基于AT89C51单片机的交通灯控制系统设计ppt课件

1、 基于基于AT89C51单片机的单片机的交通灯控制系统设计交通灯控制系统设计1.1 工程概述工程概述1.2 工程要求工程要求1.3 系统设计系统设计1.4 硬件设计硬件设计1.5 软件设计软件设计1.6 系统仿真及调试系统仿真及调试1.1 工程概述工程概述随着微控技术的口益完善和开展，单片机的运用不断走向深随着微控技术的口益完善和开展，单片机的运用不断走向深化。它的运用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。化。它的运用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。它在工业控制、数据采集、智能仪表、机电一体化、家用电它在工业控制、数据采集、智能仪表、机电一体化、家用电器等领域得到广泛的运用，极大地提

2、高了这些领域的技术程器等领域得到广泛的运用，极大地提高了这些领域的技术程度和自动化控制。同时，伴随着我国经济的高速开展，私家度和自动化控制。同时，伴随着我国经济的高速开展，私家车、公交车的添加，无疑会给我国的道路交通系统带来繁重车、公交车的添加，无疑会给我国的道路交通系统带来繁重的压力，很多大城市都不同程度地遭到交通堵塞问题的困扰。的压力，很多大城市都不同程度地遭到交通堵塞问题的困扰。下面以下面以AT89 C51单片机为中心，设计出以人性化、智能化为单片机为中心，设计出以人性化、智能化为目的的交通灯控制系统。目的的交通灯控制系统。本工程主要从单片机运用上来实现十字路口交通灯智能化的本工程主要从

3、单片机运用上来实现十字路口交通灯智能化的管理，用来控制过往车辆的正常化运作。管理，用来控制过往车辆的正常化运作。前往1.2 工程要求工程要求用用AT89C51单片机控制一个交通灯系统，晶振采用单片机控制一个交通灯系统，晶振采用12 MHz。设设A车道与车道与B车道交叉组成十字路口，车道交叉组成十字路口，A车道是主干道，车道是主干道，B为为支道。设计要求如下支道。设计要求如下:(1)用发光二极管模拟交通讯号灯用发光二极管模拟交通讯号灯;(2)正常情况下，正常情况下，A, B两车道轮番放行，两车道轮番放行，A车道放行车道放行50 s，另有，另有5s用于警告用于警告;东西南北车道放行东西南北车道放行

4、30 s，另有，另有5s用于警告用于警告;(3)在交通忙碌时，交通讯号灯控制系统应有手控开关，可人在交通忙碌时，交通讯号灯控制系统应有手控开关，可人为地改动信号灯的形状，以缓解交通拥堵情况。在为地改动信号灯的形状，以缓解交通拥堵情况。在B车道放车道放行期间，假设行期间，假设A车道有车而车道有车而B车道无车，按下模拟开关车道无车，按下模拟开关K1使使A车道放行车道放行15s;在在A车道放行期间，假设车道放行期间，假设B车道有车而车道有车而A车道无车道无车，按下模拟开关车，按下模拟开关K2使使B车道放行车道放行15s。(4)有紧急车辆经过时，按下开关有紧急车辆经过时，按下开关K3使使A, B车道均

5、为红灯，制车道均为红灯，制止通行止通行20s。前往1.3 系统设计系统设计交通灯控制系统主要控制交通灯控制系统主要控制A, B两车道的交通，以两车道的交通，以AT89C51单单片机为中心芯片，经过控制三色片机为中心芯片，经过控制三色LED灯的亮灭来控制各车道灯的亮灭来控制各车道的通行的通行;另外经过另外经过3个按键来模拟各车道有无车辆的情况和有个按键来模拟各车道有无车辆的情况和有紧急车辆的情况。根据设计要求，制定总体设计思想如下紧急车辆的情况。根据设计要求，制定总体设计思想如下:正常情况下运转主程序，采用正常情况下运转主程序，采用0. 5s延时子程序的反复调用来延时子程序的反复调用来实现各种定

6、实现各种定 时时间。时时间。一个车道有车而另一个车道无车时，采用外部中断一个车道有车而另一个车道无车时，采用外部中断1执行中断执行中断效力程序，并设置该中断为低优先级中断。效力程序，并设置该中断为低优先级中断。有紧急车辆经过时，采用外部中断有紧急车辆经过时，采用外部中断0执行中断效力程序，并设执行中断效力程序，并设置该中断为高优先级中断，实现二级中断嵌套。置该中断为高优先级中断，实现二级中断嵌套。下一页前往1.3 系统设计系统设计1.3.1框图设计框图设计基于基于AT89C51单片机的交通讯号控制系统单片机的交通讯号控制系统由电源电路、单片机主控电路、按键控制由电源电路、单片机主控电路、按键控

7、制电路和道路显示电路几部分组成，框图如电路和道路显示电路几部分组成，框图如图图1.1所示。所示。1.3.2知识点知识点经过学习和查阅资料，本工程需掌握和了经过学习和查阅资料，本工程需掌握和了解如下知识解如下知识:+5 V电源原理及设计。电源原理及设计。(见附录见附录A)单片机复位电路任务原理及设计。单片机复位电路任务原理及设计。单片机晶振电路任务原理及设计。单片机晶振电路任务原理及设计。上一页 下一页前往1.3 系统设计系统设计按键电路任务原理及设计。按键电路任务原理及设计。驱动电路驱动电路74 LS07的特性及运用。的特性及运用。LED的特性及运用。的特性及运用。AT89C51单片机引脚。单

8、片机引脚。单片机汇编言语及程序设计。单片机汇编言语及程序设计。上一页前往1.4 硬件设计硬件设计用用12只发光二极管模拟交通讯号灯，以只发光二极管模拟交通讯号灯，以AT89 C51单片机的单片机的P0控制这控制这12只发光二极管，由于单片机带负载的才干有限，因只发光二极管，由于单片机带负载的才干有限，因此，在此，在P0口与发光二极管之间用口与发光二极管之间用74 L507作驱动电路，作驱动电路，P0口口输出低电平常，信号灯亮输出低电平常，信号灯亮;输出高电平常，信号灯灭。在正常输出高电平常，信号灯灭。在正常情况和交通忙碌时，情况和交通忙碌时，A, B两车道的两车道的6只信号灯的控制形状有只信号

9、灯的控制形状有5种方式，即种方式，即P0口控制功能及相应控制码如表口控制功能及相应控制码如表1.1所示。分别以所示。分别以按键按键K1, K2模拟模拟A,B车道的车辆检测信号，开关车道的车辆检测信号，开关K1按下时，按下时，A车道放行车道放行;开关开关K2按下时，按下时，B车道放行车道放行;开关开关K1和和K2的控制的控制信号经异或取反后，产生中断恳求信号信号经异或取反后，产生中断恳求信号(低电平有效低电平有效)，经过，经过外部中断外部中断1向向CPU发出中断恳求发出中断恳求;因此产生外部中断因此产生外部中断1中断的条中断的条件应是件应是: ，可用集成块，可用集成块74 LS266(如无如无7

10、4LS266，可用可用74LS86与与74 LS04组合替代组合替代)来实现。来实现。下一页前往1.4 硬件设计硬件设计采用中断加查询扩展法，可以判别出要求放行的是采用中断加查询扩展法，可以判别出要求放行的是A车道车道(按按下开关下开关K1)还是还是B车道车道(按下开关按下开关K2)以按键以按键K3模拟紧急车辆经过开关，当模拟紧急车辆经过开关，当K3为高电平常属正常情为高电平常属正常情况，当况，当K3为低电平常，属紧急车辆经过的情况，直接将为低电平常，属紧急车辆经过的情况，直接将K0信信号接至号接至 ( P3. 2)脚即可实现中断脚即可实现中断0中断。中断。综上所述，可设计出基于综上所述，可设

11、计出基于AT89 C51单片机控制交通讯号灯模单片机控制交通讯号灯模拟控制系统的电路图如图拟控制系统的电路图如图1.2所示。所示。1.4.2元件清单元件清单基于基于AT89C51单片机的交通讯号灯控制系统元件清单如表单片机的交通讯号灯控制系统元件清单如表1.2所示。所示。上一页前往1.5 软件设计软件设计主程序采用查询方式定时，由主程序采用查询方式定时，由R2存放器调用存放器调用0.5s延时子程序延时子程序的次数，从而获取交通灯的各种时间。子程序采用定时器的次数，从而获取交通灯的各种时间。子程序采用定时器1方方式式1查询定时，定时器定时查询定时，定时器定时50ms，R3存放器确定存放器确定50

12、 ms循环循环10次，从而获得次，从而获得0.5 s的延时时间。的延时时间。有车车道放行的中断效力程序首先要维护现场，因需求用到有车车道放行的中断效力程序首先要维护现场，因需求用到延时子程序和延时子程序和P0口，故需维护的存放器有口，故需维护的存放器有R3 , P0 , TH1和和TL1，维护现场时还需关中断，以防止高优先级中断，维护现场时还需关中断，以防止高优先级中断(紧急车紧急车辆经过产生的中断辆经过产生的中断)出现导致程序混乱。出现导致程序混乱。开中断，由软件查询开中断，由软件查询P3.0和和P3.1口，判别哪一车道，再根据口，判别哪一车道，再根据查询情况执行相应的效力。待交通灯信号出现

13、后，坚持查询情况执行相应的效力。待交通灯信号出现后，坚持15s的的延时，然后，关中断，恢复现场，再开中断，前往主程序。延时，然后，关中断，恢复现场，再开中断，前往主程序。下一页前往1.5 软件设计软件设计紧急车辆出现时的中断效力程序也需求维护现场，但无须关紧急车辆出现时的中断效力程序也需求维护现场，但无须关中断中断(因其为高优先级中断因其为高优先级中断)，然后执行相应的效力，待交通，然后执行相应的效力，待交通灯信号出现后延时灯信号出现后延时20 s，确保紧急车辆经过交叉路口，然后，确保紧急车辆经过交叉路口，然后，恢复现场，前往程序。恢复现场，前往程序。1.5.1程序流程图程序流程图交通讯号灯模

14、拟控制系统程序流程图如图交通讯号灯模拟控制系统程序流程图如图1.3所示。所示。1.5.2程序清单程序清单交通灯信号灯模拟控制系统程序清单如下交通灯信号灯模拟控制系统程序清单如下:上一页 下一页前往1.5 软件设计软件设计上一页 下一页前往1.5 软件设计软件设计上一页 下一页前往1.5 软件设计软件设计上一页 下一页前往1.5 软件设计软件设计上一页 下一页前往1.5 软件设计软件设计上一页 下一页前往1.5 软件设计软件设计上一页前往1.6 系统仿真及调试系统仿真及调试基于基于AT89 C51单片机的交通讯号灯控制系统仿真过程参考附单片机的交通讯号灯控制系统仿真过程参考附录录C。交通讯号与控

15、制形状仿真结果如图。交通讯号与控制形状仿真结果如图1.4、图、图1.5、图、图1.6、图图1.7，图，图8. 8所示。所示。单片机系统的硬件调试和软件调试是不能分开的，许多硬件单片机系统的硬件调试和软件调试是不能分开的，许多硬件错误是在软件调试过程中被发现和纠正的。但通常是先排除错误是在软件调试过程中被发现和纠正的。但通常是先排除明显的硬件缺点以后，再和软件结合起来调试以进一步排除明显的硬件缺点以后，再和软件结合起来调试以进一步排除缺点。可见硬件的调试是根底，假设硬件调试不经过，软件缺点。可见硬件的调试是根底，假设硬件调试不经过，软件设计那么无从谈起。设计那么无从谈起。硬件的调试主要是把电路各

16、种参数调整到符合设计要求。先硬件的调试主要是把电路各种参数调整到符合设计要求。先排除硬件电路缺点，包括设计性错误和公益性缺点。普通原排除硬件电路缺点，包括设计性错误和公益性缺点。普通原那么是先静态后动态。那么是先静态后动态。下一页前往1.6 系统仿真及调试系统仿真及调试利用万用表或逻辑测试仪器，检查电路中的各器件以及引脚利用万用表或逻辑测试仪器，检查电路中的各器件以及引脚能否衔接正确，能否有短路缺点。能否衔接正确，能否有短路缺点。先要将单片机先要将单片机AT89 S51芯片取下，对电路板进展通电检查，芯片取下，对电路板进展通电检查，经过观察看能否有异常，然后用万用表测试各电源电压，这经过观察看

17、能否有异常，然后用万用表测试各电源电压，这些都没有问题后，接上仿真机进展联机调试察看各接口线路些都没有问题后，接上仿真机进展联机调试察看各接口线路能否正常。能否正常。单片机单片机AT89 S51是系统的中心，利用万用表检测单片机电源是系统的中心，利用万用表检测单片机电源Vcc能否为能否为(40脚脚)+5 V、晶振能否正常任务、晶振能否正常任务(可用示波器测试，可用示波器测试，也可以用万用表检测，两引脚电压普通为也可以用万用表检测，两引脚电压普通为1.82.3V)、复位引、复位引脚脚RST(复位时为高电平，单片机任务时为低电平复位时为高电平，单片机任务时为低电平)、EA能否能否为为+5V(高电平高电平)，这样一来单片机就能任务了，再结合电路图，这样一来单片机就能任务了，再结合电路图，检测缺点就很容易了。检测缺点就很容易了。上一页前往 图图1.1 基于基于AT89C51单片机的交通单片机的交通讯号灯控制系统框图讯号灯控制系统框图前往 表表1.1 交