交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：本系統(tǒng)采用美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的單片機(jī) AT89C51，以及其它芯片來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制。實(shí)現(xiàn)了通過(guò) AT89S51 芯片的 P2 口設(shè)置紅、綠燈點(diǎn)亮的功能，通過(guò)AT89C51 芯片的 RXD、TXD 輸入、輸出設(shè)置顯示時(shí)間。交通燈的點(diǎn)亮采用發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)，時(shí)間的顯示采用七段數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)。 基本要求：基本要求：（1） 在一個(gè)十字路口的兩條主干道上，分別裝上一套紅、黃、綠 3 種信號(hào)燈。（2） 在通常情況下，一條主干道為綠燈，另一條主干道為紅燈?？刂颇媳毕颉|西向交通燈，指示時(shí)間為 25s，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)交通信號(hào)燈實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，要求具有以下功能：（3） 時(shí)間為 5s 時(shí)黃燈點(diǎn)亮

2、閃爍，5s 時(shí)間到，交通燈換向。亮燈規(guī)律：南北紅燈亮 25s,東西綠燈亮 25s 南北黃燈亮 5s,東西黃燈閃 5s南北綠燈亮 25s,東西紅燈亮 25s南北黃燈閃 5s,東西黃燈亮 5s主要參考資料：主要參考資料： 1王文杰 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) 冶金工業(yè)出版社2李全利 單片機(jī)原理及接口技術(shù)第二版 高等教育出版社3胡漢才 單片機(jī)原理及其接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 4嚴(yán)天峰 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真調(diào)試 北京航空航天大學(xué)出版社5張毅剛 MCS-51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 6劉瑞新 單片機(jī)原理與應(yīng)用教程 機(jī)械工業(yè)出版社7吳國(guó)經(jīng) 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) 中國(guó)電力出版社完 成 期 限： 指導(dǎo)教師簽名

3、： 課程負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日 2鄭州華信學(xué)院鄭州華信學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書題題 目：目： 交通燈設(shè)計(jì)交通燈設(shè)計(jì) 姓姓 名：名： 劉鵬程劉鵬程 院院 （系）：（系）： 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：專業(yè)班級(jí)： 電氣工程及其自動(dòng)化一班電氣工程及其自動(dòng)化一班 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 09021201220902120122 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 宋東亞宋東亞 許洋洋許洋洋 成成 績(jī)：績(jī)： 時(shí)間：時(shí)間：20112011 年年 1111 月月 1616 日至日至 20112011 年年 1212 月月 1616 日日 3目目 錄錄1摘要摘要.32 2任務(wù)分析與設(shè)計(jì)思路任務(wù)分析與設(shè)計(jì)思路.32

4、.1任務(wù)分析：.32.2設(shè)計(jì)思路.43 3總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì).53.1單片機(jī)內(nèi)部資源分布圖：.53.2硬件原理框圖：.53.3軟件結(jié)構(gòu)框圖：.63.4軟硬件分工.64 4詳細(xì)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì).64.1設(shè)計(jì)電路：.74.2交通燈電路：.74.3倒計(jì)時(shí)顯示電路：.75 5仿真電路及效果圖：仿真電路及效果圖：.85.1仿真電路：.95.2仿真效果：.96 6軟件框圖軟件框圖.126.1主程序流程圖： .127 7程序及注釋程序及注釋.137.1主程序:.138 8調(diào)試與運(yùn)行調(diào)試與運(yùn)行.159 9心得體會(huì)心得體會(huì).151010設(shè)計(jì)資料及參考文獻(xiàn)設(shè)計(jì)資料及參考文獻(xiàn).16 41 摘要摘要在日常生活中，交通燈作為

5、管理交通、調(diào)協(xié)車輛的一個(gè)便捷的手段，起著很大的作用。各種交通工具、行人都要根據(jù)交通燈的變化來(lái)決定是否前行，通行的時(shí)間的規(guī)定協(xié)調(diào)了它們的步伐，極大的減少了由于交通混亂引起的各種事故的發(fā)生。因此，一個(gè)完善的交通系統(tǒng)中，交通燈是必不可少的設(shè)備，一個(gè)完善的交通燈程序會(huì)更有效的管理當(dāng)前道路中出現(xiàn)的實(shí)際情況，使車輛、行人的行進(jìn)變得更順暢、更和諧。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)機(jī)動(dòng)車輛發(fā)展迅速，而城鎮(zhèn)道路建設(shè)由于歷史等各種原因相對(duì)滯后，交通擁擠和堵塞現(xiàn)象時(shí)常出現(xiàn)。如何利用當(dāng)今計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)，有效地疏導(dǎo)交通，提高城鎮(zhèn)交通路口的通行能力，減少交通事故是很值得研究的一個(gè)課題。目前，國(guó)內(nèi)的交通燈一般設(shè)在十字

6、路口，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈加上一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示器來(lái)控制行車。2 2 任務(wù)分析與設(shè)計(jì)思路任務(wù)分析與設(shè)計(jì)思路2.1 任務(wù)分析：任務(wù)分析：本次設(shè)計(jì)要求：運(yùn)用所學(xué)單片機(jī)原理、模擬和數(shù)字電路等方面的知識(shí)，設(shè)計(jì)出一臺(tái)交通信號(hào)燈，模擬路口交通信號(hào)。交通燈要求如下： 1）交通信號(hào)燈能夠控制東西、南北兩個(gè)方向的交通，紅綠黃燈用對(duì)應(yīng)顏色的發(fā)光二極管代替； 2）用四個(gè) 2 位數(shù)碼管分別顯示東、南、西、北方向的通行時(shí)間，東西或南北通行時(shí)間為 25 秒，紅綠燈切換中間黃燈閃爍 5 秒。目前，我們接觸到的交通燈都位于十字路口，假設(shè)實(shí)際情況為東西南北走向的十字路口，如下圖： 5東西南北各三盞燈，每三盞分別

7、為紅、黃、綠三種顏色，總共十二盞燈，而實(shí)際情況下，東西方向燈亮滅一致，南北方向燈亮滅一致，故只需要按東西為一組，南北為一組，兩組交錯(cuò)亮滅來(lái)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，即可達(dá)到交通燈系統(tǒng)的控制目的。根據(jù)以上分析那么只需要控制東南或者西北六盞燈亮滅規(guī)律就能實(shí)現(xiàn)控制，另外兩組對(duì)應(yīng)一致就行了。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，要求東西或者南北通行 25 秒，紅綠燈切換中間黃燈閃爍 5 秒。那么要求綠燈亮放行，放行線，綠燈持續(xù)亮（通行時(shí)間）25 秒，黃燈亮（警告提醒時(shí)間）5 秒，紅燈亮禁止通行，禁止線，為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，也為 25 秒。切換過(guò)程?hào)|西南北均為黃燈閃爍。2.2 設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)思路基于完成以上任務(wù)分析，結(jié)合所學(xué)有關(guān)知識(shí)，尤其是本學(xué)期

8、所學(xué)關(guān)于單片機(jī)的中斷系統(tǒng)和定時(shí)/計(jì)數(shù)器的相關(guān)知識(shí)及應(yīng)用，我們知道對(duì)于紅、綠、黃兩組各三盞燈的控制，可以通過(guò)把這六盞燈分別接到單片機(jī)的六個(gè)輸出引腳，若用P1 口進(jìn)行輸出，則分配如下： 通過(guò)對(duì) P1 口 P0P5 編程從而實(shí)現(xiàn)控制。而時(shí)間的各盞燈的熄滅時(shí)間的延時(shí)情況，則用定時(shí)/計(jì)數(shù)和中斷結(jié)合應(yīng)用實(shí)現(xiàn)控制。 而輸出的時(shí)間顯示則每個(gè)方向分別用兩個(gè)發(fā)光二極管顯示，十位接在 P0口，個(gè)位接在 P2 口，對(duì) P0 口 P2 口編程即可實(shí)現(xiàn)控制。 AT89C51P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 L1 L2 L3 L4 L5 L6(東西紅) （東西黃） （東西綠） (南北紅) （南北黃

9、） （南北綠） LED 顯示分布 63 3 總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)內(nèi)部資源分布圖：?jiǎn)纹瑱C(jī)內(nèi)部資源分布圖：3.2 硬件原理框圖：硬件原理框圖：時(shí) 鐘 電 路振 蕩 電 路上 電 復(fù)位 電 路 AT89C51 交 通 燈 LED 數(shù) 碼 管 73、軟件結(jié)構(gòu)圖：3.3 軟件結(jié)構(gòu)框圖：軟件結(jié)構(gòu)框圖： 3.4 軟硬件分工軟硬件分工 硬件實(shí)現(xiàn)實(shí)物連接，軟件與硬件連接相對(duì)應(yīng)，通過(guò)編寫程序，使硬件實(shí)現(xiàn)期望的功能。說(shuō)的形象些，軟件相當(dāng)于其內(nèi)在本質(zhì)功能，而硬件是將該功能表現(xiàn)出來(lái)，讓人們可見罷了。4 4 詳細(xì)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)使用的單片機(jī)為 AT89C51。AT89C51 是帶有 4K 字節(jié)閃存的低電壓高性

10、能微處理器。其主要特性：與 MCS-51 兼容 4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲(chǔ)器 壽命：1000 寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10 年 全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 1288 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 5 個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。 主 程 序顯示子程序調(diào)用 實(shí)現(xiàn) 功能模塊 84.1 設(shè)計(jì)電路：設(shè)計(jì)電路： 設(shè)計(jì)電路主要由兩部分組成，一部分為 P1 口與十二個(gè)發(fā)光二極管連接電路，另一部分是 P0、P2 口與八個(gè)七段顯示器相連的電路，下面分別詳細(xì)說(shuō)明。4.2 交通燈電路：交通燈電路：

11、 設(shè)計(jì)中采用發(fā)光二極管作為交通燈來(lái)使用，單片機(jī)的 I/O 接口直接和交通燈（發(fā)光二極管）連接。在十字路口的四組紅、黃、綠三色交通燈中，東西方向道路上的兩組同色燈連接在一起，南北方向道路上的兩組同色的燈也彼此連接在，受單片機(jī) P1.0P1.5 控制。單片機(jī)的 I/O 接口與交通燈電路的具體連接方式為：P1.0P1.2 分別接?xùn)|西方向的紅、黃、綠共 6 個(gè)放光二極管，P1.3P1.5分別接南北方向的紅、黃、綠共 6 個(gè)發(fā)光二極管。12 個(gè)發(fā)光二極管采用了共陽(yáng)極的連接方式，因此 I/O 口輸出低電平時(shí)，與之相連的發(fā)光二極管會(huì)亮，I/O 口輸出高電平時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管會(huì)滅。交通燈電路如圖所示 94.

12、3 倒計(jì)時(shí)顯示電路：倒計(jì)時(shí)顯示電路： 該顯示裝置選用七段數(shù)碼管來(lái)顯示交通燈轉(zhuǎn)換的剩余時(shí)間，根據(jù)控制要求，每個(gè)路口需要兩個(gè)數(shù)碼管，這樣四個(gè)路口就要求八個(gè)數(shù)碼管。有序 AT89C51 單片機(jī)的 I/O 作為輸出時(shí)，具有較強(qiáng)吸收電流能力，因此我們可以選用共陽(yáng)型數(shù)碼管，這樣由單片機(jī)的 I/O 就可以直接驅(qū)動(dòng)，從而簡(jiǎn)化硬件電路的設(shè)計(jì)。四個(gè)路口倒計(jì)時(shí)顯示被置在同一時(shí)刻顯示相同的數(shù)字，期中 P0 口用來(lái)顯示時(shí)間的十位，P2 口用來(lái)顯示時(shí)間的個(gè)位。電路如下圖所示12345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678hgfedcbaR510kR610kP83P84R310kR410k

13、105 仿真電路及效果圖：5.1 仿真電路：仿真電路：A1B1C1D1E1F1D1F1E1B1C1A112345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678hgfedcbaA1C1B1D1F1E1XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0

14、/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51PROGRAM=G:新建文件夾程序J.HEXX1CRYSTALC122pfC222pfGNDR510kR610kR910kC310uFGNDD4LED-REDD5LED-REDD6LED-REDD7LED-REDD8LED-GREEND9LED-GREEND10LED-GREE

15、ND11LED-GREEND12LED-YELLOWD13LED-YELLOWD14LED-YELLOWD15LED-YELLOWP83P84R310kR410kP81P82R110kR210kP87P88R710kR810kGND5.2 仿真效果：仿真效果：東西黃燈 5s, 南北黃燈 5s 11FILE NAME:DESIGN TITLE:A1B1C1D1E1F1D1F1E1B1C1A112345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678hgfedcbaA1C1B1D1F1E1XTAL218XTAL1

16、19ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1A

17、T89C51PROGRAM=G:新建文件夾程序J.HEXX1CRYSTALC122pfC222pfGNDR510kR610kR910kC310uFGNDD4LED-REDD5LED-REDD6LED-REDD7LED-REDD8LED-GREEND9LED-GREEND10LED-GREEND11LED-GREEND12LED-YELLOWD13LED-YELLOWD14LED-YELLOWD15LED-YELLOWP83P84R310kR410kP81P82R110kR210kP87P88R710kR810kGND東西紅燈 25s, 南北綠燈 25sFILE NAME:DESIGN TITL

18、E:A1B1C1D1E1F1D1F1E1B1C1A112345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678hgfedcbaA1C1B1D1F1E1XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT0

19、12P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51PROGRAM=G:新建文件夾程序J.HEXX1CRYSTALC122pfC222pfGNDR510kR610kR910kC310uFGNDD4LED-REDD5LED-REDD6LED-REDD7LED-REDD8LED-GREEND9LED-GREEND10LED-GREEND11LED-GREEND12LED-YELLO

20、WD13LED-YELLOWD14LED-YELLOWD15LED-YELLOWP83P84R310kR410kP81P82R110kR210kP87P88R710kR810kGND東西黃燈 5s, 南北黃燈 5s 12FILE NAME:DESIGN TITLE:A1B1C1D1E1F1D1F1E1B1C1A112345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678hgfedcbaA1C1B1D1F1E1XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD1

21、38P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51PROGRAM=G:新建文件夾程序J.HEXX1CRYSTALC1

22、22pfC222pfGNDR510kR610kR910kC310uFGNDD4LED-REDD5LED-REDD6LED-REDD7LED-REDD8LED-GREEND9LED-GREEND10LED-GREEND11LED-GREEND12LED-YELLOWD13LED-YELLOWD14LED-YELLOWD15LED-YELLOWP83P84R310kR410kP81P82R110kR210kP87P88R710kR810kGND東西紅燈 25s, 南北綠燈 25s 13FILE NAME:A1B1C1D1E1F1D1F1E1B1C1A112345678abcdefgh1234567

23、8abcdefgh12345678abcdefgh12345678abcdefgh12345678hgfedcbaA1C1B1D1F1E1XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115

24、P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51PROGRAM=G:新建文件夾程序J.HEXX1CRYSTALC122pfC222pfGNDR510kR610kR910kC310uFGNDD4LED-REDD5LED-REDD6LED-REDD7LED-REDD8LED-GREEND9LED-GREEND10LED-GREEND11LED-GREEND12LED-YELLOWD13LED-YELLOWD14LED-YELLOWD15LED-YELLOWP83P84R31

25、0kR410kP81P82R110kR210kP87P88R710kR810kGND5、元件清單： 名稱 件數(shù) 參數(shù) 選擇理由 電阻810K 限流，以免燒壞數(shù)碼管 發(fā)光二極管123 色便于仿真顯示 AT89C5114K 閃存低電壓，高性能八位微處理器七段顯示數(shù)碼管8常用數(shù)字顯示，便于仿真 開關(guān)3特殊情況使用 146 軟件框圖6.1 主程序流程圖：主程序流程圖： 開始初始化，全部為黃燈并按照初始化運(yùn)行東西紅燈亮，南北綠燈亮調(diào)用顯示程序，將時(shí)間送顯示東西黃燈閃爍，南北黃燈爍調(diào)用顯示程序，將時(shí)間送顯示東西綠燈亮，南北紅燈亮調(diào)用顯示程序，將時(shí)間送顯示東西黃燈閃爍，南北黃燈閃爍調(diào)用顯示程序，將時(shí)間送顯示

26、 157 程序及注釋程序及注釋 7.1 主程序主程序: ORG 0000H AJMP STAT ORG 0100HSTAT: SETB EA SETB EX0 SETB IT0 SETB EX1 SETB IT1 MOV SP,#60HSTAT1:MOV R0, #0EDH ;初始化，東西南北均為黃燈 MOV P1, R0 ;顯示 5 秒 MOV R7,#05 LCALL DISP1 ;調(diào)顯示子程序A1: MOV R0,#0DEH ;東西紅燈亮，南北綠燈亮 MOV P1,R0 ;顯示 25 秒 MOV R7,#25 LCALL DISP ;調(diào)顯示子程序SHANHD: MOV R0, #0EDH

27、 ;初始化，東西南北均為黃燈 MOV P1, R0 ;顯示 5 秒 MOV R7,#05 LCALL DISP1 ;調(diào)顯示子程序A2: MOV R0,#0F3H MOV P1,R0 ;顯示 25 秒 MOV R7,#25 LCALL DISP ;調(diào)顯示子程序 DISP: MOV 40H,R7NEXT: MOV A,40H MOV B,#10 DIV AB MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,B MOVC A,A+DPTR MOV P2,A 16 LCALL DELAY1S DEC 40H MOV A,40H CJNE A,#00,NEXT

28、MOV R7,#00 CJNE R0,#0DEH,STAT CJNE R0,#0F3H,SHANHDDISP1: MOV 41H,R7NEXT1: MOV A,41H MOV B,#10 DIV AB MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,B MOVC A,A+DPTR MOV P2,A MOV R0, #0EDH MOV P1, R0 ACALL DELAY10MS MOV R0, #0FFH MOV P1, R0 LCALL DELAY1S DEC 41H MOV A,41H CJNE A,#00,NEXT1DELAY10MS: MOV

29、R1,#10 D6: MOV R2,#20 D5: MOV R3,#248 DJNZ R3,$ DJNZ R2,D5 DJNZ R1,D6 RETDELAY1S: MOV R6,#100 D2: MOV R4,#20 D1: MOV R5,#248 DJNZ R5,$ DJNZ R4,D1 DJNZ R6,D2 RETTABLE: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H END 178 調(diào)試與運(yùn)行1、按照硬件連接圖，相應(yīng)的，P1.0 接紅燈,P1.1 接黃燈,P1.2 接綠燈,P1.3 接紅燈,P1.4 接黃燈,P1.5 接綠燈2、從 0100H