單片機課程設計交通燈

1、單片機課程設計（論文）摘 要隨著各種交通工具的發(fā)展和交通指揮的需要，第一盞名副其實的三色燈(紅、黃、綠三種標志)于1918年誕生。它是三色圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號街的一座高塔上，由于它的誕生，使城市交通大為改善。中國最早的馬路紅綠燈，是于1928年出現(xiàn)在上海的英租界。隨著經濟的高速發(fā)展，各種交通工具都迅速發(fā)展。所以交通在人們的日常生活中占有重要的地位，隨著人們社會活動的日益頻繁，這點更是體現(xiàn)的淋漓盡致。交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。單片機自問世以來，性能不斷提高和完善，其資源又能滿足很多場合的應用，加之單片機具有集成

2、度高、功能強、速度快、體積小、功耗低、使用方便、性能可靠、價格低廉，其易于產品化、抗干擾能力強、可在各種惡劣環(huán)境下可靠的工作等特點。特別是它強大的面向控制能力，使它在工業(yè)控制領域，智能儀表、外設控制、家用電器、機器人、軍事裝置等方面得到了廣泛的應用。本系統(tǒng)采用單片機AT89C51為中心器件來設計交通燈控制器，系統(tǒng)實用性強、操作簡單、擴展強、實用性高。本設計就是采用單片機模擬十字路口交通燈的各種狀態(tài)顯示以及倒計時時間。本設計系統(tǒng)由單片機I/O口擴展系統(tǒng)、交通燈狀態(tài)顯示系統(tǒng)、LED數(shù)碼顯示系統(tǒng)等幾大部分組成。系統(tǒng)除基本的交通燈功能外，還具有倒計時、緊急情況處理等功能，較好的模擬實現(xiàn)了十字路口可能出

3、現(xiàn)的狀況。本系統(tǒng)采用單片機C語言編寫，主要編寫了主程序，LED數(shù)碼管顯示程序等?？傮w上完成了軟件的編寫。關鍵詞：交通燈，控制，AT89C51，倒計時顯示目 錄摘 要I目 錄II第1章 緒 論1第2章 設計內容22.1設計目的22.2設計要求22.3設計思想22.4實現(xiàn)功能2第3章 系統(tǒng)設計方案43.1十字路口的交通燈分布示意圖43.2 LED燈顯示原理43.3系統(tǒng)硬件接線圖5第4章 軟件系統(tǒng)設計64.1狀態(tài)地址分配64.2延時程序模塊的設計64.3程序流程圖7第5章 軟件仿真8第六章 心得體會10參考文獻13附 錄14系統(tǒng)程序：14實驗元器件：15單片機課程設計（論文）第1章 緒 論從最早的手

4、牽皮帶到20世紀50年代的電氣控制，從采用計算機控制到現(xiàn)代化的電子定時監(jiān)控，交通信號燈在科學化、自動化上不斷地更新、發(fā)展和完善。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應根據(jù)具體硬件結構，以及針對具體應用對象特點的軟件結合，加以完善。由于近年來各大城市交通事故的增多、在交通事故中傷亡人員不斷增加，解決交通事故成了廣大人民和大眾關注的焦點，所以我特意選擇了交通信號燈課程設計。交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行

5、能力，減少交通事故有明顯效果。交通信號燈在大多數(shù)城市得到了廣泛的應用。傳統(tǒng)的交通信號燈控制一般采用了電子線路和繼電器控制，結構復雜，可靠性低，故障率高。本次設計是基于AT89C51單片機的交通燈控制系統(tǒng)，東西南北的通行時間可調，倒計時顯示通行時間燈功能，該系統(tǒng)具有設計周期短、可靠性高、維護方便、使用簡單等優(yōu)點。第2章 設計內容2.1設計目的（1）掌握交通燈的控制原理，并能運用C語言編寫程序，對所學的知識進一步深入了解。（2）為解決近年來各大城市交通事故的增多、在交通事故中傷亡人員不斷增加問題，并且疏導交通流量、提高道路通行能力，設計一款實用性高、操作簡單的交通燈。（3）通過交通燈模擬系統(tǒng)的設計

6、可以進一步認識單片機在控制系統(tǒng)中的重要性。在完成理論學習和必要的實驗后，掌握了單片機的基本原理和各種基本功能的應用，但對單片機的硬件實際應用設計和單片機完整的用戶程序設計還不清楚，實際動手能力不夠，所以進行一次課程設計。2.2設計要求設計一個能夠控制十二盞交通信號燈的模擬系統(tǒng)。利用單片機的定時器定時，令十字路口的紅綠燈交替點亮和熄滅，并用LED燈顯示倒計時間，并通過單片機P1口控制交通燈（紅黃綠三色LCD）的替換。2.3設計思想在該交通燈控制系統(tǒng)中，東西南北四個方向各有紅黃綠三種顏色的指示燈各一盞，共計12盞指示燈，用以來指揮車輛和行人安全通行。當紅色指示燈亮的時候表示禁止該方向的車輛和行人通

7、行，當綠色指示燈亮的時候表示允許該方向的車輛和行人通行，當黃色指示燈亮的時候提示人們紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。并且黃燈燃亮時為東西南北兩干道的公共停車時間。為了達到上述設計要求，可以用一片AT89C51單片機實現(xiàn)。用AT89C51的P0口(P1.0P1.5)分別接上垂直兩個道口的6盞信號燈；用LED燈顯示倒計時間。具體設計思路如下：收集并整理資料，硬件設計，軟件設計，Proteus仿真，設計體會與總結。2.4實現(xiàn)功能功能如下：1）南北方向（主干道）車道和東西方向（支干道）車道兩條交叉道路上的車輛交替運行，主干道每次通行時間都設為37秒、支干道每次通行間為37秒，時間可設置修改。2）在綠燈轉為紅燈

8、時，要求黃燈先亮3秒鐘，才能變換運行車道；3）東西方向、南北方向車道除了有紅、黃、綠燈指示外，每一種燈亮的時間都用顯示器進行顯示（采用倒計時的方法）。4）一道有車而另一道無車（實驗時用開關 K0 和 K1 控制），交通燈控制系統(tǒng)能立即讓有車道放行。 5）有緊急車輛要求通過時，系統(tǒng)要能禁止普通車輛通行，A、B道均為紅燈，緊急車由K0K1 開關模擬。 第3章 系統(tǒng)設計方案3.1十字路口的交通燈分布示意圖十字路口的交通燈分布示意圖如圖3-1所示，將這12個交通燈進行編號。圖3-1 十字路口交通燈分布示意圖這12個交通燈共有四個狀態(tài)：狀態(tài)1（S1）：南北綠燈（3、9）亮，東西紅燈（4、10）亮狀態(tài)2（

9、S2）：南北黃燈（2、8）亮，東西仍為紅燈（4、10）亮狀態(tài)3（S3）：南北紅燈（1、7）亮，東西綠燈（6、12）亮狀態(tài)4（S4）：東西黃燈（5、11）亮，南北仍為紅燈（1、7）亮3.2 LED燈顯示原理LED顯示的特點是每個數(shù)碼管必須接一個7位鎖存器用來鎖存待顯示的字型碼。送入一次字型碼顯示自行一直保持，直到送入新字型碼為止。這種方法的優(yōu)點是占用CPU時間少，顯示便于監(jiān)測和控制。交通燈用以實現(xiàn)對主支路的控制，紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”，黃燈是警告信號。南北通行，東西禁止時利用定時器中斷倒計時37S；東西通行，南北禁止時利用定時器中斷倒計時37S。中間黃燈各3秒。3.3系統(tǒng)硬件接線

10、圖圖3-2硬件接線圖第4章 軟件系統(tǒng)設計4.1狀態(tài)地址分配狀態(tài)地址分配如表4-1所示：表4-1P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7燈閃亮情況10000111南北綠東西紅01000111南北黃東西紅00110011南北紅東西綠00101011南北紅東西黃LED顯示器中發(fā)光二極管采用共陰極接法時，其十六進制數(shù)的字形代碼見表4-2所示：表4-2 十六進制數(shù)字型代碼表字型共陰極代碼字型共陰極代碼03FH67DH106H707H25BH87FH34FH96FH466H56DH4.2延時程序模塊的設計 延遲程序塊是要生成一定的是時間延時，這在數(shù)碼管顯示模塊中會用到延遲程序，以滿

11、足倒計時的效果。程序如下：void delayms(unsigned int ms)unsigned char i;while(ms-)for(i=0;i<=120;i+);4.3程序流程圖初始化YYN南北綠東西紅T<3sT<3s南北綠東西紅T<37s南北黃東西紅NY南北紅東西綠南北黃東西綠T<37sNNY第5章 軟件仿真在Proteus軟件仿真之前必須在Proteus里面畫出硬件的外部接線圖，接下來裝入程序，然后組建生成HEX文件，接下來就可以運行仿真了。其初始狀態(tài)時的圖形如圖5-1所示南北方向亮綠燈37秒，東西方向亮紅燈：圖5-1南北通行東西停止如下所示南北方

12、向亮黃燈3秒，東西方向亮紅燈：圖5-2南北黃燈東西紅燈如下所示東西方向亮綠燈37秒，南北方向亮紅燈：圖5-3東西通行南北停止如下所示東西方向黃紅燈33秒，南北方向亮紅燈：圖5-4東西黃南北紅燈 第六章 心得體會經過一周的單片機課程設計，經歷了很多也學會了很多。本次做的是關于交通燈系統(tǒng)的設計，雖說交通燈在我們日常生活中很普遍的存在，我們對它似乎也很熟悉，但是等到做這個課設的時候，我才發(fā)現(xiàn)其實不是這樣的。剛開始實在不知道從何下手，通過認真查閱資料，整個設計就開始有了頭緒。在設計過程中，會出現(xiàn)了一些問題，但都是常見的小問題，如：代碼中雙引號的使用并不是在英語書寫狀態(tài)下，輸入字母出錯等，在調試時出現(xiàn)異

13、常，不過這些都是經常性錯誤，經過調試修改都一一解決，程序順利完成，并實現(xiàn)了其功能。綜合課程設計讓我把以前學習到的知識得到鞏固和進一步的提高認識，對已有知識有了更進一步的理解和認識。在此，由于自身能力有限，在課程設計中碰到了很多的問題，但通過查閱相關書籍、資料以及和周圍同學交流后都得以一一解決。當然，通過這次課程設計，我也發(fā)現(xiàn)了自身的很多不足之處，在以后的學習中，我會不斷的完善自我，不斷進取，能使自己在單片機編程這方面有一個大的發(fā)展。在此次課程設計過程中，我把單片機的理論知識用于實踐中，使理論與實踐相結合，使我的理論知識的到了鞏固，在查資料翻閱資料的過程中也豐富了我的知識跟閱歷。兩周的單片機課程

14、設計收獲到了很多，從一開始的什么都不懂，到后來了解其中的原理。失敗了無數(shù)次，但也在失敗中總結了很多經驗，尤其是在無數(shù)次失敗后得到成功后的喜悅感與成就感是無可代替的。在以后的學習中，我會不斷的完善自我，不斷進取，能使自己在單片機編程這方面有一個大的發(fā)展。再次感 謝老師的輔導以及同學的幫助，是他們讓我有了一個更好的認識，無論是學習還是生活，生活是實在的，要踏實走路。課程設計時間雖然很短，但我學習了很多的東西，使我眼界打開，感受頗深。 雖然設計仿真調試的過程很艱辛，但結果還是好的，看到仿真結果出來，看到交通燈的循環(huán)閃爍，心情頓時好起來，調試過程講解要一絲不茍的去聽去想，因為只有都明白了，做起設計就會

15、事半功倍，如果沒弄明白，就迷迷糊糊的去選題目做設計，到頭來一點收獲也沒有。最后，要重視程序的模塊化，修改的方便，也要注重程序的調試，掌握其方法。在這次難得的課程設計過程中我鍛煉了自己的思考能力和動手能力。通過題目選擇和設計電路的過程中，加強了我思考問題的完整性和實際生活聯(lián)系的可行性。在方案設計選擇和芯片的選擇上，培養(yǎng)了我們綜合應用單片機的能力,對單片機的各個管腳的功能也有了進一步的認識。還鍛煉我們個人的查閱技術資料的能力，動手能力，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力。并且我們熟練掌握了有關器件的性能及測試方法。致 謝回顧起此次單片機課程設計，讓我感慨很多，從選題到定稿，從理論到實踐，在這段的日子里，可以

16、說是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多書本上所沒有學到過的知識。在課程設計的研究及整理期間，導師給了我很大的支持和鼓勵，才使得論文得以順利的完成，在此謹向導師表示忠心的感謝和崇高的敬意。為了這次課程設計老師付出了很多，老師們不辭辛苦地為我們解決課程設計所遇到的問題，還有同學們的熱心幫助使我順利的完成了這次課程設計，在此感謝老師和同學們的幫助。參考文獻1 蔡美琴等-2版.MCS-51系列單片機系統(tǒng)及其應用.北京：高等教育出版社，2004.1-42 張毅剛，劉杰. MCS-51系列單片機原理及應用.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2004.256

17、-2703 蔡美琴，張為民等.MCS-51系列單片機系統(tǒng)及其應用.北京：高等教育出版社，1992.68-964 陳寧，單片機技術項目教程. 南京：南京東南大學出版社,2008-45李曉林等，單片機原理與接口技術.北京：電子工業(yè)出版社，2010-12附 錄系統(tǒng)程序：#include<reg51.h>sbit p10=P10;sbit p11=P11;sbit p12=P12;sbit p13=P13;sbit p14=P14;sbit p15=P15;sbit p00=P00;sbit p01=P01;sbit p02=P02;unsigned char Tab_seg10=0x3f

18、,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;void delayms(unsigned int ms)unsigned char i;while(ms-)for(i=0;i<=120;i+);main() unsigned char i;EA=1;ET0=1;TR0=1;TMOD=0x01;while(1)for(i=37;i>0;i-) P2=Tab_segi/10; P3=Tab_segi%10;p10=1;p11=0;p12=0;p13=0;p14=0;p15=1; delayms(1000);for(i=3;i>0;i-) P2=Tab_segi/10; P3=Tab_segi%10;p10=0;p11=1;p12=0;p13=0;p14=0;p15=1; delayms(1000);for(i=37;i>0;i-) P2=Tab_segi/10; P3=Tab_segi%10;p10=0;p11=0;p12=1;p13=1;p14=0;p15=0; delayms(1000); for(i=3;i>0;i-) P2=Tab_segi/10; P3=Tab_segi%10;p10=0;p11=0;p12=1;p13=0;p14=1;p1