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1、交通灯控制系统设计-毕业论文 摘要 本次设计是对交通灯的模拟控制系统的设计，总体分为两部分：一、硬件部分。对于硬件部分主要工作是选型部分，我的本次设计是交通灯，所以硬件选型主要有AT89C51、红绿灯显示器、及数码管显示器。二、软件部分。根据设计要求，所以将软件部分分成了几个模块：主体程序实现基本的循环，即主干道绿灯亮60S，黄灯5S;支干道绿灯亮40S黄灯5S；子程序有计时到一秒子程序、中断子程序（全为红灯、南北通行、东西通行、重新定时等）。将上面个部分逐一实现后，然后就是硬件部分连接问题。根据AT89C51单片机个端口的特点，将选好的部件有效地与它连接起来。最后将编好的汇编程序转换为HEX
2、 文件导入到单片机内，进行仿真。经过反复修改及指导老师指导后，可以实现仿真。 关键词：交通灯；硬件部分；软件部分 - 1 - Abstract The designer to the traffic light simulation, the design of the control system of general divided into two parts: one, the hardware part. For hardware part of the main work is part of the selection, I this design is the traffic
3、lights, so hardware selection mainly AT89C51, red street light display, digital tube display level. Second, software parts. According to the design requirements, so will be divided into several modules of software: subject to basic program of circulation, that is a green light to main 60 S, yellow l
4、ight 5 S; A trunk road a green light yellow light 40 S, yellow light 5 S; The son to a second time program has a subroutine, interrupt subroutine (total for the red light, north and south, traffic to pass something, timing, etc.). Will above a part one by one to achieve, and then the hardware part i
5、s linking problem. According to the characteristics of a port AT89C51 single-chip microcomputer, taking good parts effectively with it together. Finally will be programmed the assembler program into: into single chip inside, files are simulated. After repeated modifying and guiding teacher, can achi
6、eve after simulation. Key words:The traffic lights； Hardware parts；Software part - 2 - 目录 引言. - 4 -第1章概述. - 5 - 1.1单片机认识与应用. - 5 - 1.1.1单片机的认识. - 5 - 1.1.2单片机的应用. - 5 - 1.2设计任务. - 6 -第2章系统总体方案及硬件设计. - 7 - 2.1交通管理的方案. - 7 - 2.2总体硬件设计. - 8 - 2.1系统时钟电路. - 8 - 2.2系统复位电路. - 9 - 2.2.3数码管显示电路. - 10 - 2.2.4
7、交通灯指示电路. - 12 - 2.2.5按键电路设计. - 13 -第3章软件系统设计. - 15 - 3.1设计思路. - 15 - 3.2 软件设计. - 15 - 3.2.1交通灯的设计程序说明. - 16 - 3.2.2计时到1秒检测. - 16 - 3.2.3 交通灯显示. - 17 - 3.2.4全部禁行. - 18 - 3.2.5南北通行程序. - 19 - 3.2.6东西通行程序. - 19 - 3.2.7定时器0中断函数. - 20 -第4章Proteus软件仿真. - 21 - 4.1 Proteus软件仿真. - 21 - 4.1.1 南北交通灯切换时仿真. - 21
8、- 4.1.2 东西交通灯的仿真. - 22 - 4.1.3东西交通灯切换的仿真. - 23 - 4.1.4两车道均为红灯的仿真. - 23 -第5章心得体会. - 25 -致谢. - 26 -参考文献. - 27 -附1 源程序代码. - 28 -附2 交通灯设计原理图. - 38 - - 3 - 引言 这次毕业设计就是利用单片机的基本特点，使用汇编语言实现一个模拟交通灯电路。本次设计是一个交通灯控制系统，以单片机为核心，采用AT89C51单片机，对十字路口交通灯电路进行了仿真制作，主要完成十字路口交通灯的红、绿、黄灯的点亮时间控制，并模拟了两道均有车辆要求通过时、一道有车辆要求通过时、以及
9、在紧急情况下三种状态下交通灯的时间控制方式。在模拟系统中，采用了两组红、黄、绿三种发光二极管组成的红绿灯，采用了数码管显示每种灯点亮的时间；并采用了几个开关来模拟系统要求的几种状态。在本次设计中，程序采用汇编语言，程序仿真采用流行的PROTEUS软件和keil将汇编语言转为HEX文件联合仿真，方便调试程序和修改硬件，结果证明方案的硬件设计正确，程序也符合要求。 - 4 - 第1章概述 1.1单片机认识与应用 1.1.1单片机的认识 MCS-51单片机是Intel公司在1980年继MCS-48系列8位单片机之后推出的高档8位单片机。MCS-51单片机在性能和片内功能方面大大优于MCS-48系列单
10、片机。 MCS-51的典型产品有：8051、8031、8751、80C51、80C31、87C51等，8051内部有4KB ROM，8751内部有4KB EPROM，8031片内无ROM。除此之外，三者的内部结构及引脚完全相同。 89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有4KB 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，AT89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解
11、决方案。 1.1.2单片机的应用 单片机是应工业测控需要而产生的，最能反映其功能及形态的名称是在一个应用系统中，Single-chip Micro-controller。按照测控系统的特点和要求，单片机的应用可分为单机应用和多机应用两大类。我们这次要完成的单片机课程设计就是它的单机应用，下面在介绍一下单片机在单机应用领域内的主要内容。 （1）智能仪表 目前，各种传感器、变送器、控制仪表已普遍采用单片机应用系统。它集测量、处理、控制功能于一体，具有各种智能化功能，如存储、数据处理、查找、判断、联网和语音等功能。 单片机构成的智能仪表，能使仪表具有数字化、智能化、多功能化、综合化、柔性化等优点，赋
12、予测量仪表以崭新的面貌，使传统的仪器、仪表发生根本性的变革，它代表了仪器仪表的发展趋势。 （2）测控技术 - 5 - 用单片机构成的各种工业控制系统中的数据采集系统具有工作稳定可靠、抗干扰能力强的优点，如炉温恒温控制系统、电镀生产自动控制系统等。 （3）智能接口 在计算机系统，特别是较大型的工业测控系统中，除通用外部设备外，还由许多外部通信、采集、多路分配管理、驱动控制等接口。这些外部设备与接口如果完全由主机进行管理，势必会造成主机负担过重，运行速度降低，接口的管理水平也不可能提高。如果用单片机进行接口的控制与管理，单片机与主机可并行加工处理，可以大量降低接口的通信密度，极大的提高了接口控制管
13、理水平。在一些通用计算机外部设备上，已实现了单片机的键盘管理、打印机控制、绘图仪控制、硬盘驱动控制等。 1.2设计任务 本次设计是以单片机为核心的控制交通灯控制系统。以实现具有倒计时的时间显示功能，能控制红、绿、黄交通灯分主干道、支干道按不同的时间显示亮灭：主干道绿灯亮60S,支干道绿灯亮40S，黄灯各亮5S及具有手动控制红绿灯的功能。 - 6 - 第2章系统总体方案及硬件设计 2.1交通管理的方案 A、B两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯亮的时间为A、B两干道的公
14、共停车时间。设A道比B道的车流量大，指示灯亮灭的方案如表1。 表1 说明： （1）当A、B两道有一道为黄灯；以提示红灯车道的车辆准备通行，而另一道的车辆超过警戒线的继续前进，未超过警戒线的则禁止通过。 （2）当A到为红灯，A 道车辆禁止通行；B 道为绿灯，B 道车辆通过；时间为40秒。 （3）当A道绿灯，A 道车辆通行；B 道为红灯，B 道车辆禁止通过；时间为60秒。（A道车流大通行时间长） （4）这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样车辆就能安全畅通的通行。 （5）此表可根据车流量动态设定 在没有特殊情况下，即在两道均有车辆要求通过时，交通灯按常规运行。通过控制开关可以输入要模拟
15、的其它状态，交通灯将按照其输入状态的情况进行运行。 - 7 - 2.2总体硬件设计 交通灯控制系统的结构框图如图1所示。总体设计方案共有七个部分组成，分别是：单片机AT89C51、红、绿、黄灯显示电路、LED数显时间电路、晶振及复位控制电路、控制与调时开关电路。系统的总的原理框图如图1所示。 图1 硬件设计方案 2.1系统时钟电路 晶振采用了内部时钟信号源的方式。对于时间要求不是很高的系统，只要按图进行设计就能使系统可靠起振并稳定运行。但由于图2中的C1、C2电容起着系统时钟频率微调和稳定的作用，因此，在本系统的实际应用中一定要注意正确选择参数（3010 PF），并保证对称性（尽可能匹配）。
16、- 8 - 图2 系统时钟电路 2.2系统复位电路 复位电路采用上电加按钮复位的方式。当开关打开时，RST通过电阻接地，当有开关闭合时由于电容的作用使电源VCC通过电阻施加在单片机复位端RST 上，实现单片机复位。具体电路如图3所示。 - 9 - 图3 系统复位电路 2.2.3数码管显示电路 2.2. 3.1数码管工作原理 数码管工作原理这里我们介绍8段数码管的工作原理。8段数码管又称为8字型数码管，分为8段：A、B、C、D、E、F、G、DP。其中，DP为小数点。数码管常用的有10根管脚，每一段有一根管脚，另外两根管脚为一个数码管的公共段，两根之间相互连通。 2.2. 3.2发光二极管的发光原理 我们已经介绍过了，同理，8段LED数码管，则是在一定形状的绝缘材料上，利用不同形状点划的发光二极管组合，排列成“8”字型的数码管，分别引出它们的电极，点亮相应的点划来显示0-9的数字。 - 10 - - 11 - 从电路上，按数码管的接法不同又分为共阴和共阳两种。图4是共阴和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。 图4 数码管的内部电路接法 在设计时，为了系统图的美观，我采用了8个数码管组成的数码管组，并两个一组分别分布在四个路口，采用共阴极接法。如图5： 图5 系统数码管电路