基于51單片機的交通燈控制系統(tǒng)

1、交通燈控制系統(tǒng)設計報告書姓 名： 學 號： 學 院： 專 業(yè)： 指導教師： 時 間： 2015年4月8日 摘要目前國內十字路口的交通燈控制一般是定時切換控制的。在當今高速發(fā)展的社會里，交通問題成為大家關注的社會問題，汽車數(shù)量的直線上升及現(xiàn)有的定時切換控制交通方式的局限性都使得我們有必要尋求一種智能的交通控制系統(tǒng)，基于此本論文的思路是:通過單片機人為調節(jié)和顯示紅綠燈的時長。并設有緊急控制按鈕。使得交通控制燈的工作更加可靠，抗干擾能力更強。AbstractAt present domestic intersection traffic contro

2、l is generally timing switch control.In today's high speed development of society, the traffic problem pay more attention to the social problems, the number ofcars in a

3、60;straight line and the existing timing switch control of the means of transportation limitation makes us is necessary to seek a kind of intelligent traffic control system,&#

4、160;based on the idea ofthis paper is: Through single chip microcomputer artificial adjustment and display the length of the traffic lights.And equipped with emergency control button.Make traffic light control work become more reliable，and have more Stronger anti-i

5、nterference ability.關鍵詞：交通燈、單片機、數(shù)碼管、發(fā)光二極管、可靠性、智能接口。設計報告書目錄一、設計目的.- 4 -二、設計要求.- 4 -三、總體方案.- 4 -四、軟件系統(tǒng)設計.- 10 -五、實現(xiàn)過程中遇到的問題及措施.- 12 -六、主要元器件及設備.- 14 -七、設計心得體會.- 14 -八、參考文獻.- 15 - 14 -一、設計目的 1.1單片機認識MCS-51單片機是Intel公司在1980年繼MCS-48系列8位單片機之后推出的高檔8位單片機。MCS-51單片機在性能和片內功能方面大大優(yōu)于MCS-48系列單片機。MCS-51的典型產品有：8051、8

6、031、8751、80C51、80C31、87C51等，8051內部有4kB ROM，8751內部有4kB EPROM，8031片內無ROM。除此之外，三者的內部結構及引腳完全相同。89S51是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有4K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51 產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，AT89S51為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。1.2 單片機的應用單片機是應工業(yè)測控需要

7、而產生的，最能反映其功能及形態(tài)的名稱是在一個應用系統(tǒng)中，Single-chip Micro-controller。按照測控系統(tǒng)的特點和要求，單片機的應用可分為單機應用和多機應用兩大類。我們這次要完成的單片機課程設計就是它的單機應用，下面在介紹一下單片機在單機應用領域內的主要內容。用單片機構成的各種工業(yè)控制系統(tǒng)中的數(shù)據采集系統(tǒng)具有工作穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強的優(yōu)點，如爐溫恒溫控制系統(tǒng)、電鍍生產自動控制系統(tǒng)等。 二、設計要求現(xiàn)代交通燈控制系統(tǒng)設計 設計任務： 1. 設計一款帶左轉、直行，右轉三種通行綠燈，參見實物效果圖； 2. 帶緊急按鈕功能，當緊急按鈕按下時，所有方向均亮起紅燈和黃燈； 三、總體方

8、案3.1交通管理的方案A、B兩干道交于一個十字路口，各干道有一組紅、黃、綠三色的指示燈，指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意。（1）當為黃燈時 A、B兩道同時為黃燈；以提示行人或車輛下一個燈色即將到來 。 （2）當A到為紅燈，A 道車輛禁止通行，A 道行人可通過；B 道為綠燈，B 道車輛通過，行人禁止通行。（3）當A道綠燈，A 道車輛通行；B 道為紅燈，B 道車輛禁止通過，行人通行。（4）這樣如上的時間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次出現(xiàn)這樣行人和車輛就能安全暢通的通行。3.2總體硬件設計交通燈控制系統(tǒng)的結構框圖如圖3-2-1所示?？傮w設計方案共有五個部分組成，

9、分別是：單片機AT89C51、紅、綠、黃燈顯示電路、LED數(shù)顯時間電路、晶振及復位控制電路、控制與調時開關電路。在進行仿真調試過程中，程序運行正確，五個部分就同時工作，從而實現(xiàn)了交通燈的基本功能及調時功能。系統(tǒng)的總的原理框圖如圖3-2-1所示。圖3-2-1 硬件設計方案3.3系統(tǒng)時鐘電路 晶振采用了內部時鐘信號源的方式。對于時間要求不是很高的系統(tǒng)，只要按圖進行設計就能使系統(tǒng)可靠起振并穩(wěn)定運行。但由于圖中的C1、C2電容起著系統(tǒng)時鐘頻率微調和穩(wěn)定的作用，因此，在本系統(tǒng)的實際應用中一定要注意正確選擇參數(shù)（30±10 PF），并保證對稱性（盡可能匹配）3.4系統(tǒng)復位電路復位電路我采用上電+

10、按鈕復位的方式。當開關打開時，RST通過電阻接地，當有開關閉合時由于電容的作用使電源VCC通過電阻施加在單片機復位端RST上，實現(xiàn)單片機復位。只是可惜，在進行仿真器調試過程中，該復位電路是不起作用的。具體電路如圖3-4-1所示。圖3-4-1 系統(tǒng)復位電路3.5數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管工作原理 這里我們介紹8段數(shù)碼管的工作原理。8段數(shù)碼管又稱為8字型數(shù)碼管，分為8段：A、B、C、D、E、F、G、DP。其中，DP為小數(shù)點。數(shù)碼管常用的有10根管腳，每一段有一根管腳，另外兩根管腳為一個數(shù)碼管的公共段，兩根之間相互連通。 發(fā)光二極管的發(fā)光原理，我們已經介紹過了，同理，8段LED數(shù)碼管，則是在一定形狀的絕緣

11、材料上，利用不同形狀點劃的發(fā)光二極管組合，排列成“8”字型的數(shù)碼管，分別引出它們的電極，點亮相應的點劃來顯示0-9的數(shù)字。 從電路上，按數(shù)碼管的接法不同又分為共陰和共陽兩種。圖3-5-1是共陰和共陽極數(shù)碼管的內部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。圖3-5-1 數(shù)碼管的內部電路接法在設計時，為了系統(tǒng)圖的美觀，我采用了6個數(shù)碼管組成的數(shù)碼管組，采用共陰極接法。如圖3-5-2。圖3-5-2 系統(tǒng)數(shù)碼管電路3.6路燈指示電路在設計路燈時，采用了發(fā)光二極管代替路燈。先介紹一下二極管，見圖 3-6-1。二極管工作原理是單向導通，即只有正極電壓高于負極電壓某特定值時才會導通，而負極電

12、壓高于正極電壓是不導通的。圖 3-6-1 發(fā)光二極管示意圖發(fā)光二極管是一種特殊的二極管，導通時會發(fā)光（發(fā)光二極管導通壓降一般為1.7V1.9V）。此外，工作電流要滿足該二極管的工作電流。 發(fā)光二極管的正負極可以用萬用表進行判斷，把萬用表撥至二極管檔或電阻擋，用兩個表筆分別接觸二極管的兩個引出腳。若發(fā)光二極管被點亮，則與紅表筆相接的引出腳為正極。從外觀上看，發(fā)光二極管的正極引腳的長度也比較長。 一般發(fā)光二極管與I/O端口之間都會再連接一個電阻，其作用在于限制通過二極管的電流，從而達到減少功耗或者滿足端口對最大電流的限制。一般發(fā)光二極管的點亮電流為5mA至10mA。 3.7按鍵電路設計見電路原理圖

13、。 四、軟件系統(tǒng)設計4.1設計思路及關鍵技術 一個完整的交通燈相當于一個簡單的單片機系統(tǒng)，該系統(tǒng)有交通燈設置電路、單片機、顯示電路等構成。單片機是集成的IC芯片，只需根據實際設計要求選型。其他部分都需要根據應用要求和性能指標自行設計。首先了解實際交通燈的變化規(guī)律。假設一個十字路口為東西南北走向。初始狀態(tài)0為東西紅燈，南北紅燈。然后轉狀態(tài)1南北綠燈通車，東西紅燈。過一段時間轉狀態(tài)2，南北綠燈閃幾次轉亮黃燈，延時幾秒，東西仍然紅燈。再轉狀態(tài)3，東西綠燈通車，南北紅燈。過一段時間轉狀態(tài)4，東西綠燈閃幾次轉亮黃燈，延時幾秒，南北仍然紅燈。最后循環(huán)至狀態(tài)1。 4.2 軟件流程系統(tǒng)總體流程圖如圖4-2-1

14、所示： 圖4-2-1整體軟件設計流程圖4.3子程序設計，#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit RED_A=P00;/東西向燈sbit YELLOW_A=P01;sbit GREEN_A=P02;sbit RED_B=P03;/南北向燈sbit YELLOW_B=P04;sbit GREEN_B=P05;sbit k1=P32; uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x

15、7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;延時子程序：void delay_ms(uchar ms) uchar i; while(ms-) for(i=0;i<124;i+); 顯示子程序void display(void) uchar i=100; while(i-) P2=0xfd;P1=tablege;delay_ms(2);P2=0xfe;P1=tableshi;delay_ms(2); 交通燈狀態(tài)切換uchar numt0,num;Operation_Type=1;/閃爍次數(shù)，操作類型變量void Traffic_Light()switch(Operation_Type)case 1:/東西向綠燈與南北向紅燈亮 RED_A=1;YELLOW_A=1;GREEN_A=0; RED_B=0;YELLOW_B=1;GREEN_B=1; num=30; while(num) shi = num/10; ge = num%10; display(); num-; Operation_Type=2; break;case 2: /東西向黃燈亮，綠燈關閉 . break;case 3: /東西向紅燈，南北向綠燈亮 . break;case 4:/南北向黃燈 . Operation_Type=1;/ 五、實現(xiàn)過程中遇到的問題及措施.6、 主要元器件與設備