交通灯控制系统设计单片机交通灯课程设计

1、单片机课程设计交通灯系统控制姓名：仅供参考，莫转载组员：仅供参考，莫转载班级：仅供参考，莫转载学号：仅供参考，莫转载指导教师：仅供参考，莫转载烟台大学机电汽车工程学院烟台大学交通灯控制系统设计- -烟台大学交通灯控制系统设计.(16)- -目录摘要 .(2)第一章 绪论 (3)1.1 概述1.2设计目的1.3设计任务和内容1.4设计要求1.5框图设计第二章硬件设计 (7)总体设计电路原理图2.3元件清单第三章软件设计 (11)3.1程序流程图3.2程序清单.(14).(15)参考文献 设计总结 附录摘要交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着我国经济的高速发展，私家车、公交车的增加，无疑会给

2、我国道路交通系统 带来沉重的压力，很多大城市都不同程度的受到交通堵塞问题的 困扰。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，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。 本设计采 用AT89S52单片机为中心器件来设计交通灯控制器，系统使用 性强、操作简单、扩展性强。本设计就是采用单片机模拟十字路 口交通灯的各种状态显示以及倒计时时间。本设计系统由单片机 I/O 口扩展系统、交通灯状态显示系 统、LED数码显示系统、紧急情况中断系统、复位电路等几大 部分组成；软件上采用汇编语言编写主程序、中断程序、延时程序等。经过整机调试，实现了对十字路口交通灯的模拟。第一章绪论1.1 概述近几

3、年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断的走向深入，同时带动传动系统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中， 单片机往往是作为一个核心 部件来使用，仅单片机方面的知识是不够的，还应根据硬件结构， 以及针对对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。交通信灯的出现，使交通得以有效管制， 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。1.2设计目的（1）加强对单片机和汇编语言的认识，充分掌握和理解设计的工作 原理、设计各部分的工作原理、设计过程、选择芯片器件、模块化编 程等多项知识。（2）用单片机模拟实现具体应用，使个人设计能够真正使用。（3）把理论知识与实践

4、相结合，充分发挥个人能力，在实践中锻炼。（4）提高利用已学过的知识分析和解决问题的能力。（5）提高实践动手能力。1.3设计任务和内容1.3.1设计任务结合教材及参考资料，用 AT89S52单片机模拟实现十字路口的 交通灯亮灭、倒计时显示、紧急情况处理等功能。1.3.2设计内容（1）填写设计任务书。（2）进行总体设计，画出原理图。（3）利用AutoCAD软件画出PCB板。（4）编写并调试程序。1.4设计要求用AT89S52单片机控制一个交通信号灯系统，晶振 12Hz。 假设A车道与B车道交叉组成十字路口， A是主道，B是直道。 设计要求如下：（1） 用发光二极管模拟交通信号灯，用按键开关模拟车辆

5、检测 信号。（2）正常情况下，A、B两车道轮流放行，A车道放行50s，其 中五秒用于警告；B车道放行30s,其中5s用于警告。（3）在交通繁忙时，交通信号灯控制系统应有手控开关，可认为的改变信号灯的状态，以缓解交通拥挤的状况。在B道放行期间，若A道有车而B道无车，按下开关 K1使A车 道放行15s；在A车道放行期间，若B车道有车而A车道无 车，按下K2使B车道放行15s。（4）有紧急车辆通过时，按下 K3开关使A、B车道均为红灯，禁行 20So1.5系统设计交通控制系统主要控制 A、B两车道的交通，以 AT89S52单片 机为核心芯片，通过控制三色 LED的亮灭来控制各车道的通行；另 外通过3

6、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：正常情况下运行主程序，采用 05s延时子程序的反复调用来实现各 种定时时间。一道有车而另一道无车时，采用外部中断 1执行中断服务程序， 并设置该中断为低优先级中断。有紧急车辆通过时，采用外部中断0执行中断服务程序，并设置该中 断为高优先级中断，实现二级中断嵌套。1.6框图设计基于AT89S52单片机的交通信号灯控制系统有电源电路、单片机主控电路、按键控制电路和道路显示电路几部分组成，框图如1-1所示。1.7知识点本项目需要学习和查阅资料，掌握和了解如下知识:+5V电源原理及设计。单片机复位电路工作原理及设

7、计。单片机晶振电路工作原理及设计。按键电路的设计。驱动电路74LS07的特性及使用。LED的特性及使用。AT89S52单片机引脚。单片机汇编语言及程序设计。第二章硬件设计2.1总体设计整个设计以AT89S52单片机为核心，由I/O扩展，LED数 码管显示，紧急情况中断电路，复位电路组成。硬件模块如图示：图2-1 基于AT89S52单片机的交通信号灯控制系统框图2.2 电路原理图用十二只发光二级管模拟交通信号灯，以AT89S52单片机的P1口控制着12只发光二级管，由于单片机带负载的能力有限，因此， 在P1 口与发光二级管之间用74LSO7作驱动电路，P1 口输出低电平 时，信号灯亮；输出高电平

8、时，信号灯灭。在正常情况和交通繁忙时，A、B两车道的6只信号灯的控制状态有5种形式，即P1 口控制功 能及相应控制码如图表2-2所示。分别以按键K1、K2模拟A、B道 的车辆检测信号，开关 K1按下时，A车道放行；开关K2按下时，B车道放行；开关K1和K2的控制信号经异或取反后，产生中断请 求信号（低电平有效），通过外部中断1向CPU发出中断请求；因此 产生外部中断1中断的条件为：INT仁K1+K2，可集成块74S266来 实现（此处用74LS86与74LS04组合实现）。采用中断加查寻扩展法， 可以判断出要求放行的是 A车道（按下车道K1）还是B车道（按下 开关K2 ）。以按键K0模拟紧急车

9、辆通过开关，当 K0为高电平时属于正常 情况，当K0为低电平时，属于紧急车辆通过情况，直接将 K0信号 接至INTO （ P3.2）脚即可实现外部中断0中断。2.4单片机AT89S52芯片AT89S52是一种低功耗、高性能 CMOS位微控制器，具有8K在系统可编 程Flash存储器，片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程 器。在单芯片上，AT89S52拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得 AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM32位I/O 口线，看门狗定时器，2个 数据指针，三个

10、16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行 口，片内晶振及时钟电路。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM定时器/计数器、串口中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。T2/P1. 0 匚T2EX/P1, 1 匚P1. 2 CPi. 3 EPl. 4 CMOSI/P1. 5 C MISO/P1.6 匚 SCK/P1. 7 CEST匸RXD/P3. 0 匚TXD/P3. 1 E fwTo/p$ 2 C liffl/P3. 3 C T0/P3 4 c T1/P3. 5 C TCR/P3 & C RP/P3. 7 C

11、XT AL 2 匚 XTAL1 C PDIF GND C01234567S8Q12 3 4 5 6 73 911111111112nnnnnnnrmnnnnnnnnnnn n-987654321-UA-8765432143383833333222222222V ccP0. 0 /ADO PO. 1 /AD1 PO 2/AD2 PO. 3/AD3PO. 4/AD4 PO. 5/AD5 PO. &/AD6 PO. 7/AD7 EA,1 VFP_ ALE/PEDC PESHP2. 7/A15 P2. 6/A14 P2. 5/A13 P2. 4/A丄 2 P2. 3/A1 1 P2 2/A10 P2.

12、 1 /AS P2, 0/A8表2-2交通信号灯与控制状态对应关系控制状态P1控P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0制口未用未用B道B道B道A道A道B道绿灯黄灯红灯绿灯黄灯红灯A道放行B道禁止F3H11110011A道放行B道禁止F5H11110101A道放行B道禁止DEH11011110A道放行B道禁止EEH11101110A道放行B道禁止F6H11110110综上所述，可设计出基于 AT89S52单片机控制信号灯模拟控制系统 的电路图见附录。2.4元件清单基于AT89S52单片机的交通信号灯控制系统元件清单如表2-4所示表2-4交通信号灯控制系统元件清单元件名称

13、型号数量用途元件名称型号数量用途单片机AT89S521控制核心集成块74LS041按键电路晶振12MHzM1晶振电路集成块74LS861按键电路电容30pF2晶振电路电阻4.7kQ2按键电路电解电容10uF1复位电路按键4按键电路电阻10kQ复位电路电阻300 QM2LED限流驱动器74LS071LED驱动电源+5v1提供+5v发光二级管LED12黄、红、绿 灯2.5 74LS07驱动器74LS07是六高压输出缓冲驱动器，其引脚图和逻辑图Test CircuitVc9他钠钟M5Y4A4Y 圧二卫也詞190 1J-YJ OWVI 占占孑丄 一|2|二2-4-一5二6|-7-lAiY?i2Y3A3

14、YNDG第三章软件设计主程序采用查询的方式定时，由R2寄存器确定调用0.5s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1方式1查询定时，定时器定时 50ms, R3寄存器确定50ms 循环10次，从而获取05s的延时时间。有车车道循环放行的中断服务程序首先要保护现场，因为需要用到延时子程序和 P1 口，故需要保护的寄存器有 R3、P1、 TH1、TL1，保护现场是还要关中断，以防止高优先级中断（紧 急车辆通过所产生的中断）出现导致程序混乱。开中断，由软件查询 P3.0和P3.1 口，判断哪一道有车，再 根据查询情况执行相应的服务，待交通灯信号出现后延时20s,确保紧急车辆通过

15、交叉路口，然后，恢复现场，返回主程序。3.1程序流程图交通信号灯模拟控制系统程序流程图如图3-1所示。3.2程序清单交通灯模拟控制系统程序清单见附录。有车车道放行时的中断服务程序中断响应L1r关中断1保护现场1开中1断A绿灯、B红灯紧急情况时的中断程序参考文献单片机原理及应用，李华，王思明，兰州大学出版社，2009单片机基础M北京，李广弟，北京航空航天大学出版社，佃94单片机实用系统设计技术M北房小翠，国防工业出版社，1999单片机原理及接口技术，胡汉才，清华大学出版社，佃95单片机课程设计指导，李光飞，北京航空航天大学出版社，2007设计总结本系统就是充分利用了 AT89S52芯片的I/O引

16、脚。系统采 用了 MSC-51系列单片机AT89S52为中心器件来设计模拟交通 灯控制器，实现了能根据实际车流量通过S52芯片的P0 口设置主干道A红、绿灯燃亮时间的功能；P1控制次干道B红绿灯燃 亮时间,以及紧急情况下的中断。系统不足之处不能控制车的左 右转、以及自动根据车流改变红绿灯时间等，由于本身地理位置以及车流量情况所定，如果有需要可以设计扩充原系统来实现。通过课程设计，使得我得到了一次用专业知识、专业技能分析、 团队合作和解决问题全面系统的锻炼。在设计过程中发现自己的不 足，及时请教老师和同学，或者上网查找相应的资料，对自己的知识 是一个很大的补充，也加深了对所学知识的更深理解使我在

17、单片机的 原理、单片机应用系统开发过程中，以及在汇编程设计思路技巧的掌 握方向都迈进了一步，为以后成为应用型人才打下了基础。附寸录2: 源程序ORG 0003HLJMP INTT0ORG 0013H;转向紧急车辆中断服务程序LJMP INTT1ORG 0200H；转向有车车道中断服务程序MAIN:MOV SP, #30HSETB PX0;置外部中断0为高优先级中断MOV TCON , #00H;置外部中断0、1为电平触发MOV TMOD, #10H;置疋时器1为方式1MOV IE, #85H;开CPU中断，开外中断 0、1中断LOOP:MOV P1 ,#0F3H;A道绿灯放行，B道红灯放行MO

18、V R1 ,#90H;置 0.5s 循环次数(0.5 X 90=45s)DIP1 :ACALL DELAY;调用0.5s延时子程序DJNZ R1, DIP1;45s不到继续循环MOV R1 ,#06H；置A绿灯闪烁循环次数WAN1:CPI P1.2;A绿灯闪烁ACALL DELAY;闪烁次数未到继续循环DJZN R1 , WAN1;A黄灯警告，B红灯禁止MOV P1,#0F5H置0.5s循环次数(0.5 X 4=2)YL1:ACALL DELAYDJZN R1, YL1;2s未到继续循环MOV P1, #0DEH;A红灯，B绿灯MOV R1, #32H;置 0.5s 循环次数(0.5 X 50=25)DIP2:ACALL DELAYDJNZ R1 , DIP2DJNZ R1, #06H;25s未到继续循环WAN2 :CPL P1.5ACALL DELA YDJNZ R1 , WAN2;B绿灯闪烁MOV P1, #0EEHMOV R1 ,04H;A红灯，B黄灯YL2 :ACALL DELAYDJ