單片機(jī)交通信號燈控制系統(tǒng)

單片微型計算機(jī)與接口技術(shù)專周第頁題目交通信號燈控制系統(tǒng)班級學(xué)號姓名指導(dǎo)老師完成時間`目錄一、項目名稱 1二、選題背景 12.1課題背景 12.2交通燈的歷史 1三、單片機(jī)簡介 23.1單片機(jī)的發(fā)展歷程 23.2單片機(jī)的特點： 33.3AT89C51單片機(jī)簡介 4四、設(shè)計基本要求和步驟 54.1基本要求 54.2設(shè)計步驟 6五、硬件和軟件設(shè)計 65.1硬件電路圖 65.2程序流程圖 8主程序 1運行過程 1LED顯示程序 1T0中斷 1INT0中斷 15.3P0、P1口顯示狀態(tài)編碼表 125.4程序源代碼 125.5程序運行效果圖 17六、心得體會 19七、參考文獻(xiàn) 20一、項目名稱十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)二、選題背景2.1課題背景由于我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展從而導(dǎo)致了汽車數(shù)量的猛增，大中型城市的城市交通，正面臨著嚴(yán)峻的考驗，從而導(dǎo)致交通問題日益嚴(yán)重，其主要表現(xiàn)如下：交通事故頻發(fā)，對人類生命安全造成極大威脅；交通擁堵嚴(yán)重，導(dǎo)致出行時間增加，能源消耗加大；空氣污染和噪聲污染程度日益加深等。日常的交通堵塞成為人們司空見慣而又不得不忍受的問題，在這種背景下，結(jié)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)已經(jīng)成為當(dāng)前的主要任務(wù)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，利用單片機(jī)技術(shù)對交通燈進(jìn)行智能化管理，已成為目前廣泛采用的方法。2.2交通燈的歷史1868年12月10日，信號燈家族的第一個成員就在倫敦議會大廈的廣場上誕生了，由當(dāng)時英國機(jī)械師德·哈特設(shè)計、制造的燈柱高7米，身上掛著一盞紅、綠兩色的提燈--煤氣交通信號燈，這是城市街道的第一盞信號燈。1914年，在美國的克利夫蘭市才率先恢復(fù)了紅綠燈，不過，這時已是“電氣信號燈”。稍后又在紐約和芝加哥等城市，相繼重新出現(xiàn)了交通信號燈。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(biāo)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。三、單片機(jī)簡介3.1單片機(jī)的發(fā)展歷程單片機(jī)微型計算機(jī)是微型計算機(jī)的一個重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計算機(jī)簡稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。在MCS-51系列單片機(jī)中，有兩個子系列：51子系列和52子系列。每個子系列有諾干中型號。51系列有8051、8751和8031三個型號，后來經(jīng)過改進(jìn)產(chǎn)生了80c51、87c51、80c31三個型號；52系列有5021、8752、8032三個型號，改進(jìn)后的型號是80c52/87c52、80c32。改進(jìn)后的型號更加省電。52系列比對應(yīng)的51系列增加了定時器T2并將內(nèi)部程序存貯器增加到8KB。Inter公司停止生產(chǎn)MCS-51系列單片機(jī)之后將生產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)讓給了許多其他公司，于是出現(xiàn)了許多與Mcs-51兼容的單片機(jī)?，F(xiàn)在生產(chǎn)mcs-51兼容單片機(jī)的公司對其進(jìn)行了不同程度的改進(jìn)和提高。我們現(xiàn)在使用比較的多的是AT89C51/AT89s51等。通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲器和I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)經(jīng)過1、2、3、3代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引角的多功能化，以及低電壓底功耗3.2單片機(jī)的特點：（1）性價比高，開發(fā)周期短，易于產(chǎn)品化，（2）集成度高，可靠性好，抗干擾性強(qiáng)，（3）功能完善，接口多樣，（4）低功耗、低電壓一般電源供電電壓在5～3V范圍內(nèi)單片機(jī)都能正常工作，供電的下限可達(dá)1～2V。（5）總線多樣，易于擴(kuò)展單片機(jī)外部的典型三總線結(jié)構(gòu),方便系統(tǒng)構(gòu)擴(kuò)展,構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。外部總線增加了I2C及SPI等串行總線方式,可根據(jù)需要進(jìn)行并行或者串行擴(kuò)展。3.3AT89C51單片機(jī)簡介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。主要特性：·與MCS-51兼容·4K字節(jié)可編程閃爍存儲器·壽命：1000寫/擦循環(huán)·數(shù)據(jù)保留時間：10年·全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz·三級程序存儲器鎖定·128×8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個16位定時器/計數(shù)器·5個中斷源·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時鐘電路四、設(shè)計基本要求和步驟十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。交通信號燈控制方式很多。4.1基本要求本系統(tǒng)需要采用MSC-51系列單片機(jī)AT89C51作為中心器件來設(shè)計交通燈控制器，實現(xiàn)以下功能：初始東西綠燈亮，南北紅燈亮，東西方向通車。延時27s，東西路口綠燈熄滅，黃燈閃爍3次。黃燈閃爍后，東西路口紅燈亮同時南北路口綠燈亮，南北方向開始通車。延時27s，南北方向綠燈滅，黃燈閃爍3次，然后又切換成東西方向通車，如此重復(fù)。當(dāng)發(fā)生交通意外(中斷產(chǎn)生)時，全部亮紅燈，進(jìn)行交通事故的處理。當(dāng)事故處理完畢（再次按中斷鍵），重新按上述方式工作。當(dāng)南北路口的流量大時，可以增加南北路口亮綠燈的時間，當(dāng)東西路口的流量大時，可以增加?xùn)|西路口亮綠燈的時間，結(jié)束后調(diào)回正常狀態(tài)。4.2設(shè)計步驟1.利用Proteus7.5SP3仿真軟件按下列要求繪制仿真實例用4個共陽極LED數(shù)碼管的分別表示東、西、南、北四個方向路口，以數(shù)碼管的上、中、下3個橫段分別代表紅、黃、綠3盞燈用P0、P1口分別輸出控制模擬交通燈的狀態(tài)顯示的數(shù)碼管和倒計時顯示數(shù)碼管的狀態(tài)碼P3^1、P3^2、P3^4~~~P3^7控制數(shù)碼管的位選P2^0~~~P2^4接收中斷信號并反饋給INT0接口進(jìn)行中斷處理2.按照基本要求編制程序?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)功能。五、硬件和軟件設(shè)計5.1硬件電路圖硬件電路圖通過Proteus7.5SP3仿真之后如圖1所示，其中：按鈕K0連接P2^0端口實現(xiàn)紅燈全亮，處理交通意外按鈕K1連接P2^1端口實現(xiàn)南北方向亮燈時間+1s按鈕K2連接P2^2端口實現(xiàn)南北方向亮燈時間-1s按鈕K3連接P2^3端口實現(xiàn)東西方向亮燈時間+1s按鈕K4連接P2^4端口實現(xiàn)東西方向亮燈時間-1s整體連接電路圖圖1整體連接電路圖5.2程序流程圖主程序主程序開始設(shè)置中斷工作方式、觸發(fā)方式、初始化是否有中斷運行過程執(zhí)行中斷YN中斷結(jié)束，退出中斷，返回運行過程運行過程SN:綠燈(27)，EW:紅燈是否到3秒SN:黃燈亮，EW:紅燈Count<10？SN:黃燈滅，EW:紅燈是否到0秒NYYNNEW:綠燈(27)，SN:紅燈是否到3秒EW:黃燈亮，SN:紅燈Count<10？EW:黃燈滅，EW:紅燈是否到0秒YYYNNNLED顯示緩沖區(qū)DISPYLED顯示程序LED顯示程序Display獲取當(dāng)前通行剩余時間送h、lE/S/W/N狀態(tài)送P0口位選碼送P3口倒計時個/十位送P1口調(diào)用Delay延時i++;j++四位顯示完？YN返回主程序T0中斷T0中斷定時計數(shù)初值50ms計數(shù)(count)加1判斷1S(count=20?)到否count清0Time_SN--;Time_EW--恢復(fù)現(xiàn)場中斷返回NYEW1=20中斷返回恢復(fù)現(xiàn)場Busy_Button==0所有路口全紅燈Busy_Button==1SN_Add==0SN1+=1SN1>99NSN1=99YSN_Red==0SN1-=1SN1<20NSN1=20YEW_Add==0EW1+=1EW1>99NEW1=99YEW_Red==0EW1-=1EW1<20NYINT0中斷獲取中斷信息EW1=20中斷返回恢復(fù)現(xiàn)場Busy_Button==0所有路口全紅燈Busy_Button==1SN_Add==0SN1+=1SN1>99NSN1=99YSN_Red==0SN1-=1SN1<20NSN1=20YEW_Add==0EW1+=1EW1>99NEW1=99YEW_Red==0EW1-=1EW1<20NYINT0中斷獲取中斷信息5.3P0、P1口顯示狀態(tài)編碼表P0編碼備注P0^7P0^6P0^5P0^4P0^3P0^2P0^1P0^0111111100FEH紅燈101111110BFH黃燈111101110F7H綠燈P1編碼備注P1^7P1^6P1^5P1^4P1^3P1^2P1^1P1^0111100000C0H0111110010F9H1101001000A4H2101100000B0H31001100199H41001001092H51000001082H611111000F8H71000000080H81001000090H95.4程序源代碼#defineucharunsignedchar#include<reg51.h>/**************************變量、控制位定義**************************/uchar codetable[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};//0~~9段選碼ucharcodetable1[28]={0xF7,0xFE,0xF7,0xFE,0xBF,0xFE,0xBF,0xFE,0xFF,0xFE,0xFF,0xFE,0xFE,0xF7,0xFE,0xF7,0xFE,0xBF,0xFE,0xBF,0xFE,0xFF,0xFE,0xFF,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE};/*各種狀態(tài)下紅綠燈段選碼,狀態(tài)(0-3):EW綠燈,SN紅燈;狀態(tài)(4-7):EW黃燈亮,SN紅燈;狀態(tài)(8-11):EW黃燈滅,SN紅燈;狀態(tài)(12-15):EW紅燈,SN綠燈;狀態(tài)(16-19):EW紅燈,SN黃燈亮;狀態(tài)(20-23):EW紅燈,SN黃燈滅;狀態(tài)(24-27):EWSN全紅燈*/ucharcodetab[4]={0x1E,0x2D,0x4E,0x8D};//數(shù)碼管顯示位選碼uchar EW=30,SN=30,EW1=30,SN1=30;//初始化交通燈時間uchar count;//計時中斷次數(shù)uchar i,j;//循環(huán)控制變量sbit Busy_Button=P2^0;//交通意外控制位sbit SN_Add=P2^1;//SN通行時間加按鈕sbit SN_Red=P2^2;//SN通行時間減按鈕sbitEW_Add=P2^3;//EW通行時間加按鈕sbitEW_Red=P2^4;//EW通行時間減按鈕char Time_EW;//EW方向計時char Time_SN;//SN方向計時/**************************延時子程序**************************/voidDelay(uchara)//循環(huán)a次{ ucharx; x=a; while(x--){;}}/*************************數(shù)碼管顯示子程序*************************/voidDisplay(ucharj)//j控制顯示table中連續(xù)位的起始點{ charh,l; if(j<11)//根據(jù)狀態(tài)判定時間 { h=Time_EW/10;//EW通行時間十位 l=Time_EW%10;//EW通行時間個位 } elseif(j<23) { h=Time_SN/10;//SN通行時間十位 l=Time_SN%10;//SN通行時間個位 } for(i=0;i<4;)//按位顯示通行狀況及時間 { P0=table1[j];//通行狀況顯示 P3=tab[i];//位選顯示 i++; j++; if(i%2)//兩位計時顯示 { P1=table[l]; Delay(400); } else { P1=table[h]; Delay(400); } } Delay(5);}/***********************INT0外部中斷服務(wù)程序***********************/voidEXINT0(void)interrupt0//INT0外部中斷{ EX0=0;//關(guān)中斷 if(Busy_Button==0) { P0=0xFE;//意外按鈕按下全顯示紅燈 for(;Busy_Button!=1;)//意外按鈕彈起時恢復(fù)之前狀態(tài) Display(24); } /*四個時間控制按鈕分別控制SN、EW方向初始通行時間加減， 最長不超過s，最少不低于s*/ if(SN_Add==0)//SN+1 { SN1+=1; if(SN1>99) SN1=99; } if(SN_Red==0)//SN-1 { SN1-=1; if(SN1<20) SN1=20; } if(EW_Add==0)//EW+1 { EW1+=1; if(EW1>99) EW1=99; } if(EW_Red==0)//EW-1 { EW1-=1; if(EW1<20) EW1=20; } EX0=1;//開中斷}/************************TO計時中斷服務(wù)程序************************/voidtimer0(void)interrupt1using1//T0中斷{ TH0=0x3C; TL0=0xB0;//定時計數(shù)初值 count++;//中斷溢出一次count+1 if(count==20) { Time_EW--; Time_SN--; count=0;//中斷次計數(shù)s，count回，倒計時時間-1 }}/**************************亮燈控制**************************/voidProcess(){ Time_EW=EW;//初始化東西方向通行時間 while(Time_EW>3)//狀態(tài):EW綠燈,SN紅燈 { j=0; Display(j);//調(diào)用顯示函數(shù) } while(Time_EW>0)//狀態(tài)-3:EW黃燈閃爍 { if(count<10)//狀態(tài):EW黃燈亮 { j=4; Display(j); } else//狀態(tài):EW黃燈滅 { j=8; Display(j); } } SN=SN1;//重置SN方向時間 Time_SN=SN;//初始化南北方向通行時間 while(Time_SN>3)//狀態(tài):EW紅燈,SN綠燈 { j=12; Display(j); } while(Time_SN>0)//狀態(tài)-6:SN黃燈閃爍 { j=16; if(count<10)//狀態(tài):SN黃燈亮 { Display(j); } else//狀態(tài):SN黃燈滅 { j=20; Display(j);