基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、-基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì). z-摘 要當(dāng)你路過(guò)一個(gè)十字路口時(shí)，你是否注意到各個(gè)方向車(chē)輛和行人有有條不紊的通過(guò)十字路口。這樣井然有序的情境靠什么來(lái)實(shí)現(xiàn)的呢.靠的是交通燈控制系統(tǒng)。在論文中我使用單片機(jī)STC89C51作為主控單元。通過(guò)單片機(jī)芯片STC89C51的P1口和P2口分別控制東西方向和南北方向紅黃綠燈的點(diǎn)亮。通過(guò)單片機(jī)芯片STC89C51的R*D和T*D控制數(shù)碼管的顯示時(shí)間。采用發(fā)光二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)交通燈的點(diǎn)亮，由數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)時(shí)間的顯示。該系統(tǒng)不僅僅具有交通燈的根本功能還有倒計(jì)時(shí)，還可以通過(guò)按鍵在緊急事件中設(shè)置為四個(gè)方向都為紅燈的緊急模式，也可以通過(guò)按鍵在夜晚設(shè)置為四個(gè)方向都為黃燈的夜間

2、模式。當(dāng)然也可以通過(guò)按鍵來(lái)設(shè)置交通燈的倒計(jì)時(shí)時(shí)間，使系統(tǒng)更加符合實(shí)際交通情況。我設(shè)計(jì)的交通燈控制系統(tǒng)可以較好的模擬十字路口出現(xiàn)的交通狀況，使行人和車(chē)輛能有序的通行。我設(shè)計(jì)的系統(tǒng)本錢(qián)低，操作簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，實(shí)用性較強(qiáng)。關(guān)鍵詞：交通燈控制系統(tǒng) 單片機(jī) AT89C51 數(shù)碼管 LED. z-AbstractWhen you pass an intersection, have you noticed that vehicles and pedestrians through the intersection methodical .Such an orderly situation rely on

3、to achieve it? Rely on the traffic light control system. This paper will intr-oduce a single-chip microputer ATC89C51 as the main control unit system. Thr-ough the STC89C51 microcontroller chip P1 and P2 port respectively control the east-west and north-south direction red yellow green light. Throug

4、h STC89C51 microcontroller R*D and T*D control digital tube display time. Light emitting diode is used to realize traffic lights lit, achieved by the digital time display.The system not only has the basic function of the traffic lights and the countdown, you can also through the buttons in the event

5、 of an emergency is set to four directions for the red light in emergency mode, can also through the buttons in the night is set to the four directions of yellow light night mode, of course, also can through the button to set the countdown time of traffic light, make the system more in line with the

6、 actual situation.I design the traffic light control system can better simulate the crossroads of traffic, the pedestrians and vehicles to orderly traffic.I designed the system of low cost, simple operation, stable performance, strong practicability.Keywords:Traffic Light Control SystemSCMAT89C51Dig

7、ital pipeLED. z-目 錄摘要IAbstractII緒論11系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證31.1設(shè)計(jì)方案31.2功能概述42 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)52.1交通燈控制系統(tǒng)組成52.1.1 ATC89C51芯片52.1.2交通燈控制系統(tǒng)構(gòu)成82.2各單元電路模塊功能92.2.1時(shí)鐘電路模塊92.2.2復(fù)位電路模塊92.2.3主控制系統(tǒng)模塊102.2.4信號(hào)燈輸出控制模塊112.2.5時(shí)間顯示電路模塊112.2.6系統(tǒng)電源模塊電路122.2.7 按鍵輸入模塊133 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)143.1 軟件總體流程圖143.2延時(shí)的設(shè)定153.2.1計(jì)數(shù)器初值計(jì)算153.2.2相應(yīng)程序代碼154 系統(tǒng)調(diào)試分析及結(jié)果214

8、.1電路板實(shí)物的制作214.1.1印制電路板PCB圖的繪制214.1.2實(shí)物的制做214.2 系統(tǒng)硬件調(diào)試224.3 系統(tǒng)軟件調(diào)試224.4 系統(tǒng)總體調(diào)試23結(jié)論25致26參考文獻(xiàn)27附錄1元器件清單29附錄2總體電路原理圖、PCB30附錄3 程序31. z-緒 論國(guó)外交通系統(tǒng)開(kāi)展現(xiàn)狀隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)交通運(yùn)輸?shù)娜遮呉蕾?lài)，交通控制系統(tǒng)受到普遍的重視。近年來(lái)，英國(guó)、美國(guó)等西方國(guó)家均在*些大城市建立了智能的交通控制系統(tǒng)。一般的交通控制系統(tǒng)中，大局部在路口裝有車(chē)輛檢測(cè)器，由各路口的控制設(shè)備或著工作人員將交通控制參數(shù)通過(guò)線(xiàn)、電纜、光纖或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)等方式輸入到微處理器，用小型計(jì)算機(jī)控制。尤其是伴隨著信息技術(shù)的

9、開(kāi)展，交通控制的概念已從交通管理者的行為改變?yōu)榻煌ü芾碚吆偷缆肥褂谜吖餐男袨?，從而使得交通的最?yōu)化向全局最優(yōu)開(kāi)展1。在這些開(kāi)展中，除了新設(shè)備的應(yīng)用外，數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理、存儲(chǔ)與發(fā)送等技術(shù)的開(kāi)展也起了關(guān)鍵的作用。與國(guó)外先進(jìn)的控制系統(tǒng)相比，我國(guó)的交通控制系統(tǒng)比較落后，目前我國(guó)的城市交通有以下問(wèn)題：管理不力，秩序混亂；沒(méi)有科學(xué)而合理有效的城市交通監(jiān)控系統(tǒng)。從而造就了道路的通行能力遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)時(shí)候所預(yù)期的要求并且波動(dòng)性比較大，交通事故發(fā)生率高等問(wèn)題。城市交通的解決方法城市交通擁擠有人說(shuō)是因?yàn)榈缆藩M窄引起的，所以有些人建議加寬道路或者架設(shè)高架橋來(lái)緩解交通壓力。但是，過(guò)不了多久加寬的道路又陷入了擁擠。

10、一般來(lái)說(shuō)新加寬的道路不會(huì)改變?cè)瓉?lái)的擁擠狀況，很快新的交通量占據(jù)新增的道路設(shè)施，這局部潛在的交通量受制于以前道路供給而未能得到實(shí)現(xiàn)的。由于加寬道路不能從根本上解決擁擠的城市交通問(wèn)題，所以就開(kāi)場(chǎng)尋求新的解決方法。隨著人們對(duì)控制理論的深入研究與探索以及科技的不斷開(kāi)展，利用微計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)對(duì)解決交通問(wèn)題越來(lái)越重要?，F(xiàn)如今國(guó)外開(kāi)發(fā)了許多交通控制系統(tǒng)為緩解交通壓力做出了突出奉獻(xiàn)。伴隨著人工智能的興起，人們開(kāi)場(chǎng)將人工智能引入到交通燈控制系統(tǒng)當(dāng)中。經(jīng)過(guò)這么多年的實(shí)踐研究和探索，人們相信智能控制是緩解城市交通問(wèn)題的強(qiáng)力工具。課題研究圍及意義本文利用單片機(jī)自動(dòng)控制交通燈及時(shí)間倒計(jì)時(shí)顯示的方法，將整個(gè)系統(tǒng)集成在單

11、片機(jī)上，使產(chǎn)品具有本錢(qián)低和輕便性的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)過(guò)程包括硬件電路和程序兩大局部。硬件電路其構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，主要包括核心器件ATC89C51單片機(jī)，12只二極管組成的模擬交通燈、復(fù)位電路、振蕩電路、數(shù)碼管顯示模塊。單片機(jī)開(kāi)發(fā)中不僅僅有硬件設(shè)計(jì)同樣需要軟件編程，我設(shè)計(jì)的系統(tǒng)用軟件Keil來(lái)進(jìn)展程序的編程。相比硬件設(shè)計(jì)，軟件局部設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，需要同時(shí)考慮模擬紅綠黃三色燈的控制、倒計(jì)時(shí)時(shí)間的顯示、緊急情況下的緊急開(kāi)關(guān)等問(wèn)題。并且還需要自己具有根本的C根底和應(yīng)有的思維能力以及比較強(qiáng)的邏輯能力?；趩纹瑱C(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)凸顯了它的意義。通過(guò)交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使我對(duì)C語(yǔ)言的編程有更深層次的認(rèn)識(shí)，同時(shí)將理論

12、同社會(huì)實(shí)踐有效的結(jié)合一起，提高了自己的動(dòng)手能力和思考能力。1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證1.1設(shè)計(jì)方案方案一：控制系統(tǒng)主要控制東西方向和南北方向交通狀況，系統(tǒng)以單片機(jī)芯片STC89C51為主控單元，通過(guò)控制三種顏色LED的亮滅來(lái)來(lái)指導(dǎo)各車(chē)道的通行，上電時(shí)復(fù)位電路使系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)?？傮w設(shè)計(jì)框圖如圖1-1所示：STC89C51單 片 機(jī)兩段數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示電路復(fù)位電路晶振電路圖1-1 方案一設(shè)計(jì)框圖方案二：采用STC89C51單片機(jī)為控制器，采用2段數(shù)碼管作為倒計(jì)時(shí)顯示；車(chē)道指示燈采用三色發(fā)光二極管，LED顯示采用動(dòng)態(tài)掃描，用來(lái)節(jié)省端口2。用手動(dòng)按鍵通過(guò)中斷完成緊急情況下車(chē)輛的通行。本方案中芯片端口剛好滿(mǎn)

13、足要求。本方案電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，顯示亮度高，耗電少，可靠性高，但是占用單片機(jī)資源太多，整個(gè)框圖設(shè)計(jì)如圖1-2所示： P1P2INT1P0 P3P3南北通行燈東西通行燈2位LED顯示器器列掃描驅(qū)動(dòng)上電復(fù)位電路晶振電路圖1-2 方案二設(shè)計(jì)框圖 方案三：采用STC89C51單片機(jī)為主控單元，用單塊LCD對(duì)東西方向和南北方向車(chē)道通行進(jìn)展倒計(jì)時(shí)顯示。這種方案設(shè)計(jì)端口和硬件的需求最少，但是亮度太暗，所以較少采用。 對(duì)上述三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析可知，方案一最好。1.2功能概述在東西方向和南北方向的十字路口分別設(shè)立紅黃綠交通指示燈，用數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示。正常情況下兩個(gè)主干線(xiàn)上的紅黃綠燈進(jìn)展轉(zhuǎn)換。紅燈亮表示制止通行，綠

14、燈亮表示可以通行，每次綠燈變紅燈前，黃燈亮5秒，方便那些未能及時(shí)通過(guò)十字路口的車(chē)輛能繼續(xù)通過(guò)。十字路口設(shè)立數(shù)碼管具有倒計(jì)時(shí)功能，方便人們直觀的把握通過(guò)時(shí)間。本設(shè)計(jì)也考慮到緊急情況，當(dāng)按下緊急模式按鍵后，四個(gè)方向紅燈都會(huì)常亮。對(duì)于夜晚車(chē)流量比較少，本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了夜晚模式，按下按鍵后四個(gè)方向黃燈會(huì)常亮。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1交通燈控制系統(tǒng)組成2.1.1 ATC89C51芯片選用的ATC89C51與同系列的AT89C51在功能上有明顯的提高，最突出是的可以實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)的編程。用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的總的控制。其主要功能列舉如下: 1為一般控制應(yīng)用的 8 位單片機(jī) 2部具有時(shí)鐘振蕩器 3部程式存儲(chǔ)器ROM為 4KB

15、4部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM為 128B 5外部程序存儲(chǔ)器可擴(kuò)大至 64KB 6外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可擴(kuò)大至 64KB 732 條雙向輸入輸出線(xiàn)，且每條均 可以單獨(dú)做 I/O 的控制 85 個(gè)中斷向量源92 組獨(dú)立的 16 位定時(shí)器 101 個(gè)全雙工串行通信端口 11單芯片提供位邏輯運(yùn)算指令 ATC89C51各引腳功能介紹：如圖2-1 圖2-1 ATC89C51芯片 VCC：ATC89C51 電源正端輸入，接+5V。VSS：電源地端。*TAL1：?jiǎn)涡酒到y(tǒng)時(shí)鐘的反向放大器輸入端。*TAL2：系統(tǒng)時(shí)鐘的反向放大器輸出端，一般在設(shè)計(jì)上只要在 *TAL1 和 *TAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動(dòng)作了，此

16、外可以在兩個(gè)引腳與地之間參加一個(gè) 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定， 防止噪聲干擾而死機(jī)。 RESET：AT89S51的重置引腳，高電平動(dòng)作，當(dāng)要對(duì)晶片重置時(shí)，只要對(duì)此引腳電平提升至高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，AT89S51便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動(dòng)作，使得部特殊功能存放器之容均被設(shè)成狀態(tài)，并且至地址0000H處開(kāi)場(chǎng)讀入程序代碼而執(zhí)行程序。EA/Vpp：EA為英文E*ternal Access的縮寫(xiě)，表示存取外部程序代碼之意，低電平動(dòng)作，也就是說(shuō)當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會(huì)取用外部的程序代碼存于外部EPROM中來(lái)執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，EA引腳必須接低電平，因?yàn)槠洳繜o(wú)程序

17、存儲(chǔ)器空間。如果是使用 8751 部程序空間時(shí)，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至8751部EPROM時(shí)，可以利用此引腳來(lái)輸入21V的燒錄高壓Vpp。ALE/PROG：ALE是英文Address Latch Enable的縮寫(xiě)，表示地址鎖存器啟用信號(hào)。ATAT89S51可以利用這個(gè)引腳來(lái)觸發(fā)外部的8位鎖存器如74LS373，將端口0的地址總線(xiàn)A0A7鎖進(jìn)鎖存器中，因?yàn)锳TAT89S51是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時(shí)在程序執(zhí)行時(shí)ALE引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6，因此可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)其他周邊晶片的時(shí)基輸入。此外在燒錄8751程序代碼時(shí)，此引腳會(huì)被當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功能來(lái)使用。

18、PSEN：此為Program Store Enable的縮寫(xiě)，其意為程序儲(chǔ)存啟用，當(dāng)8051被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時(shí)EA=0，會(huì)送出此信號(hào)以便取得程序代碼，通常這支腳是接到EPROM的OE腳。ATAT89S51可以利用PSEN及RD引腳分別啟用存在外部的RAM與EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器可以合并在一起而共用64K的定址圍。PORT0P0.0P0.7：端口0是一個(gè)8位寬的開(kāi)路電極Open Drain雙向輸出入端口，共有8個(gè)位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此類(lèi)推。其他三個(gè)I/O端口P1、P2、P3則不具有此電路組態(tài)，而是部有一提升電路，P0在當(dāng)作I/O用時(shí)可以推動(dòng)8

19、個(gè)LS的TTL負(fù)載。如果當(dāng)EA引腳為低電平時(shí)即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，P0就以多工方式提供地址總線(xiàn)A0A7及數(shù)據(jù)總線(xiàn)D0D7。設(shè)計(jì)者必須外加一個(gè)鎖存器將端口0送出的地址鎖住成為A0A7，再配合端口2所送出的A8A15合成一組完整的16位地址總線(xiàn)，而定位地址到64K的外部存儲(chǔ)器空間。PORT2P2.0P2.7：端口2是具有部提升電路的雙向I/O端口，每一個(gè)引腳可以推動(dòng)4個(gè)LS的TTL負(fù)載，假設(shè)將端口2的輸出設(shè)為高電平時(shí)，此端口便能當(dāng)成輸入端口來(lái)使用。P2除了當(dāng)作一般I/O端口使用外，假設(shè)是在ATAT89S51擴(kuò)大外接程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，也提供地址總線(xiàn)的高字節(jié)A8A15，這個(gè)時(shí)候P2便

20、不能當(dāng)作I/O來(lái)使用了。PORT1P1.0P1.7：端口1也是具有部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)LS TTL負(fù)載，同樣地，假設(shè)將端口1的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來(lái)輸入數(shù)據(jù)。如果是使用8052或是8032的話(huà)，P1.0又當(dāng)作定時(shí)器2的外部脈沖輸入腳，而P1.1可以有T2E*功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)引腳。PORT3P3.0P3.7：端口3也具有部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載，同時(shí)還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。其引腳分配如下：P3.0：R*D，串行通信輸入

21、。P3.1：T*D，串行通信輸出。P3.2：INT0，外部中斷0輸入。P3.3：INT1，外部中斷1輸入。P3.4：T0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器0輸入。P3.5：T1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器1輸入。P3.6：WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫(xiě)入信號(hào)。P3.7：RD，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀取信號(hào)。2.1.2交通燈控制系統(tǒng)構(gòu)成電路板一塊，芯片ATC89C51一片，2段共陰極數(shù)碼顯示管四個(gè)，紅黃綠發(fā)光二極管各四個(gè)，電阻假設(shè)干，晶振一個(gè)，電容假設(shè)干，按鍵假設(shè)干。交通燈控制系統(tǒng)構(gòu)造框圖2-2： 按鍵 LEDATC89C51共陰極數(shù)碼管圖2-2原理框圖 系統(tǒng)各局部工作原理：采用單片機(jī)的I/O口P0口通過(guò)上拉電阻和交通燈相連接，P3.0、P3.

22、1口接到數(shù)碼管控制位上，控制數(shù)碼管的顯示，程序放在ATC89C51單片機(jī)的ROM中來(lái)設(shè)置初始時(shí)間，在十字路口的四組紅、黃、綠交通燈中，由單片機(jī)的P1.5-P1.7、P1.0-P1.2 、P2.5-P2.7、P2.0-P2.2分別控制東西南北方向的三色燈。由于交通燈為發(fā)光二極管并且陽(yáng)極通過(guò)限流電阻和電源正極相連，因此I/O口輸出低電平時(shí)，與之相連的指示燈才會(huì)點(diǎn)亮，然后通過(guò)數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)時(shí)間。I/O口輸出高電平時(shí)，相應(yīng)指示燈會(huì)滅。由于ATC89C51本身集成了看門(mén)狗指令，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常的時(shí)候看門(mén)狗會(huì)發(fā)出溢出中斷。通過(guò)專(zhuān)用端口輸出，引起RESET復(fù)位信號(hào)復(fù)位系統(tǒng)。2.2各單元電路模塊功能2.2.1時(shí)鐘

23、電路模塊本時(shí)鐘電路由一個(gè)晶體振蕩器12MHZ和兩個(gè)30pF的瓷片電容組成。時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號(hào)，而時(shí)序所研究的是指令執(zhí)行中各信號(hào)之間的相互關(guān)系。單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地工作3。其電路如圖2-3所示: 圖2-3 時(shí)鐘電路模塊2.2.2復(fù)位電路模塊 電容在上接高電平，電阻在下接地，中間為RST。這種復(fù)位電路為高電平復(fù)位。其工作原理是：通電時(shí)，電容兩端相當(dāng)于是短路，于是RST引腳上為高電平，然后電源通過(guò)電阻對(duì)電容充電，RST端電壓慢慢下降，降到一定程度，即為低電平，單片機(jī)開(kāi)場(chǎng)正常工作4。其電路如圖2-4所

24、示：圖2-4 復(fù)位電路模塊2.2.3主控制系統(tǒng)模塊主控制器STC89C51單片機(jī)是推出的新一代高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)，12 時(shí)鐘/機(jī)器周期和 6 時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇。5主控制系統(tǒng)模塊電路如圖2-5：圖2-5 主控置系統(tǒng)模塊電路2.2.4信號(hào)燈輸出控制模塊道口交通燈指示采用紅、黃、綠發(fā)光二極管進(jìn)展提示。其圖如圖2-6所示：圖2-6 LED顯示模塊電路2.2.5時(shí)間顯示電路模塊本系統(tǒng)使用數(shù)碼管完成倒計(jì)時(shí)顯示功能。以方向東西為為例，數(shù)碼管顯示的數(shù)值從綠燈的設(shè)置時(shí)間最大值往下減，每秒鐘減1，一直減到0。然后又從紅燈的設(shè)置時(shí)間最大值往下減，一直減

25、到0。接下來(lái)又顯示綠燈時(shí)間，如此循環(huán)。系統(tǒng)共有4個(gè)二位的LED 數(shù)碼管，分別放置在模擬交通燈上方。道口通行剩余時(shí)間采用紅色7段數(shù)碼管顯示，采用共陰數(shù)碼管，如用單片機(jī)P0口加上拉電阻驅(qū)動(dòng)，P3.0/P3.1來(lái)控制數(shù)碼管的位。其顯示電路如圖2-7所示：圖2-7 數(shù)碼管顯示模塊電路2.2.6系統(tǒng)電源模塊電路由于該系統(tǒng)中 51 單片機(jī)及二極管工作電壓均為 5V 電壓，所以要保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作，需要設(shè)計(jì)一個(gè)可以穩(wěn)定提供 5V 電壓的供電系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)采用外置3節(jié)5號(hào)電池作為系統(tǒng)的供電電源，該系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì)如圖2-8所示：圖2-8系統(tǒng)電源電路2.2.7 按鍵輸入模塊由于該系統(tǒng)具有夜間模式，緊急模式和交

26、通燈倒計(jì)時(shí)時(shí)間設(shè)定功能，所有需要加上這些功能鍵，如以下圖2-9所示：圖2-9 按鍵輸入夜間模式：按下夜間模式按鍵進(jìn)入，四方向紅燈長(zhǎng)亮，再次按下按鍵退出。緊急模式：按下緊急模式按鍵進(jìn)入，四方向黃燈閃爍，再次按下按鍵退出。設(shè)定倒計(jì)時(shí)時(shí)間：按下設(shè)定鍵后，進(jìn)入設(shè)定狀態(tài)，先設(shè)定南北方向，再次按下按鍵設(shè)定東西方向，設(shè)定好后，按下按鍵退出，正常運(yùn)行。3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 軟件總體流程圖軟件總體設(shè)計(jì)及流程圖見(jiàn)圖3-1，主要完成各局部的軟件控制和協(xié)調(diào)。圖3-1 流程圖3.2延時(shí)的設(shè)定3.2.1 計(jì)數(shù)器初值計(jì)算定時(shí)器工作時(shí)必須給計(jì)數(shù)器送計(jì)數(shù)器初值，這個(gè)值是送到TH和TL中的。他是以加法記數(shù)的，并能從全1到全0時(shí)

27、自動(dòng)產(chǎn)生溢出中斷請(qǐng)求。因此，我可以把計(jì)數(shù)器記滿(mǎn)為零所需的計(jì)數(shù)值設(shè)定為C和計(jì)數(shù)初值設(shè)定為T(mén)C 可得到如下計(jì)算通式： TC=MC 式中，M為計(jì)數(shù)器模值，該值和計(jì)數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式0時(shí)M為213 ；在方式1時(shí)M的值為216；在方式2和3為28 ；算法公式： T=MTCT計(jì)數(shù) 或TC=MT/T計(jì)數(shù)T計(jì)數(shù)是單片機(jī)時(shí)鐘周期的12倍；為定時(shí)初值如單片機(jī)的主脈沖頻率為12，經(jīng)過(guò)分頻方式TMA*213微秒8.192毫秒方式TMA*216微秒65.536毫秒顯然秒鐘已經(jīng)超過(guò)了計(jì)數(shù)器的最大定時(shí)間，所以只有采用定時(shí)器和軟件相結(jié)合的方法才能解決這個(gè)問(wèn)題實(shí)現(xiàn)秒的方法：我采用在主程序中設(shè)定一個(gè)初值為20的軟件計(jì)數(shù)器和

28、使T1定時(shí)50毫秒。這樣每當(dāng)T1到50毫秒時(shí)CPU就響應(yīng)它的溢出中斷請(qǐng)求，進(jìn)入他的中斷效勞子程序。在中斷效勞子程序中，CPU先使軟件計(jì)數(shù)器減，然后判斷它是否為零。為0表示秒已到可以返回到輸出時(shí)間顯示程序。3.2.2 相應(yīng)程序代碼定時(shí)器的設(shè)置定時(shí)器需定時(shí)毫秒，故1工作于方式。初值計(jì)算： TC=MT/T計(jì)數(shù)21650ms/1us=15536=3CBOH START: MOV TMOD, *10H ；令為定時(shí)器方式 MOV TH0, *3CH ；裝入定時(shí)器初值 MOV TL0, *0BOH SETB EA ； 翻開(kāi)總中斷 SETB ET1 ；開(kāi)1中斷 SETB ER ；啟動(dòng)1計(jì)數(shù)器CLR FLAG1

29、CLR FLAG2CLR FLAG3 MOV R3,*20H ；軟件計(jì)數(shù)器賦初值相應(yīng)中斷效勞子程序ORG001B LJMPDSD ORG 0030H DSD： INC R3 MOV TH0, *3CH ；重裝入定時(shí)器初值 MOV TL0, *BOH CJNE R3，*20，F(xiàn)HDEC R0DEC R1 MOV R3，*00H FH： RETI程序的軟件延時(shí)： 我選單片機(jī)的工作頻率為12MHZ。機(jī)器周期與主頻有關(guān)，機(jī)器周期是主頻的12倍，所以一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間為12*1/12M=1us?？梢灾谰唧w每條指令的周期數(shù)，這樣就可以通過(guò)指令的執(zhí)行條數(shù)來(lái)確定1秒的時(shí)間。具體的延時(shí)程序分析：DELAY:

30、MOV R4,*08H 延時(shí)1秒主程序 DE2: LCALL DELAY1 DJNZ R4, DE2RETDELAY1：MOV R4，*00H ；延時(shí)125us 子程序 D1： MOV R5，*00H D2： DJNE R5，DL2 DJNE R4，D1 RET DELAY1為一個(gè)雙重循壞 循環(huán)次數(shù)為256*256=65536 所以延時(shí)時(shí)間=65536*2=131072us 約為125us DELAY R4設(shè)置的初值為8 主延時(shí)程序循環(huán)8次，所以125us*8= 1秒3數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示用于四個(gè)數(shù)碼管的倒計(jì)時(shí)顯示，代碼如下：sbit smg1=P30; /定義南北方向數(shù)碼管低位sbit smg2=

31、P31; /定義南北方向數(shù)碼管高位sbit smg3=P32; /定義東西方向數(shù)碼管低位sbit smg4=P33; /定義東西方向數(shù)碼管高位void djs*s22()/4個(gè)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示int b1,b2; b1=djs1/10; /將倒計(jì)時(shí)時(shí)間的高位賦予b1b2=djs1%10; /將倒計(jì)時(shí)時(shí)間的低位賦予b2P0=tableb1;smg1=0; delayms(3); smg1=1; /顯示b1P0=tableb2;smg2=0;delayms(3);smg2=1; /顯示b2P0=tableb1;smg3=0;delayms(3); smg3=1; /顯示b1P0=tableb2;sm

32、g4=0;delayms(3);smg4=1; /顯示b2void djs*s11()/4個(gè)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示 int b1,b2; b1=djs/10; /將倒計(jì)時(shí)時(shí)間的高位賦予b1b2=djs%10; /將倒計(jì)時(shí)時(shí)間的低位賦予b2P0=tableb1;smg1=0;delayms(3); smg1=1; /顯示b1P0=tableb2;smg2=0;delayms(3);smg2=1;/顯示b2P0=tableb1; smg3=0;delayms(3); smg3=1; /顯示b1P0=tableb2;smg4=0;delayms(3);smg4=1; /顯示b2利用對(duì)數(shù)字的拆分使數(shù)字分為十位

33、和個(gè)位，比方31，利用程序int a=31；int b1,b2;b1=a/10;b2=a%10; 可以拆分為b1=3，b2=1.而在動(dòng)態(tài)顯示的過(guò)程中，通過(guò)這個(gè)方法可以動(dòng)態(tài)在數(shù)碼管上顯示出來(lái)。由于東西方向和南北方向的顯示時(shí)間不一樣，我們可以通過(guò)數(shù)碼管的上下位去組合的顯示正確的顯示時(shí)間。組合顯示程序如下：void djs*s1() / 用來(lái)顯示設(shè)定南北倒計(jì)時(shí)的時(shí)間 int b1,b2; b1=djs1/10; /將倒計(jì)時(shí)時(shí)間的高位賦予b1b2=djs1%10; /將倒計(jì)時(shí)時(shí)間的低位賦予b2P0=tableb1; smg3=0; delayms(3); smg3=1;/顯示b1P0=tableb2;

34、smg4=0;delayms(3);/顯示b2smg4=1;void djs*s()/用來(lái)顯示設(shè)定南北倒計(jì)時(shí)的時(shí)間 int b1,b2; b1=djs/10; /將倒計(jì)時(shí)時(shí)間的高位賦予b1b2=djs%10; /將倒計(jì)時(shí)時(shí)間的低位賦予b2P0=tableb1; smg1=0; delayms(3); smg1=1; /顯示b1P0=tableb2;smg2=0;delayms(3);smg2=1; /顯示b24 系統(tǒng)調(diào)試分析及結(jié)果4.1電路板實(shí)物的制作4.1.1印制電路板PCB圖的繪制在同一芯片中，要連的線(xiàn)比較多。在硬件的布局中，每個(gè)LED燈和每個(gè)數(shù)碼管的分布比較固定，而且集中分布在所控制的兩

35、個(gè)路口上。如果采用雙面的PCB板的話(huà)，則該電路的布線(xiàn)比較容易實(shí)現(xiàn)。但是，在實(shí)際生活中做雙面板經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些焊點(diǎn)接觸不良導(dǎo)致電路調(diào)試失敗。因此，使用單面板布線(xiàn)。單片面板的布線(xiàn)的缺點(diǎn)是焊接后的成品不怎么美觀。印制電路板的設(shè)計(jì)是以電路原理圖為根據(jù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者所需要的功能。印刷電路板主要指幅員設(shè)計(jì)，需要考慮外部布局的連接、部電子元件的優(yōu)化布局、金屬連線(xiàn)和通孔的優(yōu)化布局、電磁保護(hù)、熱耗散等各種因素。4.1.2實(shí)物的制做 1總制板工藝程序 把所需要的元器件分類(lèi)擺放在桌子上，確定各個(gè)原件的最好位置。原則上，既美觀，又容易焊接，然后把元器件焊到板子上，最好用焊臺(tái)來(lái)完成。根據(jù)原理圖，把所有的連線(xiàn)連接起來(lái)，連接

36、的導(dǎo)線(xiàn)，為了不斷路盡量用細(xì)一點(diǎn)的導(dǎo)線(xiàn)。 2制板心得：我們?cè)谥瓢暹^(guò)程中，首先，是在用PROTEL設(shè)計(jì)的時(shí)候出現(xiàn)的錯(cuò)誤導(dǎo)致印制電路板錯(cuò)誤。其次，是由于理論和實(shí)際有誤差導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。最后在焊接中有一些小問(wèn)題，比方在焊跳線(xiàn)的時(shí)，由于手工焊接導(dǎo)致焊線(xiàn)比較多，而且焊盤(pán)在高溫下容易老化氧化，導(dǎo)致焊盤(pán)脫落報(bào)廢了好幾塊板子。此外，焊盤(pán)太小并且有的有損壞跡象，所以焊接不怎么方便。為了不虛焊，我花了大量時(shí)間去焊這些元器件，造成一些焊點(diǎn)不是則的很美觀。還有在焊接過(guò)程中，有時(shí)候焊錫會(huì)不小心將相鄰的兩根引線(xiàn)短路。這次設(shè)計(jì)積累了做板一些經(jīng)歷，再次做板的時(shí)候一定要注意PCB的引線(xiàn)之間的距離不能設(shè)置太近。焊接完成后的實(shí)物圖

37、4-1： 圖4-1 焊接完成的實(shí)物4.2 系統(tǒng)硬件調(diào)試在實(shí)際焊接過(guò)程中，實(shí)物交通燈控制系統(tǒng)的PCB電路板焊接工作量非常大。電路安裝完成后，首先進(jìn)展檢查，即確認(rèn)電路無(wú)虛焊，無(wú)短路，無(wú)斷路，集成元件安裝是否正確，之后進(jìn)展電路功能模塊的分級(jí)調(diào)試。根據(jù)電路功能逐級(jí)進(jìn)展調(diào)試，通行方式功能調(diào)試包括對(duì)兩種通行方式控制調(diào)試，指示燈亮度和驅(qū)動(dòng)電路調(diào)試，倒計(jì)時(shí)功能調(diào)試，數(shù)碼管亮度調(diào)試，復(fù)位功能調(diào)試。 4.3 系統(tǒng)軟件調(diào)試在keil工作平臺(tái)上，新建交通燈控制系統(tǒng)工程，用C語(yǔ)言對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)展編寫(xiě)和調(diào)試。除了根本語(yǔ)法過(guò)失外，如果程序沒(méi)問(wèn)題，則直接下載到單片機(jī)來(lái)調(diào)試。采取的是自下到上的調(diào)試方法，即單獨(dú)調(diào)試好每一個(gè)模塊

38、，然后再連接成一個(gè)完整的系統(tǒng)，最后完成一個(gè)完整的系統(tǒng)調(diào)試。交通燈控制系統(tǒng)仿真圖如圖4-2：圖4-2 交通燈控制系統(tǒng)仿真圖4.4 系統(tǒng)總體調(diào)試系統(tǒng)做好后，需進(jìn)展完整的系統(tǒng)調(diào)試。測(cè)試剛開(kāi)場(chǎng)，就發(fā)現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題：一個(gè)是有一局部交通燈亮度不夠，發(fā)出來(lái)的光非常的微弱；二是數(shù)碼管沒(méi)反響。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我重新查看了電路的輸出端各局部的輸出電平。發(fā)現(xiàn)了我采用是共陰極數(shù)碼管。而控制數(shù)碼段的P3.0和P3.1口輸出的則是高電平。解決第二個(gè)問(wèn)題有兩個(gè)方法。其一，將硬件電路稍作修改，將共陰極數(shù)碼管換成共陽(yáng)極的數(shù)碼管。這樣數(shù)碼管就可以正常進(jìn)展時(shí)間顯示。其二，修改程序，讓控制數(shù)碼管的P0輸出的是低電平。如果采用修改硬件電

39、路的方法，則整個(gè)硬件電路就得作改動(dòng)。而已經(jīng)布好的線(xiàn)也必須有相應(yīng)的變動(dòng)，操作起來(lái)比較麻煩繁瑣。所以，我采用了第二種方法。修改了程序電路中的數(shù)碼管代碼。修改完后再次調(diào)試，數(shù)碼管局部根本上能按照預(yù)先設(shè)定的要求進(jìn)展倒計(jì)時(shí)顯示。亮度要求也根本符合預(yù)先設(shè)想那樣。還有一個(gè)來(lái)問(wèn)題有待解決，那就是LED燈亮度問(wèn)題，以致局部交通燈只能偶爾的看得出在亮。經(jīng)多方檢測(cè)，我認(rèn)為這是LED燈驅(qū)動(dòng)能力缺乏引起的亮度弱問(wèn)題。如果要修正這個(gè)問(wèn)題，那就得為L(zhǎng)ED燈增加驅(qū)動(dòng)電路以提高電路的驅(qū)動(dòng)能力。但是，要實(shí)現(xiàn)上述方法必須對(duì)硬件電路進(jìn)展一定的改動(dòng)。LED燈的驅(qū)動(dòng)電路可以用集成電路芯片來(lái)進(jìn)展驅(qū)動(dòng)。但是由于沒(méi)有相關(guān)的條件就沒(méi)有去實(shí)踐。但是，根本問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法還是有了一定的了解。結(jié) 論我設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的單片機(jī)ATC89C51芯片作為交通燈控制系統(tǒng)的主控單元，利用ATC89C51芯片的I/O引腳實(shí)現(xiàn)了數(shù)字路口的交通控制。實(shí)物做成后其功能如下：當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，東西方向綠燈亮并且LED顯示30秒倒計(jì)時(shí)，此時(shí)南北方向紅燈亮LED顯示35秒倒計(jì)時(shí)，當(dāng)東西方向綠燈變?yōu)辄S燈時(shí)LED還會(huì)倒計(jì)時(shí)5秒。當(dāng)東西方向五秒倒計(jì)時(shí)完畢時(shí)，