模拟交通灯单片机课程设计报告书

1、目录第一章 概述 11.1 设计目的 11.2 设计要求 11.3 实用价值与理论意义 2第二章 系统硬件设计 42.1 系统电路设计框图 42. 2 系统主要硬件需求介绍 42. 3 系统电力模块图 52. 4 系统电路图 7第三章 系统软件设计 83.1 在正常情况下交通灯控制程序流程 83.2 源程序清单与注释 9第四章 仿真结果 124.1 正常情况的仿真图 12第五章 课程设计总结 15参考文献 15第一章 概述目前单片机渗透到我们生活的各个领域， 几乎很难找到哪个领域没有单片机 的踪迹。导弹的导航装置， 飞机上各种仪表的控制， 计算机的网络通讯与数据传 输，工业自动化过程的实时控制

2、和数据处理，广泛使用的各种智能 IC 卡，民用 豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩 具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智 能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用必须重视。伴随着社会的发展以及人类生活水平的提高， 汽车数量在逐年递增， 交通问 题不得不引起人们的重视。早在 1858 年，英国伦敦在主要街头安装了以燃煤气 为光源的红蓝两色的机械扳手式信号灯， 用以指挥马车通行。 这是世界上最早的 交通信号灯。信号灯的出现，是交通得以有效管制，对于疏导交通流量，提高道 路通行能力， 减少交通事故有明显效果。 近年来随着

3、科技的飞速发展， 单片机的 应用正在不断深入， 同时带动传统控制检测技术日益更新。 在实时监测和自动控 制的单片机应用系统中， 单片机往往作为一个核心部件来使用， 紧单片机方面知 识是不够的，还应根据具体结构软硬件结合，加以完善。目前交通灯的问题日益突出， 单单依靠人力来指挥交通已经不可行了， 所以， 设计单片机来完成这个需求就显得越加迫切了。 本设计的意义在于通过具体控制 系统的设计， 掌握微机控制系统设计的一般方法和处理问题的思路， 特别是一些 常用的技术手段。使大家能在实践教学环节中，积累设计经验，开阔思维空间， 全面提高个人的综合能力。1.1 设计目的通过对模拟交通灯控制系统的制作，掌

4、握定时器应用。1.2 设计要求利用AT89S51单片机控制交通灯，实现三种情况下的控制：正常情况下双方向轮流点亮交通灯，如表所示。东西方向（简称A方 向）南北方向（简称B方向）状态说明红灯黄灯绿灯红灯黄灯绿灯灭灭亮亮灭灭A方向通行，B方向禁行灭灭闪烁亮灭灭A方向警告，B方向禁行灭亮灭亮灭灭A方向警告，B方向禁行亮灭灭灭灭亮A方向禁行，B方向通行亮灭灭灭灭闪烁A方向禁行，B方向警告亮灭灭灭亮灭A方向禁行，B方向警告1.3实用价值与理论意义随着我国城市现代化进程的不断推进，交通问题是影响我国社会经济发展的 一个大问题，而城市道路交通问题的核心就是对十字交叉路口交通信号的控制。 因此，国外一些发达国

5、家把城市交通信号控制研究的重点放在城市交通干线和区 域的控制上，可是控制效果并不明显。人们对十字路口交通信号的控制方法大致 有如下两种方式：其一是建立城市交通流的数学模型， 提出优化算法，但由于十 字路口不同时刻车辆的流量是复杂的、 随机的和不确定的，所以数学模型难以建 立，控制策略中的最优目标也很难实现，且算法复杂、计算量大，实践证明控制 效果不理想，实时性较差；二是根据模糊控制的方法，根据十字路口交通的车辆 数确定某一相位的绿灯初始时间和绿灯延长时间，对交通灯的控制实现了一定的模糊化，但是在控制过程中相位转换的顺序不变，因而面对我国城市如此复杂的交通系统，难以保证其灵活性和实时性。因此，结

6、合我国城市道路交通的实际情 况,开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统是当前的主要任务，以最大限度地减少了十字路口的车辆平均延误时间，提高了路口通行能力，从而达到缓解交通拥挤的目的。本次设计的模拟交通灯控制系统是以 MCS-51系列AT89C5仲片机为核心， 通过Proteus professional软件进行模拟仿真，完成了交通灯控制系统的基本功能，东西南北四个方向各有红绿黄三只发光二极管，由发光二极管显示红绿黄灯，并且通过按键来实现紧急情况和特殊情况的处理。从而，完成了对十字路口 交通运行状态的智能模拟。该系统具有运行可靠，成本低，操作方便，适用性强 的特点，可以得到广泛应用。第二

7、章系统硬件设计2.1系统电路设计框图2. 2系统主要硬件需求介绍AT89C51单片机AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器，是低电压，高性能 CMOS位微处理器，俗称单片机。AT89C51管脚介绍：VCC :供电电压。GND :接地。P0 口： P0 口为一个8位漏级开路双向I/O 口，每脚可吸收8TTL门电流。P1 口： P1 口是一个部提供上拉电阻的8位双向I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出4TTL门电流。 图（ 1）AT89C51管脚P2 口： P2 口为一个部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输 出4个TTL门电流，输出4个TTL门电流，当P2 口

8、被写“ 1”时，其管脚被部上 拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输 出电流。这是由于部上拉的缘故。P2 口在FLASH编程和校验时接收高八位地址 信号和控制信号。P3 口： P3 口管脚是8个带部上拉电阻的双向I/O 口，可接收输出4个TTL 门电流。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口。RST复位输入。ALE/PROG当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的 地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。/PSEN外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个 机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储

9、器时，这两次有效的 /PSEN信 号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（OOOOH-FFFFH， 不管是否有部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（ VPP）。XTAL1反向振荡放大器的输入及部时钟工作电路的输入。XTAL2 ：来自反向振荡器的输出。2. 3 系统电力模块图（ 1）单片机电路连接图图 （ 1）为单片机电路连接图，其中晶振频率可以根据自己需要进行 选择，围在0-24MHZ常用12MHZ复位电路得电容一般用22UF,但并不唯一， 只要RC所得时间大于两个机器周期即可。4=cii 寸EX Tn丄C2'3gF&l

10、t;TEKT>II MHZZZ- CRYSTAL一T"仁18U1卜 KMJ1K7AL2STFQJOADDPC1.1 JMD1P0J2；AD2P0.3?AD3 Pn 4；AD4 P0J5JAD5PO£JAD6P0.7JAD7PSENALE EAP1 QP1.1P1.2P1.3P1.4Pl .5P1.6P2.0/ASP2.17A9P2 nP2 3/A11P2.4Wl12P2.5/A13P2.8/A1 斗F2T/A15P3.Q/RX&P3.1 >TXDP3.2/lf JTCiP3/1NT1P3.4/TOP3.S/T1P3.6A®；P3.7iT>

11、AT89C51图单片机电路连接图(2)交通灯连接电路图图为交通灯连接电路图，图中共12个二极管，接法如图所示:2. 4系统电路图12D6LED-R02ELLOWD9LED-GRED图交通灯连接电路图丄C130pF丄C2 30pF *r+5VC322uFD4U11912MHZCRYSTAL18卜 XTAL1XTAL2RST右9P0.6/AD62P0.7/AD：二2PO.O/ADiP0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD；02001LED-RED001LED-REDD2D70102LED-GREEN002 11LED-GREEND1200003LED-YELL

12、OWD1000312LED-YELLOWR1310k-P2.0/A8P2.1/A9212223R1ok2930-13T"*PSEN ALE EAP2.2/A10_P2.3/A1P2.4/A1P2 5/A13 26P2.6/A1，24P2.7/A151011102210030024''"003500168P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7101112P3.0/RXDL； P3.1/TXD.P3.2/INT0 左P3.37INT'P3.4/TCP3.5/T1P3.6/WFP3.7/R 匸AT89C51PROGRAM=1.he

13、x我的工程.hex14151617'R1R2R3'R4 '1 R5'R61R7R8R9'R10'R11300R300R300R300R300R300R300R300R300R300R300R20(1,. 2H0£.3,3.3图系统电路图R12300R第三章系统软件设计3.1在正常情况下交通灯控制程序流程3.2 源程序清单与注释/ 功能：交通灯控制程序#include<reg51.h> unsigned char t0,t1;/ 函数名： delay0_5s1/函数功能：用T1的工作方式1编制0.5s延时程序。系统采用12MH

14、Z晶振，定时器1,工作方式1定时50ms再循环10次可定时到0.5s/ 形式参数：无/ 返回值：无void delay0_5s1()for(t0 = 0;t0 < 0x0a;t0+) /设置 10 次循环次数TH1 = 0x3c;/ 设置定时器初值TL1 = 0xb0;TR1 = 1; / 启动 T1while(!TF1);查询计数是否溢出，即50ms定时时间到，TF1 = 0;/50ms定时时间到，将定时器溢出标志位 TF0清零/ 函数名： delay_t1/函数功能：实现0.5 128s延时/ 形式参数： unsigned char t;/ 延时时间为 0.5 sxt/ 返回值：无v

15、oid delay_t1(unsigned char t)for(t1 = 0;t1 < t;t1+) delay0_5s1();void main() / 主函数unsigned char k;TMOD = 0x10;/T1 在工作方式 1EA = 1;/ 开总中断允许位EX0 = 1;/ 开外部中断 0 中断允许位IT0 = 1;/ 设置外部中断 0 为下降沿触发EX1 = 1;/ 开外部中断 1 中断允许位IT1 = 1;/ 设置外部中断 1 为下降沿触发 while(1)P1 = 0xf3;/A 道绿灯， B 道红灯 delay_t1(20);/ 延时 10s for(k = 0

16、;k < 3;k+)/A道绿灯闪烁三次P1 = 0xf3;delay0_5s1();/ 延时 0.5sP1 = 0xfb;delay0_5s1();/ 延时 0.5sP1 = 0xeb;/A 道黄灯， B 道红灯 delay_t1(4);/ 延时 2sP1 = 0xde;/A 道红灯， B 道绿灯 delay_t1(20);/ 延时 10s for(k = 0;k < 3;k+)/B道绿灯闪烁三次P1 = 0xde;delay0_5s1();/ 延时 0.5sP1 = 0xdf;delay0_5s1();/ 延时 0.5sP1 = 0xdd;/A 道红灯， B 道绿灯 delay_

17、t1(4);/ 延时 2s第四章仿真结果4.1正常情况的仿真图A向方向绿灯，B向方向红灯都亮10S,然后A向绿灯闪烁3次后变成黄灯亮3S, 最后B向绿灯亮,A向红灯亮且都亮10S后，B向绿灯闪烁3次后变成黄灯亮3S, 以后按照上述循环下去。D602001LED-REDD202LED-GREEND12003LED-YELLOWU1LED-LED-REELLOWD9D4LED-REDD7002LED-GREEND100031219C230pF9R13R1422uFA向C130pFI 12RYSTAL18101 1'102 2100 3002 %003 5p 001 67.830p XTAL

18、1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2XTAL2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6RSTP0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10PSENP2.3/A11ALEP2.4/A12EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P1.0P3.0/RXDP1 1P3 1/TXDP1.2P3.2/INT0P1 3P3.37INT1P3 4/T0P1 4P1.5P1.6P1.7P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD 3321AT89C51PROGRAM=1.hexI 393837| 10n 1213我的工程3.hexLED-YELLOW

19、 a丨1 IIII_ R1R2R3R4R5R6_ R7R8R9'R10'R11300R300R300R300R300R300R300R300R300R300R300R120120202k01b1 4b1 4h1 1b4卜 3h3首R12300R图4.1（ 1）正常情况1|I1111r1R1R2R3R4I R5R6rR7r R8R9R10R11R12300R300R300R300R300R300R300R300R300R300R300R300R8,2<|i0,12.1£|0*1.3+5V丄C130pFU1D602 001LED-REDLED-R101022LED-

20、GREDNYELLOWD9D4LED-REDD2D70102LED-GREENLED-GREEND1200003LED-YELLOWD1000312LED-YELLOWC230pF12MHZ卜 XTAL1P0.0/AD0 39P0.1/AD-37S3IIC3R1310k22uFR1c4J92930-nJ-CRYSTAL 181011 1022 1 1003 * 0024 "0035 1 0016.17XTAL2RSTPSENALEEAP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P0 2/AD2”36P0.3/AD3_P0.4/AD4P0.5/ad_3P0.6/AD

21、J3P0.7/AD：ZZ?P2.0/AIP2.1/A9P2.2/A1P2.3/A1-P2.4/A1；21” 22'23725P2.5/A13P2.6/A137P2.7/A15I 28 1011121314T1516 l 17P3.0/RXD-P3.1/TX_P3.27INTC12P3.37INT'13P3.4/T0-P3.5T16P3.6/WF16AT89C51PROGRAM=1.hex我的工程3.hex图4.1 (2)正常情况D6LED-LED-REELLOWD9D4C130pF丄C230pF+5VC322uFU119 |pq 12MHZCRYSTAL18R1310kR1o430-02001LED-RED001LED-REDD2D701LED-GREEN002LED-GREENL 1003002400350016b81011：=1022.XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2XTAL2P0