51单片机的交通灯设计

绪论1.1摘要 交通信号灯常用于交叉路口，用来控制车的流量，提高交叉口车辆的通行能力，减少交通事故。交通灯主要通过单片机来控制，单片机的代码采用c语言编程，最后烧录到单片机内，使其完成相应的应用。在本控制电路中，采用了数码管显示时间，这样可以很方便的看出来红绿灯的亮灭计时，这相对于其他电路的红绿灯设计是非常有优势的。在本电路中采用的是七十秒的总计时，每七十秒进行一次红绿灯切换，使两个路口的人能够交替通行。在红绿灯切换之前，先有黄灯的长亮来提示红绿灯即将替换，后有红绿灯的闪烁来提示。通过本次大作业的设计。A，加强对单片机和C51语言的认识，充分掌握和理解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。B，用单片机模拟实现具体应用，使个人设计能够真正使用。C，把理论知识与实践相结合，充分发挥个人能力，并在实践中锻炼。D，提高利用已学知识分析和解决问题的能力。E，提高实践动手能力。1.2关键字交通灯、控制器、c51、电路仿真、数码管、proteus。1.3设计要求a，设计一个70秒的交通灯，每七十秒进行一次红绿灯的切换。b，在倒数十秒时，黄灯亮，直到倒数五秒。c，倒数五秒时，红绿灯闪烁，直到0秒。d，第0秒时，红绿灯切换。1.4设计内容（1）填写实验报告。（2）进行总体设计，画出原理图。（3）用Protel软件画出PCB仿真。（4）编写并调试程序。1.5软件介绍。1.5.1keilcKeilC51是美国KeilSoftware公司（ARM公司之一）出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统。与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。KeilC51目前由ARM国内授权代理商提供技术支持和销售等相关服务。产业标准的KeilC编译器、宏汇编器、调试器、实时内核、单板计算机和仿真器，支持所有的251系列微控制器，帮助你如期完成项目进度。以下图表显示Keil的开发工具以及它们相互之间的接口。KEILC51开发工具旨在解决嵌入式软件开发商面临的复杂问题。当你开始一个新项目，只需简单的从设备数据库选择使用的设备，uVisionIDE将设置好所有的编译器、汇编器、链接器和存储器选项。包含大量的例程，帮助你着手使用最流行的嵌入式8051设备。KeilμVision调试器准确地模拟8051设备的片上外围设备（IC、CAN、UART、SPI、中断、I/O端口、A/D转换器、D/A转换器和PWM模块）。模拟帮助你了解硬件配置，避免在安装问题上浪费时间。此外，使用模拟器你可以在没有目标设备的情况下编写和测试应用程序。当你准备在目标硬件上测试软件应用时，可以使用MON51、MON390、NONADI、或者FlashMON51目标监视器、ISD51In-System调试器、ULINKUSB-JTAG适配器在目标系统上下载并测试程序代码。1.5.2proteusProteus软件是英国LabCenterElectronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译器。设计思路2.1交通灯状态分析。交通灯控制器的控制过程分为五个阶段，对应的输出有五种状态，分别用S0、S1、S2、S3，S4表示。S0状态：A的红灯，B的绿灯亮，B可以通信，A禁止。S1状态：B的黄灯和绿灯亮，A红灯亮。S2状态：A的绿灯亮，B的红灯亮，A通信，B禁止。S3状态：A的黄灯和绿灯亮，B红灯亮。S4状态，红绿灯交替闪烁。这是一个特殊状态，这个状态在倒数五秒的时候出现。状态AB时间（s）S0红灯亮，禁止通行绿灯亮，允许通行60S1红灯亮，禁止通行黄绿灯亮，允许通5S2绿灯亮，允许通红灯亮，禁止通行60S3黄绿灯亮，允许通红灯亮，禁止通5S4红绿闪烁，禁止红绿闪烁，禁止52.2流程图第三章设计实现（一）代码部分设计思路3.1以下为主程序的开始部分，通过这一部分程序可以实现一个开机的初始化。//主程序voidmain(void){lukou=0;//交通灯部分初始化部分P1=0XFF;//复位时，全部灯闪烁三次delayms(500);P1=0X00;//灯全灭 第一次闪烁delayms(500);P1=0XFF;//灯全亮 delayms(500);P1=0X00;//灯全灭 第二次了闪烁delayms(500);P1=0XFF;//灯全亮delayms(500);P1=0X00;//灯全灭第三次闪烁delayms(500);P1=0X81;//红绿灯初始化，红灯和另一路绿灯亮.对这部分初始化程序的解释如下：这部分程序控制交通灯的所有灯在上电后，进行三次的亮灭闪烁。每一次亮灭，都会调用一次延时程序。这让会形成一个亮一秒，灭一秒的闪烁。总共闪烁三次。在闪烁完之后，通过单片机的P3口对交通灯进行控制，对P3口赋初值以达到控制的目的。这里用的初始值是0x81，控制了一个路口的灯为红灯和一个路口的灯为绿灯。3.2中断的打开和设置。这里写入了计数初值，TMOD的初值。//数码管控制部分time=13;//时间为70s的倒计时****************第一处：为了便于验证，暂时改为13TMOD=0X10;EA=1;ET1=1;TH1=(65536-46083)/256;TL1=(65536-46083)%256;TR1=1;这里写入的计数初值可以看出，每50ms产生一次中断益处，在通过中断程序的计数，每20次中断使时间计数time减1，这就完成了计时，让time表示一秒。以下是中断程序部分//中断程序voidtimer() interrupt3{jishu=jishu+1;if(jishu==20){jishu=0;time--;}//每次时间减1TH1=(65536-46083)/256;//重新写入计数初值TL1=(65536-46083)%256;}3.3数码管控制部分，主要用来控制数码管的位选和显示。while(1)//这里只是循环的一部分。{ P3=0XFF;//P3控制六个灯shi=time/10; ge=time%10; P2=0X40;//选通十位 P0=table[shi]; delayms(10); P2=0X80;//选通个位 P0=table[ge]; delayms(10);对上述代码做如下解释：通P2口来做位选,这里最高只有70，所以只用了两位数码管。通过P0口来控制数码管显示的内容。P2口的实现方法是通过控制个位和十位，在程序里可以看出。3.4交通灯的控制部分。通过这里的代码，实现了对以下三个目的：倒数10s的时候，其中一个路口的黄灯开始亮，一直亮到倒数5秒。倒数5s的时候，红绿灯开始闪烁。最后一秒的时候，两个路口的红绿灯交替，实现了红绿灯变换。//交通灯变化控制部分if(lukou==0){if(time==10)P1=0XC1;}//倒数10s，根据lukou信号控制两个黄灯亮灭if(lukou==1){if(time==10)P1=0X26;}//倒数10s，黄灯亮if(time==5)P1=0x00;//倒数5s，红绿灯闪烁if(time==4)P1=0xa5;if(time==3)P1=0x00;if(time==2)P1=0xa5;if(time==1)P1=0x00;if(time==0){if(lukou==0)P1=0X24;//红绿灯变换if(lukou==1)P1=0X81;time=13;//重新写入时间初值,时间复位 ****************第二处：为了便于验证，暂时改为13 if(lukou==0)lukou=1;//lukou取反 elselukou=0;对上述代码做如下解释：通过lukou信号来控制黄灯的显示。因为只需要绿灯的路口才显示黄灯，红灯不需要，所以通过路口这一信号来控制不同的黄灯显示，代码中式通过两个if语句的嵌套，lukou为1和0来选择不同的黄灯。倒数5秒的时候，灯全灭，倒数4秒的时候，灯全亮，3秒的时候，灯全灭，2秒的时候全亮，1秒的时候全灭，0秒的时候，根据lukou信号来判断，从而实现对不同红绿灯的控制，通过lukou信号来作为if语句的条件，这一对灯的控制非常方便，这里也是用到了两个if嵌套。最后是一个对路口信号取反的语句，本来是想用lukou=~lukou实现取反的，但是在实践的时候，发现这样达不到效果，于是用了上述代码的取反语句，用一个if条件选着来实现对lukou信号的取反。3.5对总的程序做如下解释。a，延时语句和宏定义语句在述解释中没有提到。b，调试过程中为了方便，把总的倒计时70秒改为了13秒。，电路部分3.6交通灯模块，这一模块通过P1口控制，最高三位控制一个路口，最低三位控制一个路口。图中的一条十字路口线为标记线，为了方便看，并没有实际用途。3.7数码管部分电路。这里的U2,U3,PR1,PR2是用来放大P0,P2口的输出信号，数码管只是用最后两个，通过代码实现对最后两个的位选。整个程序代码3.7整体代码其中大部分代码都有注释，并且也在学校实验室调试成功，通过电路仿真，实现的功能和预期想要达到效果一样。//********交通灯控制***********//陈明松（20111302026）//课题名字：交通灯控制//********交通灯控制***********#include"AT89x52.h"#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintuchartime=0,shi=0,ge=0;//定义计时时间time，时间的十位shi，和个位geucharjishu;//定义jishu用来计数chartable[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, 0x88,0x83,0xc6,0xaa,0x86,0x8e};ucharlukou;//路口监控信号，用来控制两条路的不同黄灯显示和红绿灯切换//延时函数voiddelayms(uintdelay_ms){unsignedchari;while(delay_ms--)for(i=0;i<200;i++);}//主程序voidmain(void){lukou=0;//交通灯部分初始化部分P1=0XFF;//复位时，全部灯闪烁三次//delayms(500);P1=0X00;//灯全灭 第一次闪烁//delayms(500);P1=0XFF;//灯全亮 //delayms(500);P1=0X00;//灯全灭 第二次了闪烁//delayms(500);P1=0XFF;//灯全亮delayms(500);P1=0X00;//灯全灭第三次闪烁delayms(500);P1=0X81;//红绿灯初始化，红灯和另一路绿灯亮.//数码管控制部分time=13;//时间为70s的倒计时****************第一处：为了便于验证，暂时改为13TMOD=0X10;EA=1;ET1=1;TH1=(65536-46083)/256;TL1=(65536-46083)%256;TR1=1;while(1){shi=time/10; ge=time%10; P2=0X40;//选通十位 P0=table[shi]; delayms(10); P2=0X80;//选通个位 P0=table[ge]; delayms(10);//交通灯变化控制部分if(lukou==0){if(time==10)P1=0XC1;}//倒数10s，根据lukou信号控制两个黄灯亮灭if(lukou==1){if(time==10)P1=0X26;}//倒数10s，黄灯亮if(time==5)P1=0x00;//倒数5s，红绿灯闪烁if(time==4)P1=0xa5;if(time==3)P1=0x00;if(time==2)P1=0xa5;if(time==1)P1=0x00;if(time==0){if(lukou==0)P1=0X24;//红绿灯变换if(lukou==1)P1=0X81;time=13;//重新写入时间初值,时间复位 ****************第二处：为了便于验证，暂时改为13 if(lukou==0)lukou=1;//lukou取反 elselukou=0