模擬交通燈單片機課程設(shè)計報告書

1、目錄第一章 概述 11.1 設(shè)計目的 11.2 設(shè)計要求 11.3 實用價值與理論意義 2第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 42.1 系統(tǒng)電路設(shè)計框圖 42. 2 系統(tǒng)主要硬件需求介紹 42. 3 系統(tǒng)電力模塊圖 52. 4 系統(tǒng)電路圖 7第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 83.1 在正常情況下交通燈控制程序流程 83.2 源程序清單與注釋 9第四章 仿真結(jié)果 124.1 正常情況的仿真圖 12第五章 課程設(shè)計總結(jié) 15參考文獻(xiàn) 15第一章 概述目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域， 幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機 的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置， 飛機上各種儀表的控制， 計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳 輸，工業(yè)自動化過程的實時控制

2、和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡，民用 豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機、攝象機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩 具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智 能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用必須重視。伴隨著社會的發(fā)展以及人類生活水平的提高， 汽車數(shù)量在逐年遞增， 交通問 題不得不引起人們的重視。早在 1858 年，英國倫敦在主要街頭安裝了以燃煤氣 為光源的紅藍(lán)兩色的機械扳手式信號燈， 用以指揮馬車通行。 這是世界上最早的 交通信號燈。信號燈的出現(xiàn)，是交通得以有效管制，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

3、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。 在實時監(jiān)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， 緊單片機方面知 識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。目前交通燈的問題日益突出， 單單依靠人力來指揮交通已經(jīng)不可行了， 所以， 設(shè)計單片機來完成這個需求就顯得越加迫切了。 本設(shè)計的意義在于通過具體控制 系統(tǒng)的設(shè)計， 掌握微機控制系統(tǒng)設(shè)計的一般方法和處理問題的思路， 特別是一些 常用的技術(shù)手段。使大家能在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，積累設(shè)計經(jīng)驗，開闊思維空間， 全面提高個人的綜合能力。1.1 設(shè)計目的通過對模擬交通燈控制系統(tǒng)的制作，掌

4、握定時器應(yīng)用。1.2 設(shè)計要求利用AT89S51單片機控制交通燈，實現(xiàn)三種情況下的控制：正常情況下雙方向輪流點亮交通燈，如表所示。東西方向（簡稱A方 向）南北方向（簡稱B方向）狀態(tài)說明紅燈黃燈綠燈紅燈黃燈綠燈滅滅亮亮滅滅A方向通行，B方向禁行滅滅閃爍亮滅滅A方向警告，B方向禁行滅亮滅亮滅滅A方向警告，B方向禁行亮滅滅滅滅亮A方向禁行，B方向通行亮滅滅滅滅閃爍A方向禁行，B方向警告亮滅滅滅亮滅A方向禁行，B方向警告1.3實用價值與理論意義隨著我國城市現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，交通問題是影響我國社會經(jīng)濟發(fā)展的 一個大問題，而城市道路交通問題的核心就是對十字交叉路口交通信號的控制。 因此，國外一些發(fā)達(dá)國

5、家把城市交通信號控制研究的重點放在城市交通干線和區(qū) 域的控制上，可是控制效果并不明顯。人們對十字路口交通信號的控制方法大致 有如下兩種方式：其一是建立城市交通流的數(shù)學(xué)模型， 提出優(yōu)化算法，但由于十 字路口不同時刻車輛的流量是復(fù)雜的、 隨機的和不確定的，所以數(shù)學(xué)模型難以建 立，控制策略中的最優(yōu)目標(biāo)也很難實現(xiàn)，且算法復(fù)雜、計算量大，實踐證明控制 效果不理想，實時性較差；二是根據(jù)模糊控制的方法，根據(jù)十字路口交通的車輛 數(shù)確定某一相位的綠燈初始時間和綠燈延長時間，對交通燈的控制實現(xiàn)了一定的模糊化，但是在控制過程中相位轉(zhuǎn)換的順序不變，因而面對我國城市如此復(fù)雜的交通系統(tǒng)，難以保證其靈活性和實時性。因此，結(jié)

6、合我國城市道路交通的實際情 況,開發(fā)出真正適合我們自身特點的智能信號燈控制系統(tǒng)是當(dāng)前的主要任務(wù)，以最大限度地減少了十字路口的車輛平均延誤時間，提高了路口通行能力，從而達(dá)到緩解交通擁擠的目的。本次設(shè)計的模擬交通燈控制系統(tǒng)是以 MCS-51系列AT89C5仲片機為核心， 通過Proteus professional軟件進(jìn)行模擬仿真，完成了交通燈控制系統(tǒng)的基本功能，東西南北四個方向各有紅綠黃三只發(fā)光二極管，由發(fā)光二極管顯示紅綠黃燈，并且通過按鍵來實現(xiàn)緊急情況和特殊情況的處理。從而，完成了對十字路口 交通運行狀態(tài)的智能模擬。該系統(tǒng)具有運行可靠，成本低，操作方便，適用性強 的特點，可以得到廣泛應(yīng)用。第二

7、章系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1系統(tǒng)電路設(shè)計框圖2. 2系統(tǒng)主要硬件需求介紹AT89C51單片機AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器，是低電壓，高性能 CMOS位微處理器，俗稱單片機。AT89C51管腳介紹：VCC :供電電壓。GND :接地。P0 口： P0 口為一個8位漏級開路雙向I/O 口，每腳可吸收8TTL門電流。P1 口： P1 口是一個部提供上拉電阻的8位雙向I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。 圖（ 1）AT89C51管腳P2 口： P2 口為一個部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸 出4個TTL門電流，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2 口

8、被寫“ 1”時，其管腳被部上 拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸 出電流。這是由于部上拉的緣故。P2 口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址 信號和控制信號。P3 口： P3 口管腳是8個帶部上拉電阻的雙向I/O 口，可接收輸出4個TTL 門電流。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口。RST復(fù)位輸入。ALE/PROG當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的 地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。/PSEN外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個 機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲

9、器時，這兩次有效的 /PSEN信 號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（OOOOH-FFFFH， 不管是否有部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（ VPP）。XTAL1反向振蕩放大器的輸入及部時鐘工作電路的輸入。XTAL2 ：來自反向振蕩器的輸出。2. 3 系統(tǒng)電力模塊圖（ 1）單片機電路連接圖圖 （ 1）為單片機電路連接圖，其中晶振頻率可以根據(jù)自己需要進(jìn)行 選擇，圍在0-24MHZ常用12MHZ復(fù)位電路得電容一般用22UF,但并不唯一， 只要RC所得時間大于兩個機器周期即可。4=cii 寸EX Tn丄C2'3gF&l

10、t;TEKT>II MHZZZ- CRYSTAL一T"仁18U1卜 KMJ1K7AL2STFQJOADDPC1.1 JMD1P0J2；AD2P0.3?AD3 Pn 4；AD4 P0J5JAD5PO£JAD6P0.7JAD7PSENALE EAP1 QP1.1P1.2P1.3P1.4Pl .5P1.6P2.0/ASP2.17A9P2 nP2 3/A11P2.4Wl12P2.5/A13P2.8/A1 斗F2T/A15P3.Q/RX&P3.1 >TXDP3.2/lf JTCiP3/1NT1P3.4/TOP3.S/T1P3.6A®；P3.7iT>

11、AT89C51圖單片機電路連接圖(2)交通燈連接電路圖圖為交通燈連接電路圖，圖中共12個二極管，接法如圖所示:2. 4系統(tǒng)電路圖12D6LED-R02ELLOWD9LED-GRED圖交通燈連接電路圖丄C130pF丄C2 30pF *r+5VC322uFD4U11912MHZCRYSTAL18卜 XTAL1XTAL2RST右9P0.6/AD62P0.7/AD：二2PO.O/ADiP0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD；02001LED-RED001LED-REDD2D70102LED-GREEN002 11LED-GREEND1200003LED-YELL

12、OWD1000312LED-YELLOWR1310k-P2.0/A8P2.1/A9212223R1ok2930-13T"*PSEN ALE EAP2.2/A10_P2.3/A1P2.4/A1P2 5/A13 26P2.6/A1，24P2.7/A151011102210030024''"003500168P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7101112P3.0/RXDL； P3.1/TXD.P3.2/INT0 左P3.37INT'P3.4/TCP3.5/T1P3.6/WFP3.7/R 匸AT89C51PROGRAM=1.he

13、x我的工程.hex14151617'R1R2R3'R4 '1 R5'R61R7R8R9'R10'R11300R300R300R300R300R300R300R300R300R300R300R20(1,. 2H0£.3,3.3圖系統(tǒng)電路圖R12300R第三章系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1在正常情況下交通燈控制程序流程3.2 源程序清單與注釋/ 功能：交通燈控制程序#include<reg51.h> unsigned char t0,t1;/ 函數(shù)名： delay0_5s1/函數(shù)功能：用T1的工作方式1編制0.5s延時程序。系統(tǒng)采用12MH

14、Z晶振，定時器1,工作方式1定時50ms再循環(huán)10次可定時到0.5s/ 形式參數(shù)：無/ 返回值：無void delay0_5s1()for(t0 = 0;t0 < 0x0a;t0+) /設(shè)置 10 次循環(huán)次數(shù)TH1 = 0x3c;/ 設(shè)置定時器初值TL1 = 0xb0;TR1 = 1; / 啟動 T1while(!TF1);查詢計數(shù)是否溢出，即50ms定時時間到，TF1 = 0;/50ms定時時間到，將定時器溢出標(biāo)志位 TF0清零/ 函數(shù)名： delay_t1/函數(shù)功能：實現(xiàn)0.5 128s延時/ 形式參數(shù)： unsigned char t;/ 延時時間為 0.5 sxt/ 返回值：無v

15、oid delay_t1(unsigned char t)for(t1 = 0;t1 < t;t1+) delay0_5s1();void main() / 主函數(shù)unsigned char k;TMOD = 0x10;/T1 在工作方式 1EA = 1;/ 開總中斷允許位EX0 = 1;/ 開外部中斷 0 中斷允許位IT0 = 1;/ 設(shè)置外部中斷 0 為下降沿觸發(fā)EX1 = 1;/ 開外部中斷 1 中斷允許位IT1 = 1;/ 設(shè)置外部中斷 1 為下降沿觸發(fā) while(1)P1 = 0xf3;/A 道綠燈， B 道紅燈 delay_t1(20);/ 延時 10s for(k = 0

16、;k < 3;k+)/A道綠燈閃爍三次P1 = 0xf3;delay0_5s1();/ 延時 0.5sP1 = 0xfb;delay0_5s1();/ 延時 0.5sP1 = 0xeb;/A 道黃燈， B 道紅燈 delay_t1(4);/ 延時 2sP1 = 0xde;/A 道紅燈， B 道綠燈 delay_t1(20);/ 延時 10s for(k = 0;k < 3;k+)/B道綠燈閃爍三次P1 = 0xde;delay0_5s1();/ 延時 0.5sP1 = 0xdf;delay0_5s1();/ 延時 0.5sP1 = 0xdd;/A 道紅燈， B 道綠燈 delay_

17、t1(4);/ 延時 2s第四章仿真結(jié)果4.1正常情況的仿真圖A向方向綠燈，B向方向紅燈都亮10S,然后A向綠燈閃爍3次后變成黃燈亮3S, 最后B向綠燈亮,A向紅燈亮且都亮10S后，B向綠燈閃爍3次后變成黃燈亮3S, 以后按照上述循環(huán)下去。D602001LED-REDD202LED-GREEND12003LED-YELLOWU1LED-LED-REELLOWD9D4LED-REDD7002LED-GREEND100031219C230pF9R13R1422uFA向C130pFI 12RYSTAL18101 1'102 2100 3002 %003 5p 001 67.830p XTAL

18、1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2XTAL2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6RSTP0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10PSENP2.3/A11ALEP2.4/A12EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P1.0P3.0/RXDP1 1P3 1/TXDP1.2P3.2/INT0P1 3P3.37INT1P3 4/T0P1 4P1.5P1.6P1.7P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD 3321AT89C51PROGRAM=1.hexI 393837| 10n 1213我的工程3.hexLED-YELLOW

19、 a丨1 IIII_ R1R2R3R4R5R6_ R7R8R9'R10'R11300R300R300R300R300R300R300R300R300R300R300R120120202k01b1 4b1 4h1 1b4卜 3h3首R12300R圖4.1（ 1）正常情況1|I1111r1R1R2R3R4I R5R6rR7r R8R9R10R11R12300R300R300R300R300R300R300R300R300R300R300R300R8,2<|i0,12.1£|0*1.3+5V丄C130pFU1D602 001LED-REDLED-R101022LED-

20、GREDNYELLOWD9D4LED-REDD2D70102LED-GREENLED-GREEND1200003LED-YELLOWD1000312LED-YELLOWC230pF12MHZ卜 XTAL1P0.0/AD0 39P0.1/AD-37S3IIC3R1310k22uFR1c4J92930-nJ-CRYSTAL 181011 1022 1 1003 * 0024 "0035 1 0016.17XTAL2RSTPSENALEEAP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P0 2/AD2”36P0.3/AD3_P0.4/AD4P0.5/ad_3P0.6/AD

21、J3P0.7/AD：ZZ?P2.0/AIP2.1/A9P2.2/A1P2.3/A1-P2.4/A1；21” 22'23725P2.5/A13P2.6/A137P2.7/A15I 28 1011121314T1516 l 17P3.0/RXD-P3.1/TX_P3.27INTC12P3.37INT'13P3.4/T0-P3.5T16P3.6/WF16AT89C51PROGRAM=1.hex我的工程3.hex圖4.1 (2)正常情況D6LED-LED-REELLOWD9D4C130pF丄C230pF+5VC322uFU119 |pq 12MHZCRYSTAL18R1310kR1o430-02001LED-RED001LED-REDD2D701LED-GREEN002LED-GREENL 1003002400350016b81011：=1022.XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2XTAL2P0