AT89C52單片機交通燈設(shè)計1要點

1、摘要21交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)和性能指標(biāo) 31.1 設(shè)計任務(wù)31.2 性能指標(biāo)32交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計方案32.1 設(shè)計思路32.1.1 設(shè)計思路32.1.2 功能設(shè)計32.2 總體設(shè)計32.2.1 通行方案設(shè)計42.2.2 硬件設(shè)計方案42.2.3 軟件設(shè)計方案 53交通信號燈控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 53.1 系統(tǒng)硬件框圖53.2 單元電路設(shè)計63.2.1 單片機最小系統(tǒng)63.2.2 信號燈顯示電路73.2.3 倒計時顯示電路73.2.4 電路原理圖84交通信號燈控制系統(tǒng)程序設(shè)計 84.1 C 語言程序編寫85個人小結(jié)126參考文獻12摘要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

2、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(dǎo)交通流量、提 高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應(yīng)用正在不斷深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測 技術(shù)日益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機往往作為一個核心 部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完 善。本系統(tǒng)采用單片機AT89C5功中心器件來設(shè)計交通信號燈控制器，系統(tǒng)實用性強、操作簡單、擴展性強。本設(shè)計系統(tǒng)就是由單片機最小系統(tǒng)、交通燈狀態(tài)顯示系統(tǒng)、LED數(shù)碼顯示系統(tǒng)、復(fù)位電路和按鍵操作電路等幾大部分組成。系統(tǒng)除具有基本的交通

3、信號 燈功能外，還具有倒計時、時間調(diào)整和緊急情況處理等功能，較好的模擬實現(xiàn)了十字路 口可能出現(xiàn)的狀況。軟件上采用KEIL C編程，主要編寫了主程序，LED數(shù)碼管顯示程序，中斷程序，延 時程序等。經(jīng)過整機調(diào)試，實現(xiàn)了對十字路口交通燈的模擬。1交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)和性能指標(biāo)1.1 設(shè)計任務(wù)利用單片機設(shè)計一個十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)，該交通信號燈控制器由一條主 干道和一條支干道匯合成十字路口，在每個入口處設(shè)置紅、綠、黃三色信號燈，并有倒 計時系統(tǒng)顯示信號燈轉(zhuǎn)換時間。用紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號燈，兩位八段數(shù)碼管顯 示時間來控制交通信號燈的變化。1.2 性能指標(biāo)(1)東西和南北方向的車輛交替通

4、行， 任意時刻只有一個方向通行，以黃燈閃爍來 轉(zhuǎn)換。(2)系統(tǒng)開始運行時設(shè)置每次放行 13秒，其中有3秒是黃燈閃爍提醒行人和車輛 禁止通行。2交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計方案2.1 設(shè)計思路2.1.1 設(shè)計思路(1)分析目前交通路口的基本控制技術(shù)以及各種通行方案，并以此為基礎(chǔ)提出自己的交通控制的初步方案。(2)確定系統(tǒng)交通控制的總體設(shè)計，包括，十字路口具體的通行禁行方案設(shè)計以及 系統(tǒng)應(yīng)擁有的各項功能。(3)選擇器件，大體分配各個器件及模塊的基本功能要求，設(shè)計主控電路、顯示電 路，信號燈狀態(tài)電路，按鍵電路等。(4)進行軟件系統(tǒng)的設(shè)計，對于本系統(tǒng)，采用 C語言編寫，深入了解定時器，中斷 以及延時原理后，

5、完成軟件的編寫。2.1.2 功能設(shè)計本設(shè)計能模擬基本的交通控制系統(tǒng)，用紅綠黃燈表示禁行，通行和等待的信號發(fā)生, 還能進行倒計時顯示，通行時間調(diào)整和緊急情況處理等功能。2.2 總體設(shè)計單片機設(shè)計交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機直接控制信號燈的狀態(tài)變化，基本上可以指揮交通的具體通行，接入 LED數(shù)碼管就可以顯示倒計時以提醒行使者，更具人性化。2.2.1 通行方案設(shè)計十字路口分為東西向和南北向，在任一時刻只有一個方向通行，另一方向禁行，持續(xù)一定時間，經(jīng)過短暫的過渡時間，將通行禁行方向?qū)Q。其具體狀態(tài)如圖所示。說明:黑色表示亮，白色表示滅。交通狀態(tài)從狀態(tài) 周而復(fù)始。1開始變換，直至狀態(tài)4然后循環(huán)至狀態(tài)1,S

6、1東西通行紅綠黃OOOO紅綠黃紅綠黃oeoo ufioeo紅綠黃S2東西禁行過渡狀態(tài)ooe紅綠黃S3南北通行S4南北禁行過渡狀態(tài)通過對具體的十字路口交通信號燈狀態(tài)的演示分析，可以把這四個狀態(tài)歸納如下：狀態(tài)S1:東西方向綠燈亮，允許通行，南北方向紅燈亮，禁止通行；狀態(tài)S2:東西方向綠燈轉(zhuǎn)黃燈閃爍，允許通行，南北方向紅燈亮，禁止通行；狀態(tài)S3:東西方向紅燈亮，禁止通行，南北方向綠燈亮，允許通行；狀態(tài)S4:東西方向紅燈亮，禁止通行，南北方向綠燈轉(zhuǎn)黃燈閃爍，允許通行；依據(jù)上述分析，東西白通行時間為狀態(tài) S1和狀態(tài)S2的時間之和，南北的通行時間 為狀態(tài)S3和狀態(tài)S4的時間之和。2.2.2 硬件設(shè)計方案2

7、.2.2.1 AT89C52單片機芯片簡介AT89C52是一個低電壓，高性能 CMOS眇單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫 的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM,器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)， 兼容標(biāo)準MCS-51旨令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中 央處理器和Flash存儲單元，AT89C52t1片機在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。p p p -P p p p PKESET C IUCD/F3, 0 E TO/P3.1 Ej nTT0/F3,2 C 而I/F3. 3 CT0/P3,4 C T1/P3. 5 C WF3,6 C WP3,

8、 7 CXTAL2 CXTAL1 C PDIF Vss C1 Vcc3 PO. O/ADOJ PO. 1/AD13 fO, i/ADiJ PO, 3/AD3J FO, 4/AD4PQ, 5/AD5口 PO, 6/AD&J Fp. 7/AD71 EA/Vi>p3 ALE/FROGJ FSEN口 P2. 7/AD15J P2. G/AD14J P2. 5/AD13J P2.4/XD12J P2. 3/AD11J P2. 2/kDlO3 FZ.3 P£ 0/AD82.2.2.2 AT89C52單片機引腳圖本系統(tǒng)選用Atmel公司的AT系列單片機 AT89C52為中心器件設(shè)計交

9、通信號燈控制器， 實現(xiàn)了紅綠燈循環(huán)點亮，綠燈變紅燈中間為黃 燈閃爍警示的功能。每個方向采用紅綠黃三色 的LED燈的亮滅來模擬信號燈，采用兩位八段 共陽數(shù)碼管，顯示十字路口通行或禁止的剩余 時間。2.2.3 軟件設(shè)計萬案設(shè)計要求為：首先南北方向紅燈、東西方向綠燈亮，南北方向紅燈13秒、東西方向綠燈9秒，相應(yīng)的數(shù)碼管顯示對應(yīng)的數(shù)字并讀秒，同時南北方向紅色的二極管和東西 方向的綠色二極管接通點亮顯示，當(dāng)東西方向的綠燈時間到，則東西方向的綠燈轉(zhuǎn)為黃 燈，同時數(shù)碼管顯示黃燈的時間 3秒，東西方向的黃色二極管接通點亮，此時南北方向 的紅燈不變。南北方向的紅燈和東西方向的黃燈時間同時到，此時南北方向的紅燈跳

10、轉(zhuǎn) 為綠燈，時間同樣為9秒，東西方向有黃燈跳轉(zhuǎn)為紅燈，時間為13秒。當(dāng)南北方向的綠 燈時間到，南北綠燈跳轉(zhuǎn)為黃燈，東西方向的紅燈不變，當(dāng)南北方向的黃燈和東西方向 的紅燈時間到，南北方向的黃燈跳轉(zhuǎn)為紅燈，東西方向的紅燈跳轉(zhuǎn)為綠燈。進入開始的 狀態(tài)，循環(huán)執(zhí)行。根據(jù)設(shè)計要求編寫C語言程序。軟件采用KEIL C語言完成。3交通信號燈控制系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 系統(tǒng)硬件框圖根據(jù)設(shè)計的要求，單片機選用AT89C52,其內(nèi)部帶有8KB的FLASH ROM ,設(shè)計時 無需外接程序存儲器，為設(shè)計和調(diào)試帶來極大的方便。四個方向各采用三個不同色的LED 燈和1個兩位的數(shù)碼管顯示，來實現(xiàn)該方向的指示燈的點亮?xí)r間倒計時。按

11、鍵可以根據(jù) 系統(tǒng)的需要進行操作。系統(tǒng)硬件框圖3.2 單元電路設(shè)計3.2.1 單片機最小系統(tǒng)對51系列單片機來說，單片機要正常工作，必須具有五個基本電路，也稱五個工 作條件：1、電源電路，2、時鐘電路，3、復(fù)位電路，4、程序存儲器選擇電路，5、外 圍電路。因此，單片機最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括單片機、晶振電路、復(fù)位電路、外圍電路 等。(1)電源電路設(shè)計單片機芯片的第40腳為正電源引腳VCG 一般外接+5V電壓。第20腳為接地引腳GND 常見電源電路設(shè)計如下圖所示:電源設(shè)計(2)時鐘電路設(shè)計單片機是一種時序電路，必須要有時鐘信號才能正常工作。單片機芯片的18腳(XTAL2、19腳(XTAL1分別為片內(nèi)反

12、向放大器的輸出端和輸入端， 只要在18腳(XTAL2 和19腳(XTAL1之間接上一個晶振，再加上2個20PF的瓷片電容即可構(gòu)成單片機所需的時鐘電路，本設(shè)計就采用圖所示時鐘電路(3)復(fù)位電路設(shè)計單片機芯片的第9腳RST(Reset)是復(fù)位信號輸入端。單片機系統(tǒng)在開機時或在工 作中因干擾而使程序失控，或工作中程序處于某種死循環(huán)狀態(tài)等情況下都需要復(fù)位。r1! R1220 0TAT89C5隼片機的復(fù)位靠外部電路實現(xiàn)，信號從 RST引腳輸入，高電平有效，只要保持 RST引腳高電平2個機器周期，單片機就能正常復(fù)位。* C1彳1WF9'=-CJ RSTATB335210ktl復(fù)位電路(4)外圍電路

13、的設(shè)計外圍電路的設(shè)計主要依據(jù)項目要實現(xiàn)的功能，本項目要實現(xiàn)的功能是用單片機控制 交通信號燈。3.2.2 交通信號燈顯示電路本系統(tǒng)采用LED作為信號燈來使用，單片機的I/O 口直接與LED連接。在十字路口 的四組紅、黃、綠三色交通燈中，東西方向的同色燈連接在一起，南北方向的同色燈也 彼此連接，受單片機 AT89C52的P1.0P1.5控制。12個LED指示燈采用共陽極的連接 方式，因此I/O 口輸出低電平時，與之相連的LED會亮，輸出高電平時，LEDS滅。3.2.3 倒計時顯示電路該交通信號燈控制系統(tǒng)在正常工作情況下，為方便提示路上行人及車輛交通燈轉(zhuǎn)換 的剩余時間，專門為控制系統(tǒng)提供了一個倒計時

14、的顯示裝置。該裝置采用2位八段數(shù)碼管來顯示，每個路口需要1個，共4個，在設(shè)計電路時，本系統(tǒng)采用用共陽數(shù)碼管。3.2.4 電路原理圖iXTAlPXTM2rur” 口 fflWTXD rwimPZJlA-11PZ.4U-H FZJBA-11 PZAHlii FZrrA-rt-EJMQ1 EWDH MhSMKl Ml.taViDd MJAW FDAMi 的口通酎rz.i£47E4交通信號燈控制系統(tǒng)程序設(shè)計4.1 C語言程序編寫本系統(tǒng)程序采用KEIL C編程，來控制交通信號燈的亮滅及時長。程序如下：/*#include<REG51.H> */#include<AT89X51

15、.H>#define uchar unsigned char /*定義字符串類型為無符號型 */uchar code a10=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F;uchar code b4=0x0D,0x0E,0x07,0x0B; /*P2口，低有效 */uchar code c4=0xDE,0xDD,0xF3,0xEB; /*P1口，低有效 */char SN=10,WE=13;char SN_G=10,WE_G=10,Y=3;uchar i,k=0,count=0;void delay(uchar t);/*定義函數(shù) *

16、/void light();/* 定義函數(shù) */void led();/* 定義函數(shù) */*程序初始化*/void init(void)/*12MHz */TMOD=0x01;/* 計數(shù)器用模式1,為16位計數(shù)器*/TH1=(65536-50000)/256;/*0x3C*/TL1=(65536-50000)%256;/*0xB0*/*計 50000 個數(shù)，用時 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;/* 啟動計數(shù)器*/EA=1;/*CPU 開放總中斷*/*定時函數(shù)*/void time1(void) interrupt 1TH0

17、=0x3c;TL0=0xb0;/* 計 50000 個數(shù)，用時 50ms*/count+; /*自增運算*/if(count>=20)/* 當(dāng)count大于或等于20時，歷時1s,執(zhí)行程序*/SN-;/*自減運算*/WE-;/*自減運算*/count=0;/* 清零 */if(SN=0|WE=0)/* 當(dāng) SN=0或者 WE=0寸，執(zhí)彳T程序 */8k+;/*自增運算*/if(k>3)/* 當(dāng)k>3時，執(zhí)行程序*/k=0;/*清零*/switch(k)/*switch語句 */(case 0:SN=SN_G,WE=SN_G+Y;break;/*南北方向顯示時間為南北方向綠燈通

18、行時間，東西方向顯示時間為南北方向綠燈通行時間加黃燈閃亮?xí)r間*/case 1:SN=Y,WE=Y;break; /*東西南北方向顯示時間均為黃燈閃亮?xí)r間*/case 2:SN=WE_G+Y,WE=WE_G;break;/*南北方向顯示時間為東西方向綠燈通行時間加黃燈閃亮?xí)r間，東西方向顯示時間為東西方向綠燈通行時間*/case 3:SN=Y,WE=Y;break; /*東西南北方向顯示時間均為黃燈閃亮?xí)r間*/*延時t毫秒*/void delay(uchar t)(uchar i;for(t;t>0;t-)(for(i=2000;i>0;i-)( /*交通燈函數(shù)*/void light

19、() (P1=ck;/*交通燈對應(yīng)著k的值變化*/if(P1=c1&&count=0)/* 當(dāng)南北方向亮黃燈且 count=0時，執(zhí)行程序*/ (TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;/* 延時 50ms*/P1=0xDF;/*南北方向黃燈熄滅，東西方向亮紅燈 */ elseif(P1=c3&&count=0)/*當(dāng)東西方向亮黃燈且 count=0時，執(zhí)行程序*/(TH1=(65536-300000)/256;TL1=(65536-300000)%256;/* 延時 50ms*/P1=0xFB;/* 南北方向亮紅燈，東西方向黃燈熄滅 */ /*數(shù)碼管函數(shù)*/ void led() (P2=b0,P0=aSN%10;/* 顯示南北方向個位*/ delay(5);/*延時*/P2=b1,P0=aSN/10;/*顯示南北方向十位*/delay(5);/*延時*/P2=b2,P0=aWE%10;/*顯示東西方向個位*/ delay(