有很强的数据交换能力和 开放性及3D模拟功能 是一个32位的设计软件 可以完成电路原理图设计 印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作 可以设计32个信号层 16个 电源 地层和16个机加工层 在PCB设计方面 我们先要有正确的原理图设 计 加上 PCB 封装要有 然后加载到PCB设计步骤里 把元件位置大致固定 后进行线路设计 但是经常会修改元件位置 以达到最佳的效果 除了在减小 干扰等方面 还有一个美观的问题 里面也包含有自动布线 如果布线杂乱 可以手动调整 Protel99SE软件可以帮助我们在个人电脑上轻松完成对电路的 构思到电路原理图的搭接 从仿真调试到元件参数的确定 一直到生成所需要 的印制电路版图 并产生制版文件和材料清单 下图是此次课程设计的pcb板 的制作图 6 2 PCB 板的制作过程 1 新建一个 DDB 以及一个 SCH 文件 并且添加常用零件库 2 画系统电路原理图 3 新建立 PCB 文件 在文件内添加自动布线所必需的封装库 4 将已建立的 SCH 文件变成 PCB 板 邵阳学院课程设计 论文 10 5 对 PCB 板进行自动布线 6 对自动布线图进行调整 6 3 PCB 板 邵阳学院课程设计 论文 11 7 总结 本次课程设计我的设计题目是交通灯控制系统 交通灯在日常生活中非常 常见 可以说我对交通灯的功能是比较熟悉的 明确目的是我课程设计迈出的 第一步 此次交通灯的设计进一步加强了我整个电路设计的能力 和对单片机 原理与应用的理解并且对我分析问题 动手实践 以及将学过的知识融会贯通 有很大的促进作用 为以后的专业学习打下了坚实的基础 在进行 PCB 布线图 制作时 我又新学习了 PROTEL 软件的使用 也对 PROTEL 软件的一些功能和 操作有了一定的认识 我想这对我以后的学习一定有不小的帮助 然而在此次 课程设计中也遇到了一些问题 如电路电路图的设计细节问题 控制程序的书 写之类的 尽管大体上制作正确了 可我知道在细节上还有不少问题值得改进 和提高 希望自己在以后的学习与实际操作中 能够引以为鉴 进一步提高自 己的实践能力 完成好任务 提高自己的综合能力 在此次设计中遇到了一些问题 让我明白理论和实践之间还是存在一定的 距离的 而这些问题只能通过多动手 积累经验来解决 在整个过程中有幸得 到一些同学和指导老师刘老师的帮助 当我们在使用学习新的软件或者有什么 难题时多亏了老师的及时相助 而在与同学交流时也让我获益良多 在此我对 老师表示由衷的感谢 感谢您一直以来对我们的帮助 邵阳学院课程设计 论文 12 参考文献 1 张毅坤 单片微型计算机原理及应用 西安电子科技大学出版社 1998 2 余锡存 曹国华 单片机原理及接口技术 M 陕西 西安电子科技大学出版社 2000 3 雷丽文等 微机原理与接口技术 M 北京 电子工业出版社 1997 4 张俊谟 单片机中级教程 原理与应用 M 北京航空和航天出版社 2006 5 邱寄帆 Pretel99SE 印制电路板设计与仿真 M 人民邮电出版社 2006 6 老虎工作室 电路设计与制版 Protel 入门与提高 M 人民邮电出版社 2008 邵阳学院课程设计 论文 13 附录 源程序清单 ORG 0000H 设置主程序入口 AJMP START ORG 0003H 设置紧急处理入口 AJMP INT ORG 000BH 定时中断0入口 AJMP XSZD ORG 001BH 定时中断1入口 AJMP DSZD ORG 0030H START MOV P1 0 初始化 MOV R3 0 MOV TMOD 11H MOV TH0 0D8H 10ms定时 MOV TL0 0F0H MOV TH1 03CH 50ms定时 MOV TL1 0B0H MOV IE 10001011B 开外部中断及定时中断 SETB IT0 脉冲触发方式 SETB TR0 开启定时器0 SETB TR1 开启定时器1 MAIN MOV P1 00100001B 开南北绿灯东西红灯 MOV R2 32 定时32S LOOP MOV 30H R2 MOV A R2 MOV 32H A JNB 00H XY 00H标志位为1 则有紧急情况 ACALL HELP 调用10S救护程序 XY CJNE R2 0 LOOP MOV P1 00010010B 关南北绿灯东西红灯 开黄灯 MOV R2 5 黄灯闪烁5S 邵阳学院课程设计 论文 14 LOOP1 MOV 30H R2 MOV 32H R2 JNB 00H XY1 ACALL HELP XY1 ACALL DELAY1 MOV P1 00010010B ACALL DELAY1 MOV P1 00000000B CJNE R2 0 LOOP1 MOV P1 00001100B 开南北红灯东西绿灯 MOV R2 37 东西绿灯时间为37S LOOP2 MOV 30H R2 MOV A R2 MOV 32H A JNB 00H XY2 ACALL HELP XY2 CJNE R2 0 LOOP2 MOV P1 00010010B 关南北红灯东西绿灯 都开黄灯 MOV R2 5 黄灯闪烁5S LOOP3 MOV 30H R2 MOV 32H R2 JNB 00H XY3 XY3 ACALL HELP ACALL DELAY1 MOV P1 00010010B ACALL DELAY1 MOV P1 00000000B CJNE R2 0 LOOP3 MOV 30H 0 MOV 32H 0 MOV P1 00000000B 邵阳学院课程设计 论文 15 AJMP MAIN DELAY1 MOV 55H 200 延时约0 08S YS MOV 56H 200 DJNZ 56H DJNZ 55H YS RET HELP MOV 50H R2 保护R2 MOV 51H P1 保护P1 MOV P1 0 MOV P1 00100100B 东西南北均开红灯 MOV R2 10 延时10S D1 MOV 30H R2 MOV 32H R2 CJNE R2 0 D1 MOV R2 50H MOV P1 51H MOV 30H 0 MOV 32H 0 CLR 00H 标志位清0 RET INT CLR EA 关中断 PUSH ACC 保护现场 PUSH PSW SETB 00H 设置标志位 POP PSW POP ACC SETB EA RETI XSZD CLR EA CLR TR0 PUSH ACC 邵阳学院课程设计 论文 16 PUSH PSW ACALL BM 将现实秒数分为高地位存放 MOV A 30H JNZ QIN1 为零不显示 MOV 40H 10 MOV 41H 10 QIN1 MOV R0 40H R0指向缓冲区首址 MOV R1 00000001B 首位位选字送R1 LP0 MOV P2 R1 从P2口输出位选码 MOV DPTR TAB MOV A R0 取要显示的数 MOVC A A DPTR MOV P0 A 从P0口输出段选码 ACALL DELAY2 INC R0 指出下一个缓冲单元 MOV A R1 JB ACC 1 EXIT1 判断两位是否显示完 RL A MOV R1 A AJMP LP0 循环显示 EXIT1 MOV TH0 0D8H 重装初值 MOV TL0 0F0H POP PSW 恢复现场 POP ACC SETB TR0 开定时器0 SETB EA 开中断 RETI BM MOV A 30H 将现时秒数分高低位分别存放 MOV B 10 DIV AB MOV 40H B 邵阳学院课程设