单片机交通灯系统设计方案

题目学院:信息科学与工程学院专业：自动化学号：学生姓名：指导教师:日期:单片机交通信号灯控制系统设计一、设计目的与意义1、通过用51单片机控制交通灯的课程设计,熟练51单片机的编程方法。2、通过本课程的设计，进一步掌握I/O接口设计和常用程序设计技术，掌握单片机控制系统的设计的一般方法，能根据系统设计要求,完成应用系统的硬件和软件设计.3、通过本课程设计将理论用于实践，提高动手能力。二、设计内容和要求交通灯控制系统控制东西、南北两个方向信号灯，每个方向设置两组红绿灯,红灯禁止通行，绿灯允许通行.每个方向的通行时间各由两位LED数码显示，通行时间可设置,绿灯向红灯转换前绿灯闪烁三次共3秒钟,红灯向绿灯过渡时不闪烁.系统上电时的初始状态为东西、南北两个方向均为红灯，持续2秒后为东西方向绿灯，南北方向红灯，之后以定时方式控制两个方向的汽车轮流通行。三、常见交通信号灯系统概述：交通信号灯是交通信号中的重要组成部分，是道路交通的基本语言.交通信号灯由红灯（表示禁止通行）、绿灯（表示允许通行)、黄灯（表示警示）组成。绿灯信号是准许通行信号.按《交通安全法实施条例》规定：绿灯亮时,准许车辆、行人通行，但转弯的车辆不准妨碍被放行的直行车辆和行人通行。红灯信号是绝对禁止通行信号.红灯亮时,禁止车辆通行。右转弯车辆在不妨碍被放行的车辆和行人通行的情况下，可以通行.红灯信号是带有强制意义的禁行信号,遇此信号时，被禁行车辆须停在停止线以外,被禁行的行人须在人行道边等候放行；机动车等候放行时,不准熄火，不准开车门，各种车辆驾驶员不准离开车辆；自行车左转弯不准推车从路口外边绕行,直行不准用右转弯方法绕行。黄灯亮时，已越过停止线的车辆，可以继续通行.黄灯信号的含义介于绿灯信号和红灯信号之间,既有不准通行的一面，又有准许通行的一面。黄灯亮时,警告驾驶人和行人通行时间已经结束，马上就要转换为红灯，应将车停在停止线后面，行人也不要进入人行横道。但车辆如因距离过近不便停车而越过停止线时，可以继续通行.已在人行横道内的行人要视来车情况，或尽快通过，或原地不动，或退回原处.本设计为了简便起见，将黄灯取消,使用红灯的闪烁代替。四、系统硬件设计方案1、主控芯片选择intel的8051单片机，此单片机的配置为32个I/O口,2个定时器，5个中断源，4KB的片上ROM，128Bytes的片上RAM。作为信号灯的控制器，其资源已经足够。其资源分配如下：2、使用4对红绿LED灯作为4个方向的信号灯，每个LED接一个1k的限流电阻,共阳极接法。通过单片机的P0口控制LED的状态。由于南北方向（东西方向）的两组显示灯信号状态相同，所以将其并联。3、使用4对8位的数码管作为时间显示设备,每个方向一对，可以显示0~99s的倒计时时间。使用单片机的P2口作为数码管的段码输出端,P1口作为数码管的位选端。整个数码管使用动态显示技术驱动。由于南北方向（东西方向)的两组数码管信号状态相同,所以将其并联.4、为了实现时间的可控,使用两个按键作为输入设备,一个为时间加1秒，另一个为时间减1秒。使用机械开关时,容易产生抖动，这个可以在软件上消除，但是为了减轻编程的复杂度,可在其两端并联一个0。1uf的电容进行硬件消抖.按键的输入端为P3口。5、整个系统的电源使用线性电源AMS1117-5.0，其驱动电流可达1A，为了使电源的输出更为稳定,可在其输出端并联几个电容.五、原理图设计最小系统原理图:51单片机的最小系统包括时钟电路和复位电路，51单片机为高电平复位,若不需要复位电路，可以将复位端直接接地.单片机晶振需要接两个20pf左右的电容到地，电容过大会导致单片机晶振不起振。如图：交通灯电路图：每个方向有红灯、绿灯两个信号灯，信号灯为共阳极接法,每个灯接一个1k的限流电阻,如图：倒计时显示电路：每个方向有两个8位数码管，显示时间范围为0～99s，段码使用P2口输出，使能端使用P1口输出,如图：按键电路:将按键的一端接到P3口，另一端接地，若按键按下，会将单片机的IO口拉低,单片机会检测到这个状态，从而实现对时间的调节。电源电路：为了保证AMS1117-5。0的稳压效果,要使输入电压在6。5V以上。为了减小输入电压波动对芯片的干扰,可在在AMS1117-5。0的输入及输出端并联10uf、0.1uf两个电容，大电容用来储能，小电容用来滤波。整个系统的电路图：六、软件设计方案为了使倒计时更为准确，使用定时器作为倒计时的基准时间,系统使用12M的晶振，定时器设置为5ms中断一次。设置开机初始化状态，信号灯全部为红灯，等待2秒后，东西方向绿灯，南北方向红灯,然后开始正常工作。每个方向的通行时间各由两位LED数码显示,通行时间可设置,绿灯向红灯转换前绿灯闪烁三次共3秒钟，红灯向绿灯过渡时不闪烁。倒计时的时间需要在一个合理的范围内，故使用软件限幅,将时间限制在10~99s之间。按键的灵敏度可以通过延时的长短来调节，可将延时时间设置为150~500ms。数码管使用动态扫描方式,为了实现视觉上的连续性，将其扫描周期设置为5ms，在中断中实现。七、程序及注释＃include〈reg52.h>//头文件bitDirect=0;//信号灯选择0为南北向1为东西向intms_5=0； //5ms时间计数器charset_time=0;//设定时间charrun_time=0； //实际运行倒计时时间codeunsignedcharduanma[]={0x3f,0x06，0x5b,0x4f,0x66,0x6d，0x7d，0x07,0x7f,0x6f}；//段码voiddeley(inti）//粗略延时｛ unsignedcharj=0; for（j=0；j<200；j++) for(;i〉0；i——)；｝voidINIT_system（void）//系统初始化｛P0=0xff；//端口初始化P1=0xff;P2=0xff；P3=0xff;TMOD=0x11;//定时器初始化TH0=0x3c;//定时5msTL0=0xb0;TR0=1;//定时器运行ET0=1；EA=1;//开中断P0=0xc0；//初始状态while(ms_5<400）；//等待2sms_5=0;//归零Direct=1；//信号灯选择P0=0x60；//东西向亮绿灯，南北向亮红灯}voidkey_set（void)//按键设定倒计时时间｛if（KEY1==0） set_time++;if（KEY2==0) set_time——；if(set_time〉99)set_time=99;//设定上下限elseif(set_time〈10）set_time=10；}voidshow_time(void）//显示时间｛staticbitchoose=0;//个位十位选择标志位if(choose）//显示个位{P2=duanma［run_time%10］;P1=0xaa；}else//显示十位｛P2=duanma［run_time/10]；P1=0x55;｝choose=~choose；}voidmain(void)//主函数{INIT_system（）；//系统初始化while(1){key_set（);//按键扫描 delay(200）；//延时约200ms}}voidtimer(void）interrupt1//定时器0{TH0=0x3c；//5msTL0=0xb0；ms_5++；//每个单位代表5msif（ms_5%200==0)//1s{run_time—-;//倒计时减1sif(ms_5==1000）//归零，防止溢出ms_5=0；｝if（Direct)//信号灯显示P0=0x60;elseP0=0x90；break；if（run_time<3）//红灯闪烁｛switch(run_time）｛case2:if(Direct)P0=0x20；elseP0=0x10；break;case1:if(Direct)P0=0x60;elseP0=0x90;break；case0：if(Direct）P0=0x20;elseP0=0x10；run_time=set_time;//倒计时完毕,重新赋值Direct=~Direct;//信号灯切换break；