交通信號(hào)燈自動(dòng)控制系統(tǒng)(最優(yōu)_完整)

1、交通信號(hào)燈自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告原理圖：一、設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)要求與交通信號(hào)實(shí)際控制一致，采用LED模擬信號(hào)燈，信號(hào)燈分東西、南北二組，分別有紅、黃、綠三色。其工作狀態(tài)由程序控制，啟動(dòng)、停止按鈕分別控制信號(hào)燈的啟動(dòng)與停止。白天/黑夜轉(zhuǎn)換開關(guān)可對(duì)信號(hào)進(jìn)行控制轉(zhuǎn)換。并且要求能用兩位數(shù)碼管（或者一位數(shù)碼管）來顯示紅燈或者綠燈等待的時(shí)間，在黃燈的時(shí)候數(shù)碼管不顯示。信號(hào)燈的控制要求如下：假設(shè)東西方向交通繁忙為主干道，車流量為南北交通的兩倍。因此東西方向的綠燈通行時(shí)間為是南北方向上的兩倍。開始時(shí)東西方向綠燈先亮，南北為紅燈。按下啟動(dòng)按鈕開始工作，按下停止按鈕，停止工作。白天/黑夜轉(zhuǎn)換開關(guān)閉合時(shí)為黑夜工作狀態(tài)，這

2、時(shí)只有黃燈來回閃爍，斷開為白天工作狀態(tài)。白天工作狀態(tài)要求：東西方向綠燈亮40s，然后黃燈閃三下（1下/秒，共5秒），然后紅燈亮20s，而南北方向?yàn)榧t燈亮40s然后綠燈亮20s，然后黃燈也閃三下；如此周期循環(huán)下去。二、示意圖圖2 交通信號(hào)燈示意2 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì)2.1芯片的選擇與簡(jiǎn)單介紹（圖）主控芯片采用AT89S52單片機(jī)（其管腳圖如圖所示）。單片機(jī)，亦稱單片微型計(jì)算機(jī)。它是把中央處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、程序存儲(chǔ)器（ROM）、輸入/輸出端口（I/0）等主要計(jì)算機(jī)功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生加快了人類改造世界的步伐，但是它畢竟體積大。于是，

3、微型計(jì)算機(jī)（即單片機(jī)）在這種情況下誕生了?？v觀生活的各個(gè)領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機(jī)上各種儀表的控制，從計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC卡、電子 寵物等，這些都離不開單片機(jī)。單片機(jī)以體積小、功能全、性價(jià)比等諸多優(yōu)點(diǎn)而獨(dú)具特色，在工業(yè)控制、尖端武器、通信設(shè)備、家用電器等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中獨(dú)占鰲頭。如果說C語言程序設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)課，那么單片機(jī)以其系統(tǒng)硬件構(gòu)架完整、價(jià)格低廉、學(xué)生能動(dòng)手等特點(diǎn)，成為工科學(xué)生硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課。MCS-51單片機(jī)是指由美國(guó)INTEL公司（大名鼎鼎的INTEL）生產(chǎn)的一系列單片機(jī)的總稱，這一系列單片機(jī)包

4、括了好些品種，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機(jī)都是在8051的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來的，所以人們習(xí)慣于用8051來稱呼MCS-51系列單片機(jī)。8051單片機(jī)包含中央處理器（CPU）、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線,現(xiàn)在我們分別加以說明：1.中央處理器（CPU）中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作

5、，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）8051內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。3.程序存儲(chǔ)器(內(nèi)部ROM)：程序存儲(chǔ)器用于存放程序和固定不變的常數(shù)等。通常采用只讀存儲(chǔ)器，且其又多種類型，在89系列單片機(jī)中全部采用閃存。AT89S51內(nèi)部配置了4KB閃存。 3.1.定時(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM)： 定時(shí)/計(jì)數(shù)器用于實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)功能。AT89S51共有2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。

6、3.2.并行輸入輸出(I/O)口： 8051共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。每個(gè)口都由1個(gè)鎖存器和一個(gè)驅(qū)動(dòng)器組成。它們主要用于實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備中數(shù)據(jù)的并行輸入與輸出，有些I/O口還有其他功能。4.全雙工串行口：A89S51內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。5.時(shí)鐘電路：時(shí)鐘電路的作用是產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘脈沖序列。6.中斷系統(tǒng)：中斷系統(tǒng)的作用主要是對(duì)外部或內(nèi)部的終端請(qǐng)求進(jìn)行管理與處理。AT89S51共有5個(gè)中斷源，其中又2個(gè)外部中斷源和3個(gè)內(nèi)部中斷源。7.定時(shí)/計(jì)數(shù)器8

7、051有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。2.2系統(tǒng)方框圖電 源交通燈AT89S52交通燈時(shí)間顯示部分時(shí)鐘電路復(fù) 位電 路2.3工作原理由軟件設(shè)置交通燈的初始時(shí)間，南北方向通行30秒，東西方向通行20秒，數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)顯示，P0口送字形碼，P2口送字位選通信號(hào)，通過單片機(jī)的P1口控制各種信號(hào)燈的燃亮與熄滅。采用中斷方式實(shí)現(xiàn)按鍵的功能。東西方向 EW G Y R 返回啟動(dòng)、夜間轉(zhuǎn)換 系統(tǒng)控制 電路南北方向 NS G Y R2.4電路原理圖（圖2）2.5單片機(jī)最小系統(tǒng)（圖-3）單片機(jī)最小系統(tǒng)以80S52為核心,外加時(shí)鐘和復(fù)位電路,電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,抗干擾能力強(qiáng),

8、成本相對(duì)較低,非常符合本設(shè)計(jì)的所有要求。89C51單片機(jī)系列是MCS-51系列的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,是當(dāng)前8位單片機(jī)的典型代表,采用CHMOS工藝,即互補(bǔ)金屬氧化物的HMOS工藝, CHMOS是CMOS和HMOS的結(jié)合,具有HMOS高速度和高密度的特點(diǎn),還具有CMOS低功耗的特點(diǎn)。時(shí)鐘電路在單片機(jī)的外部通過XTAL1,XTAL2這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容,構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器.本系統(tǒng)采用的為12MHz的晶振,一個(gè)機(jī)器周期為1us,C2,C3為30pF。復(fù)位電路分為上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位,RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端,復(fù)位信號(hào)是高電平有效.上電自動(dòng)復(fù)位通過電容C1和電阻R4來實(shí)現(xiàn),按鍵

9、手動(dòng)復(fù)位是圖中復(fù)位鍵來實(shí)現(xiàn)的。2.6時(shí)間顯示電路（圖4）因?yàn)橄到y(tǒng)要求南北和東西方向的信號(hào)燈時(shí)間不一樣，所以就利用單片機(jī)的P0口送出數(shù)據(jù)的段碼，位選信號(hào)用P2口送出，用動(dòng)態(tài)掃描的方法顯示東西、南北的倒計(jì)時(shí)間(如圖-4所示)。數(shù)碼管使用共陰數(shù)碼管，需要接上470歐上拉電阻以提供足夠大的電流來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，數(shù)碼管的每段的電流是約10毫安。2.7交通燈電路本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)的p1口來驅(qū)動(dòng)和控制各種信號(hào)燈的燃亮和燃亮?xí)r間，在實(shí)際中，交通燈的信號(hào)燈需要用高電壓控制，在這里我們只是模擬一下它的控制信號(hào)，所以我們就只用單片機(jī)的信號(hào)引腳直接來控制發(fā)光二極管（如圖-5所示）（圖-5）3 軟件設(shè)計(jì)3.1整體系統(tǒng)分析總體

10、流程圖（實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換）：東西綠燈南北紅燈東西黃燈閃南北紅燈亮東西紅燈南北綠燈東西紅燈亮南北黃燈閃 3.2相關(guān)參數(shù)計(jì)算 T0的計(jì)數(shù)初值：X=216-12*50*1000/12=15536=3CB0H 3.3程序流程圖（圖-6）4 Proteus軟件仿真4.1系統(tǒng)仿真電路圖1.交通燈控制系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)仿真圖（見圖-7）。（圖-7）2. 交通燈南北方向綠燈，東西黃燈閃爍時(shí)仿真圖（見圖-8）。圖-83.交通燈東西方向向南北方向轉(zhuǎn)變，黃燈亮，見（圖-9）。（圖-9）5課程設(shè)計(jì)心得通過這次課程設(shè)計(jì)，我得到了一次用所學(xué)知識(shí)與技能分析和解決問題的可貴的鍛煉機(jī)會(huì)，使我深刻鄰會(huì)了單片機(jī)的基本原理和單片機(jī)應(yīng)

11、用系統(tǒng)開發(fā)的過程。在常用編程設(shè)計(jì)思路技巧的掌握方面都向前邁了一大步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，受益匪淺，充分意識(shí)到自己所學(xué)的東西還是非常有限的，不過通過設(shè)計(jì)，還是學(xué)到了一些書本上沒有學(xué)到的東西，為自己以后的工作奠定了一定的基礎(chǔ)。在撰寫本文的過程中，深切地體會(huì)到當(dāng)今科技技術(shù)飛速的發(fā)展，特別是單片機(jī)的發(fā)展使得許多技術(shù)難題迎刃而解，作者堅(jiān)信，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用將是前途無量。 由于本設(shè)計(jì)涉及到的知識(shí)面比較廣，再加上本人在相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)的缺乏，所以本設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)還是有待改善的，然而，模擬仿真證明了本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法是現(xiàn)實(shí)可行的。參考文獻(xiàn)1

12、電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì) 郭勇 北京大學(xué)出版社2數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 閻石 高教出版社3模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 童詩白 高教出版社4. 單片機(jī)原理及應(yīng)用 張毅剛 高等教育出版社5. 吳黎明, 王桂棠, 洪添勝, 等. 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù) M . 北京: 科學(xué)出版社,2005.6. 韓克, 柳秀山, 等. 電子技能與E D A 技術(shù)M.廣州:暨南大學(xué)出版社,2004.附1：源程序代碼#include<AT89X51.H> #define uchar unsigned char /*定義字符串類型為無符號(hào)型*/uchar code a10=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0

13、x7D,0x07,0x7F,0x6F;uchar code b4=0x0D,0x0E,0x07,0x0B; /*P2口,低有效*/uchar code c5=0xF3,0xEE,0xDE,0xDD,0xED; /*P1口,低有效*/char SN=40,WE=40; char SN_G=40,WE_G=20,Y=5; uchar i,k=0,count=0; void delay(uchar t);/*定義函數(shù)*/void light();/*定義函數(shù)*/void led(); /*定義函數(shù)*/sbit K0=P32;/*開關(guān)K4接P32管腳*/sbit K1=P33;/*開關(guān)K2接P33管腳

14、*/sbit K3=P35;/*開關(guān)K3接P35管腳*/*程序初始化*/void init(void) /*12MHz */ TMOD=0x01; /*計(jì)數(shù)器用模式1，為16位計(jì)數(shù)器*/ TH1=(65536-50000)/256; /*0x3C*/ TL1=(65536-50000)%256; /*0xB0*/*計(jì)50000個(gè)數(shù)，用時(shí)50ms*/ IT0=1;/*外部中斷0為邊沿觸發(fā)方式*/ ET0=1;/*允許T0中斷*/ TR0=1;/*啟動(dòng)計(jì)數(shù)器*/ EA=1;/*CPU開放總中斷*/ EX0=1;/*允許外部中斷0中斷，即允許響應(yīng)端口P32(K4)中斷*/ EX1=1;/*允許外部中

15、斷1中斷，即允許響應(yīng)端口P33(K2)中斷*/*中斷0處理程序=夜間模式=*/ void int0(void) interrupt 0 while(1) P1=c4,P0=0x00;/*交通燈對(duì)應(yīng)著k的值變化*/ if(P1=c4)/*當(dāng)南北方向亮黃燈且count=0時(shí)，執(zhí)行程序*/ TH1=(65536-50000)/256; TL1=(65536-50000)%256;/*延時(shí)50ms*/ P1=0xFF; /*燈滅，返回*/ if(K3=0) /*P35=0*/ delay(20);/*延時(shí)，把抖動(dòng)的時(shí)間拋掉*/ if(K3=0) while(!K3)/*當(dāng)松開K3開關(guān)時(shí)，跳出空循環(huán)，執(zhí)

16、行后面的程序*/ count=0;/*清零*/k=0;/*南北方向通車，東西方向不通車*/SN=40;WE=40;/*南北方向顯示時(shí)間為南北方向綠燈通行時(shí)間，東西方向顯示時(shí)間為南北方向綠燈通行時(shí)間加黃燈閃亮?xí)r間*/ light();/*調(diào)用交通燈函數(shù)*/led(); /*調(diào)用數(shù)碼管函數(shù)*/EA=1; /*CPU開放總中斷*/ break;/*跳出*/ /*白天晚上模式切換程序結(jié)束*/ /*中斷1處理程序TING*/void int1(void) interrupt 2P1=0xFF,P0=a0;/*東西南北方向均燈全滅，P0口輸出0*/ EA=0;/*CPU禁止響應(yīng)一切中斷*/TR0=!TR0

17、;/*計(jì)數(shù)器停止工作*/SN=SN_G,WE=SN_G; while(1)/*無條件循環(huán)*/ /*數(shù)碼管掃描程序，*/ P2=b0;/*顯示南北方向個(gè)位*/ delay(5);/*延時(shí)*/ P2=b1;/*顯示南北方向十位*/ delay(5);/*延時(shí)*/ P2=b2;/*顯示東西方向個(gè)位*/ delay(5);/*延時(shí)*/ P2=b3;/*顯示東西方向十位*/ delay(5);/*延時(shí)*/ /*返回*/ if(K3=0) /*P35=0*/ delay(10);/*延時(shí)，把抖動(dòng)的時(shí)間拋掉*/ if(K3=0) while(!K3)/*當(dāng)松開K3開關(guān)時(shí)，跳出空循環(huán)，執(zhí)行后面的程序*/ EA

18、=1;/*CPU開放總中斷*/TR0=!TR0;/*啟動(dòng)計(jì)數(shù)器*/ break;/*跳出*/ /*定時(shí)函數(shù)*/void time1(void) interrupt 1delay(10);TH0=0x3c;TL0=0xb0;/*計(jì)50000個(gè)數(shù)，用時(shí)50ms*/count+; /*自增運(yùn)算*/if(count>=20)/*當(dāng)count大于或等于20時(shí)，歷時(shí)1s，執(zhí)行程序*/ SN-;/*自減運(yùn)算*/ WE-;/*自減運(yùn)算*/ count=0;/*清零*/ if(SN=0|WE=0)/*當(dāng)SN=0或者WE=0時(shí)，執(zhí)行程序*/ k+;/*自增運(yùn)算*/if(k>3)/*當(dāng)k>3時(shí)，執(zhí)行程序*/ k=0;SN=40;WE=40;else if(k=1) SN=20;WE=Y; else if(k=2) SN=15;WE=20; else if(k=3) SN=Y;WE=5; /*延時(shí)t毫秒*/void delay(uchar t)uchar i;for(t;t>0;t-)for(i=2000;i&