交通灯控制系统的设计—课程设计

1、 单片机课程设计报告书课题名称交通灯控制系统的设计姓 名学 号院、系、部物理与电子科学系专 业应用电子技术指导教师2013年11月20日一、设计任务及要求：设计任务：1、在T字路口共有三组红黄绿灯和三个计时显示系统，计时系统由2位数码管组成，用于显示红绿灯点亮的时间。2、绿灯倒计时20秒、黄灯倒计时3秒，均不需要闪烁。要 求： 首先进行预设计，根据设计的任务要求，先确定设计的硬件电路方案，然后进行硬件电路的初步设计，在计算机上画出硬件电路图，在老师的指导下进行修正硬件电路图，并对所涉及的参数进行计算。在确定硬件的基础上，要进行软件的总体设计，包括软件主流程的设计以及各子程序的设计，同时，要写出

2、详细的操作说明，如时间的调整方法，显示窗口的时间切换等，以配合软件的设计。然后进入硬件的调试及编程工作，设计组内的同学可根据任务分工，有调试硬件各功能模块的，如键盘子程序、显示子程序等，有进行整体程序的编制的，各模块的编制过程中要注意资源的衔接。最后进入联机调试，联机调试的原则也要采用分步走的原则，各个功能模块要逐步套入，通过一个再增加一项功能，从而达到设计的总体要求，不要上来编制个最大的程序，最后无法查找错误！最后写出设计报告。 指导教师签名： 年 月 日 二、指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日 三、成绩 指导教师签名： 年 月 日 目录一、 绪 言2二、 方案比较与论证22.1 系

3、统整体流程图22.2 丁字路口交通灯控制系统方案论证32.3 单片机的选择方案论证42.4 显示模块的选择方案论证5三、硬件电路设计53.1 交通灯控制电路图5四、程序流程图6五、 电子密码锁控制器仿真65.1 Keil调试65.2 Proteus调试7六、结束语7七、参考文献7附录1 系统电路原理图8附录2 部分源程序8一、绪 言 社会发展迅速,交通问题逐渐成为一个非常重要的问题,而路口的红绿灯是交通法规的无声命令，是司机和行人的行为准则。路口的交通红绿灯控制是保证交通安全和道路畅通的关键。 当前，国内大多数城市正在采用“自动”红绿交通灯，它具有固定的“红灯绿灯”转换间隔，并自动切换。它们一

4、般由“通行与禁止时间控制显示、红黄绿三色信号灯和方向指示灯”三部分组成。 本次课程设计为模拟丁字路口的交通灯,控制三个方向的车辆通行与停止。二、方案比较与论证2.1 系统整体流程图2.2 丁字路口交通灯控制系统方案论证车辆运行可分为以下两种情况:一、1，2方向绿灯-黄灯时，3号路红灯。二、3方向绿灯-黄灯时，1,2方向红灯。晶振电路 外部振荡电路单片机必须在AT89C52的驱动下才能工作，在单片机内部有一个时钟振荡电路，只需要外接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元。外部震荡电路如图所示：复位电路单片机外部中断和内部中断并存，它有硬件复位端RST，只要输入持续4个机器周期的

5、高电平既可实现复位。硬件复位后的各状态可知寄存器和存储器的值都恢复到了初始值，应该为本设计功能中有倒计时时间的记忆功能，所以不能对单片机进行硬件复位，只能使用软复位。软复位实际上就是当程序执行完毕之后，将程序指针通过一条跳转指令让它跳转到程。复位电路虽然简单，但其作用非常重要。一个单片机系统能否正常运行，首先要检查是否复位成功。此复位电路直接接在AT89C52的RST端口上，RST引脚是复位信号的输出端，复位信号是高电平有效，因为使用的是12M晶振，其有效时间应持续24个振荡周期（即两个机器周期）以上。具体设计如图所示：交通灯主控芯片的端口分配P1、P2端口为交通灯灯泡输出电路，P1.0P1.

6、7、P2.0、P2.1为交通灯车道红绿灯，P3.2、P3.3分别接两个中断开关。端口的分配如表所示：原件名对应端口复位开关RST晶振电路XTAL1和XTAL21号车道P1.6-P2.12号车道P1.0-P1.23号车道P1.3-P1.51-2车道数码管P0.0-P0.63车道数码管P0.0-P0.62.3 单片机的选择方案论证方案一：采用可编程逻辑期间CPLD作为控制器。CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速

7、度的要求也不是非常高，且从使用及经济的角度考虑我们放弃了此方案。方案二：采用Atmel公司的AT89S52单片机作为控制器。AT89S52是一个低功耗，高性能的51内核的CMOS 8位单片机，片内含8k空间的可反复擦些1000次的Flash只读存储器，具有256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个IO口，2个16位可编程定时计数器。综合考虑，选择方案二，采用Atmel公司的AT89S52单片机作为控制器。2.4 显示模块的选择方案论证方案一：采用带字库LCD模块显示。能显示复杂的信息，具有质量轻，体积小，功耗低，指令功能强，接口简单，可靠性强等优点，显示内容丰富，图形美观，易于人

8、机交流。但是价格昂贵。方案二：采用LED灯显示。成本低、易操作，对于简单的电路可以选用此方案。选用方案二，显示所需信息。三、硬件电路设计3.1 交通灯控制电路图3.5 主要元器件选择主要元器件选用型号和数量如表2-1所示：表2-1 主要元器件清单序号材料名称规格型号数量元件代号1单片机AT89C511U12晶振12MHz1X13电容22PF2C1、C24数码管MPX82DS1、DS25排阻1k2RP16中断开关SPST-21SW-PB开始四、程序流程图 一二号路绿灯亮三号路红灯亮一二号路黄灯亮三号路绿灯亮一二号路红灯亮三号路黄灯亮5、 电子密码锁控制器仿真 在完成了交通灯控制系统硬件设计和软件

9、设计以后，便进入系统的调试阶段。系统的调试步骤和方法基本上是相同的，但具体细节和所采用的开发系统以及用户系统选用的单片机型号有关，如可选用Keil软件进行软件调试，用Proteus软件完成硬件调试。5.1 Keil调试5.2 Proteus调试 六、结束语 通过这次课程设计，使我得到了一次用专业知识和专业技能去分析问题、解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及用c语言设计程序的思路技巧等方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。七、参考文献【1】 张迎新.单片机初级教程【M】.北京：北京航空航天大学出版社，2006.【2】 冯志强.A

10、ltium Designer8.0中文版电路设计【M】.北京：清华大学出版社，2009.【3】 杨素行.模拟电子技术基础简明教程（第三版）【M】.北京：高等教育出版社，2006.【4】 余孟尝.数字电子技术基础简明教程（第三版）【M】.北京：高等教育出版社，2006.【5】 程鹏.自动控制原理（第二版)【M】.北京：高等教育出版社，2006.【6】 王化祥，张淑英.传感器原理及应用(第三版)【M】.天津：天津大学出版社，2007.【7】 邱关源，罗先觉.电路（第五版）【M】.北京：高等教育出版社，2006.【8】 王明泉.信号与系统【M】.北京：科学出版社，2008.附录1 系统电路原理图附录

11、2 部分源程序P1.0/P1.1/P1.2分别控制主干道的红、黄、绿灯1.3/P1.4/P1.5分别控制次干道的红、黄、绿灯1.6/P1.7驱动光电耦合器/P1.7为干道红灯亮输出0一二号路 绿灯亮20秒，黄灯亮3秒，计23秒；三号路 绿灯亮20秒，黄灯亮3秒，计23秒；$INCLUDE(C8051F020.inc)ORG 0000HSJMP STARTORG 0BH ;T0中断入口ORG 30HSTART:MOV SP,#46HMOV A,#0FFHMOV P1,AMOV A,#0MOV P0,AMOV P2,AMOV P3,AMOV A,#0MOV B,#0MOV TMOD,#11HMOV

12、 TL0,#0B0HMOV TH0,#3CHSETB EASETB ET0SETB TR0START1:NOPNOPMOV 0A6H,#01EH ;看门狗MOV 0A6H,#0E1H ;看门狗MOV A,#BMOV P1,A ;双方向黄灯亮3秒BK1: MOV 0A6H,#01EH ;看门狗MOV 0A6H,#0E1H ;看门狗MOV A,B ;NOPNOPCJNE A,#3,BK1 ;MOV B,A ;MSNOPNOPCJNE A,#19,BK1MOV A,#BMOV P1,A ;主干道绿灯亮、次干道红亮MOV A,#0MOV B,#0BK2: MOV 0A6H,#01EH ;看门狗MOV

13、0A6H,#0E1H ;看门狗MOV A,BNOP NOPCJNE A,#41,BK2 ;CPL P1.2MOV R0,#8 ;BK3: MOV 0A6H,#01EH ;看门狗MOV 0A6H,#0E1H ;看门狗MOV B,ANOP NOPCJNE A,#10,BK3CPL P1.2MOV A,#0DJNZ R0,BK3MOV A,#BMOV P1,A ;双方向黄灯亮3秒MOV A,#0MOV B,#0BK4: MOV 0A6H,#01EH ;看门狗MOV 0A6H,#0E1H ;看门狗MOV A,BNOPNOPCJNE A,#3,BK4 ;MOV B,ANOPNOPCJNE A,#19,BK4MOV A,#BMOV P1,A ;主干道红灯亮、次干绿道亮MOV A,#0MOV B,#0BK5: MOV 0A6H,#01EH ;看门狗MOV 0A6H,#0E1H ;看门狗MOV A,BNOPNOPCJNE A,#27,BK5CPL P1.5MOV R0,#8 ;BK6: MOV 0A6H,#01EH ;看门狗MOV 0A6H,#0E1H ;看门狗MOV B,ANOPNOPCJNE A,#10,BK6CPL P1.5MOV A