单片机交通灯课程设计交通信号灯设计

单片机交通灯课程设计交通信号灯设计单片机交通灯课程设计：交通信号灯设计课程设计概述课程设计名称：交通信号灯设计学院：[学院名称]专业：测控技术与仪器姓名：[学生姓名]学号：[学生学号]年级：[年级]任课教师：[教师姓名]随着我国经济的飞速发展，机动车辆数量激增，而城市道路建设受限于历史等多重因素，相对滞后，导致交通拥堵和堵塞现象频发。如何运用现代计算机和自动控制技术，有效疏导交通，提升城市交通路口的通行效率，减少交通事故，成为亟待研究的课题。当前，国内交通灯多设置于十字路口，通过红、绿、黄三色指示灯及倒计时显示器来指挥交通。任务分析与设计思路任务分析：本次设计旨在运用单片机原理、模拟与数字电路等知识，设计一款交通信号灯，模拟路口交通信号。具体要求如下：1.交通信号灯需控制东西、南北两个方向的交通，红绿黄灯以对应颜色的发光二极管代替；2.使用四个2位数码管分别显示东、南、西、北方向的通行时间，东西或南北通行时间为25秒，红绿灯切换时黄灯闪烁5秒。在实际应用中，交通灯位于十字路口，东西南北各三盏灯，共十二盏，但东西方向灯亮灭一致，南北方向亦然。因此，仅需按东西一组、南北一组，两组交替亮灭来设计控制系统，即可实现交通灯系统的控制目的。根据设计要求，需控制东南或西北六盏灯的亮灭规律，其余两组与之对应一致。设计要求东西或南北通行25秒，红绿灯切换时黄灯闪烁5秒，绿灯亮放行，持续25秒，黄灯亮警告5秒，红灯亮禁止通行，持续25秒。切换过程中，东西南北均为黄灯闪烁。设计思路：基于上述任务分析，结合所学知识，特别是本学期所学的单片机中断系统和定时/计数器的相关知识及应用，我们知道可以通过将六盏灯分别接到单片机的六个输出引脚来控制红、绿、黄两组各三盏灯。若使用P1口进行输出，则分配如下：AT89C51P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5L1L2L3L4L5L6(东西红)(东西黄)(东西绿)(南北红)(南北黄)(南北绿)LED显示分布通过对P1口P0~P5编程实现控制。各盏灯的熄灭时间延时情况，则通过定时/计数和中断结合应用实现控制。输出时间显示方面，每个方向使用两个发光二极管显示，十位接在P0口，个位接在P2口，对P0口P2口编程即可实现控制。总体设计单片机内部资源分布图：[资源分布图]硬件原理框图：交通灯AT89C51时钟电路LED数码管振荡电路上电复位电路软件结构图：[软件结构框图]软硬件分工：硬件负责实物连接，软件与硬件连接相对应，通过编写程序，使硬件实现预期功能。简而言之，软件是功能的内在本质，而硬件则是将这一功能呈现出来，供人们观察。详细设计本设计采用的单片机为AT89C51，是一款带有4K字节闪存的低电压高性能微处理器，具有与MCS-51兼容、4K字节可编程FLASH存储器、全静态工作0Hz-24MHz等特性。设计电路：主要由两部分组成：P1口与十二个发光二极管连接电路，以及P0、P2口与八个七段显示器相连的电路。交通灯电路：采用发光二极管作为交通灯，单片机的I/O接口直接与交通灯（发光二极管）连接。十字路口的四组红、黄、绿三色交通灯中，东西方向道路上的两组同色灯连接在一起，南北方向道路上的两组同色的灯也彼此连接，受单片机P1.0~P1.5控制。倒计时显示电路：选用七段数码管来显示交通灯转换的剩余时间，每个路口需要两个数码管，共八个。有序AT89C51单片机的I/O作为输出时，具有较强吸收电流能力，因此选用共阳型数码管，由单片机的I/O直接驱动，简化硬件电路设计。仿真电路及效果图：[仿真电路][仿真效果]元件清单：名称件数参数选择理由电阻810K限流，保护数码管发光二极管123色便于仿真显示AT89C5114K闪存低电压，高性能微处理器七段显示数码管8常用数字显示，便于仿真开关3特殊情况使用软件框图：[主程序流程图][显示子程序流程图]调试与运行1.按照硬件连接图，将P1.0接红灯,P1.1接黄灯,P1.2接绿灯,P1.3接红灯,P1.4接黄灯,P1.5接绿灯；2.从0100H单元开始连续运行，观察LED灯是否与交通显示情况对应，如有偏差，则单步运行或断点运行，进行调试，直至满足设计要求；3.调试完灯的显示后，连续运行，观察数码管显示是否正常，如不正常，则运用单步运行或断点运行进行分析和调试，直至满足要求；4.整体运行，观察灯显示和时间显示是否都符合要求，如不符合，则再调试，直至满足要求。设计资料及参考文献1.高惠芳．单片机原理与应用技术．科学出版社，2010.42.胡汉才．单片机原理及其接口技术．清华大学出版社，20043.吴飞青等．单片机原理与应用实践指导．机械工业出版社2009.24.Proteus帮助文档5.KeilC51帮助文档心得体会通过为期一周的交通灯课程设计，我对单片机相关知识有了更深的理解。对管脚及相关控制寄存器有了进一步的巩固和了解，尤其是I/O口的实用及编程，相当于重新温习了一遍。特别感谢小组同学的指导，让我有更多独立探索学习和思考的空间，将知识转化为自己的。这次课程设计任务是通过单片机的I/O口控制交通灯，主要完成硬件连接图和编写相应程序两大任务。看似简单，实则需要扎