基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)

1、鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2014 級(jí)專業(yè)班級(jí)題 目學(xué)號(hào)_姓名指導(dǎo)教師二O六年 十二 月 十五 日一、 交通燈 的基本原理單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī) 種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。 單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處 理器、存儲(chǔ)器和 I/O 接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè) 備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片 機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中， 單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片

2、機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根 據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。交通燈是城市交通的重要指揮系統(tǒng)，與人們的日常生活密切相關(guān)。隨著 經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市中的車輛逐漸增多，交通擁堵和堵塞現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，引 起交通事故頻發(fā)等一系列問(wèn)題，因此設(shè)計(jì)一個(gè)靈活、穩(wěn)定、便捷的多功能交通 燈控制系統(tǒng)具有必要性和現(xiàn)實(shí)性。 本次設(shè)計(jì)的意義在于通過(guò)對(duì)具體的控制系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法和處理問(wèn)題的思路，特別是一些 常用的技術(shù)手段。在實(shí)踐設(shè)計(jì)過(guò)程中，積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)拓思維空間，全面提 高個(gè)人的綜合能力。本系統(tǒng)由單片機(jī)硬/軟件系統(tǒng)，8位8段數(shù)碼管和LED燈顯示系統(tǒng)。和電 路控制電路

3、等組成，較好的模擬了交通路面的控制。倒計(jì)時(shí)電路主要是由雙位共陰數(shù)碼管和 74HC573N驅(qū)動(dòng)模塊組成，控制信 號(hào)通過(guò)單片機(jī)的端口 P1 口進(jìn)行信號(hào)的傳輸。倒計(jì)時(shí)電路負(fù)責(zé)的是顯示紅綠燈持 續(xù)顯示的時(shí)間。當(dāng)綠燈或者紅燈持續(xù)顯示時(shí)，數(shù)碼管顯示該狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間， 在黃燈閃爍顯示時(shí)，起到倒計(jì)時(shí)秒數(shù)的作用。紅綠燈功能電路主要是由各色的發(fā)光二極管和 74HC573N驅(qū)動(dòng)模塊組成， 控制信號(hào)跟數(shù)碼管一樣都是通過(guò) P1 口進(jìn)行傳輸。 紅綠燈電路負(fù)責(zé)的是各個(gè)車行 道和人行道通行狀態(tài)的顯示。系統(tǒng)經(jīng)初始化可以開(kāi)始自動(dòng)運(yùn)行，數(shù)碼管有倒計(jì)時(shí)顯示功能，即1、具有直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止四個(gè)指示燈；2、指示燈有倒計(jì)時(shí)顯示功能，

4、直行 +右轉(zhuǎn) 20 秒，左轉(zhuǎn) +右轉(zhuǎn) 10 秒，停止 + 右轉(zhuǎn) 30 秒，按此規(guī)律不斷循環(huán)；3、直行和左轉(zhuǎn)燈滅掉前 3 秒能夠閃爍提示（每秒兩次） ；4、能夠調(diào)整直行、左轉(zhuǎn)、停止指示燈的時(shí)間。二、 交 通燈的硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)單片機(jī)主要是用于控制交通燈的演示系統(tǒng)， 故只需要單片機(jī)最小系 統(tǒng)即可完成。此電路由單片機(jī)、時(shí)鐘電路、電源、復(fù)位電路 4 個(gè)組成部分組成。 下圖分別為單片機(jī)原理圖、交通燈系統(tǒng)電路圖。圖 1 單片機(jī)系統(tǒng)原理圖圖 2 交通燈系統(tǒng)原理圖復(fù)位電路復(fù)位方式有多種，本設(shè)計(jì)采用按鍵復(fù)位。接線圖如圖 3 復(fù)位電路，在復(fù)位期間（即RST為高電平期間），P0 口為高組態(tài)，P1 P3 口輸出高電平；

5、 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào) PSEN無(wú)效。地址鎖存信號(hào)ALE也為高電平。在設(shè)定 的定時(shí)時(shí)間內(nèi)必須在 RST引腳產(chǎn)生一個(gè)由高到低的電平變化，以清內(nèi)部定時(shí)器.圖 3 復(fù)位電路圖晶振電路選取原則：傳統(tǒng)做法，但能夠?qū)崿F(xiàn)所需，即最簡(jiǎn)單也最是實(shí)用。電容選取30pF，晶振為 12MHz圖 4 晶振電路圖電源供電電路供電電路由主電源和備用電源組成。主電源主要是由變壓器、6A整流橋、4個(gè)二極管， 2 個(gè) 104pf 電容， 二個(gè)電解電容以及 7805 三端穩(wěn)壓管組成。 這個(gè)部 分為系統(tǒng)提供主要的供電，輸出電壓為5V直流。備用電源主要是由4位的5號(hào)電池盒組成。這個(gè)部分在主電源斷電時(shí)能夠幾乎瞬時(shí)的為系統(tǒng)提供電源，輸

6、出 電壓也是5V直流。該電源直接接到單片機(jī)的電源端。主 電 源 和 備 用 電 源 切 換 功 能 電 路原件 清 單原件名稱數(shù)量焊接位置電源部分USB座1USBUSB線1雙排針（2）1CONN1跳帽2104電容7C2,5,6,7,8,9,11LED燈1D1電阻2K1R2最小系統(tǒng)部分40針座1U1STC89C521晶振12MHz1Y1電容20pF2C3,C4復(fù)位鍵1SW RST:電阻10K1R1蜂鳴器1LS1 +三極管90159Q1Q9電阻3301R3鍵盤顯示、通信部分16針座1U2MAX2321單排針（5）1UART按鍵16KEY1KEY16單排針（3）1SWITCH1跳帽14 位 LED2

7、DIGILED1,2電阻8R14R21電阻3308R6R13的軟件設(shè)計(jì)交通燈程序#in elude <>#in clude<>#defi ne uchar un sig ned charvoid display(uchar *po int)#defi ne uint un sig ned intun sig nedcharcodeP0= Tab*(po in t);Tab= 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,S1 = 0;/開(kāi)S1顯0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf,0xf示f,0xce;Delay();sbit up=P3A1;

8、S1 = 1;/關(guān)S1顯sbit dow n=P3A2;示sbit set=P3A3;P0= Tab*(poi nt+1);sbit S8 = P2A0;S2 = 0;/開(kāi)S2顯sbit S7 = P2A1;示sbit S6 = P2A2;Delay();sbit S5 = P2A3;S2 = 1;/關(guān)S2顯sbit S4 = P2A4;示sbit S3 = P2A5;P0= Tab*(poi nt+2);sbit S2 = P2A6;S3 = 0;/開(kāi)S3顯sbit S1 = P2A7;示ucharDelay();fen dua n仁 20,fe ndua n2=10,fe ndua n3=

9、S3 = 1;/關(guān)S3顯3;示uchar times=0;P0= Tab*(poi nt+3);uchar sec on d=0;S4 = 0;/開(kāi)S4顯uchar bsecond=0;示uchar sss=0;Delay();ucharS4 = 1;/關(guān)S4顯disData8=7,12,1,10,11,11,6,7;示void keydisplay();P0= Tab*(poi nt+4);void display();S5 = 0;/開(kāi)S1顯void Delay()示Delay();un sig ned char i;S5 = 1;/關(guān)S1顯for(i=0;i<255;i+);示P0

10、= Tab*(poi nt+5);void ISR_Timer0(void) in terrupt1S6 = 0;/開(kāi)S2顯 _示TH0=0x3c;Delay();TL0=0xb0;S6 = 1;/關(guān)S2顯times+;示if (times = 10)P0= Tab*(poi nt+6);S7 = 0;/開(kāi)S3顯bsecond+;示times=0;Delay();S7 = 1;/關(guān)S3顯示P0= Tab*(poi nt+7);S8 = 0;/開(kāi) S4顯示Delay();S8 = 1;/關(guān) S4 顯示void delayAJ(uchar a)uchar i;while(a-)for(i=0;i&

11、lt;125;i+);display(disData);void key()if(set=0)delayAJ(10); 消抖 / 消 抖時(shí)間可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定if(set=0)SSS+; delayAJ(10);while(!set) delayAJ(10);if(sss%4=1)if(up=0)delayAJ(10); if(up=0)fen dua n1+;if(fen dua n1=100)fen dua n1=0;while(!up) delayAJ(10);if(dow n=0) delayAJ(10); if(dow n=0)fen dua n1-; if(fen dua n1=-

12、1)fen dua n仁 99; while(!dow n) delayAJ(10); if(sss%4=2)if(up=0) delayAJ(10); if(up=0)fen dua n2+; if(fen dua n2=100) fen dua n2=0; while(!up) delayAJ(10);if(dow n=0) delayAJ(10); if(dow n=0)fen dua n2-;if(fen dua n2=-1)fen dua n2=99; while(!dow n) delayAJ(IO); if(sss%4=3)if(up=O) delayAJ(IO); if(up=

13、O)fen dua n3+; if(fen dua n3=100)fen dua n3=0; while(!up) delayAJ(10); if(dow n=0) delayAJ(10); if(dow n=0)fen dua n3-; if(fen dua n3=-1)fen dua n3=99; while(!dow n) delayAJ(10);void keydisplay()bsec on d=0;if(sss%4=1)disData0=11;disData2=1; disData3=11;disData6=fe ndua n1/10;disData7=fe ndua n1%10;

14、if(sss%4=2)disData0=7;disData2=11;disData3=11;disData6=fe ndua n2/10;disData7=fe ndua n2%10;if(sss%4=3)disData0=11;disData2=11;disData3=10;disData6=fe ndua n3/10; disData7=fe ndua n3%10;void xia nshi()sec on d=bsec on d/2;if(sec on d>fe ndua n1+fe ndua n2+f enduan3+1)bsec on d=0;if(sec on d<=f

15、e ndua n1)disData0=11;disData1=12;disData2=1;disData3=11;disData6=(fe ndua n1-seco nd)/10;disData7=(fe ndua n1-secon d)% 10;if(fe ndua n1-seco nd<=3)&&(bse con d%2=0)disData0=11;disData1=11;disData2=11;disData3=11;elseif(sec on d>fe ndua n1)&&( sec on d<=fe ndua n2+fe ndua n

16、1)disData0=7;disData1=12;disData2=11;disData3=11;disData6=(fe ndua n1+fe ndua n2 -seco nd+1)/10;disData7=(fen dua n1+fe ndua n2 -seco nd+1)%10;if(fen dua n1+fe ndua n2-sec ond+1<=3)&&(bseco nd%2=0)disData0=11;disData1=11;disData2=11;disData3=11;elseif(sec on d>fe ndua n2+fe ndua n1)&am

17、p;&(s econ d<=fe ndua n2+fe ndua n1+fe ndua n3 )disData0=11;disData1=12;disData2=11;disData3=10;disData6=(fe ndua n1+fe ndua n2 +fen dua n3-seco nd+1)/10; disData7=(fen dua n1+fe ndua n2+fe n 程序流程圖四、課程設(shè)計(jì)總結(jié)dua n3-sec on d+1)%10;if(fen dua n1+fe ndua n2+fe ndua n3-seco nd+1<=3)&&(bse

18、co nd%2=0) disData0=11;disData1=11;disData2=11;disData3=11;if(sec on d>fe ndua n1+fe ndua n2+fe ndu an 3+1)bsec on d=0;void mai n()TMOD |=0x01;/T0 16 位定時(shí)器TH0=0x3c;TL0=0xb0;ET0=1;TR0=1;EA=1;while(1)key();if(sss%4=0)xia nshi();elsekeydisplay();display(disData);本次課程設(shè)計(jì)中，重新鞏固了單片機(jī)理論課時(shí)，感覺(jué)到的內(nèi)容很多，知識(shí)點(diǎn)很雜、很繁瑣。通過(guò)自己的努力也更進(jìn)一步掌握了單片機(jī)的內(nèi)容構(gòu)造和工作原理，以及接外部電路的情況。當(dāng)然光有理論知識(shí)那只是“紙上談兵”，還需實(shí)際動(dòng)手去實(shí)踐。真正把所學(xué)的用到日常生活中，理論聯(lián)系實(shí)際，做出實(shí)物模型。這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我們?cè)O(shè)計(jì)的是簡(jiǎn)易十字路口交通燈設(shè)計(jì)， 通過(guò)