正稿-交通灯控制系统课程设计报告

目录1绪论................................................................................................................11.1设计背景..................................................................................................11.2设计要求..................................................................................................11.3设计思路..................................................................................................12系统硬件设计................................................................................................22.1设计总框图..............................................................................................22.2各模块功能..............................................................................................22.3设计总电路图...........................................................................................83系统软件设计................................................................................................93.1程序流程图...............................................................................................93.1源程序......................................................................................................94系统仿真与调试..........................................................................................104.1电路仿真................................................................................................134.2系统调试................................................................................................155总结..............................................................................................................16参考文献.........................................................................................................16致谢.............................................................................................................18邵阳学院课程设计（论文）11绪论1.1设计背景近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。1.2设计要求本系统采用8051系列单片机AT89C52为中心器件来设计交通灯控制器，实现了通过8051芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间显示的功能；P0口连接交通灯循环点亮，本系统操作简单、扩展功能强。1.3设计思路东西、南北两干道交于一个十字路口，各个路口有一个交通灯，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，且黄灯燃亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间。设东西道比南北道的车流量大，指示灯燃亮的方案如表1。表1指示灯燃亮的方案表1说明：（1）当东西方向为绿灯，此道车辆通行；南北方向为红灯，南北道车辆禁止通过，行人通行。时间为10秒。（2）黄灯闪烁5秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。（3）当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过；南北道为绿灯，此道车辆通过，行人禁止通行。时间为10秒。（4）这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆就能安全畅通的通行。10S5S10S5S……东西道绿灯亮黄灯亮红灯亮黄灯亮……南北道红灯亮黄灯亮绿灯亮黄灯亮……邵阳学院课程设计（论文）22系统硬件设计2.1设计总框图设计总框图见图2.1：图2.1设计总框图2.2各模块功能2.2.1AT89C51单片机的信号引脚说明及其功能（2）AT89C52的信号引脚和内部框图AT89C52的引脚排列请参见图2.3。XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115U180C51图2.3AT89C52引脚。AT89C52系统处理时间显示交通灯复位按钮邵阳学院课程设计（论文）3AT89C51的内部结构框图如下：①信号引脚介绍P0.0～P0.7：P0口8位双向口线。P1.0～P1.7：P1口8位双向口线。P2.0～P2.7：P2口8位双向口线。P3.0～P3.7：P3口8位双向口线。EA：访问程序存储控制信号。当EA信号为低电平时，对ROM的读操作限定在外部程序存储器；而当EA信号为高电平时，则对ROM的读操作是从内部程序存储器开始，并可延至外部程序存储器。RST：复位信号。当输入的复位信号延续2个机器周期以上高电平即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作。XTAL1和XTAL2：外接晶体引线端。当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。②P3口的第二功能P3口的8条口线都定义有第二功能，详见表2.2。邵阳学院课程设计（论文）4引脚第二功能信号名称P3.0RXD串行数据接收P3.1TXD串行数据发送P3.20INT外部中断0申请P3.30INT外部中断1申请P3.4T0定时器/计数器0的外部输入P3.5T1定时器/计数器1的外部输入P3.6WR外部RAM写选通P3.7RD外部RAM读选通表2.2P3口的第二功能（2）分别介绍下P0、P1、P2、P3口①P0口P0口的口线逻辑电路如图2.4所示。vcc地址/数据控制锁存器P0.XDCPQQMUXT1T21P0.X引脚读锁存器写锁存器内部总线读引脚&图2.4P0口某位结构②P1口P1口的口线逻辑电路见图2.5。vcc锁存器P1.XDCPQQP1.X引脚读锁存器写锁存器内部总线读引脚内部上拉电阻图2.5P1口某位结构③P2口邵阳学院课程设计（论文）5P2口的口线逻辑电路见图2.6。锁存器P2.XDCPQQ读锁存器写锁存器内部总线读引脚vccP2.X引脚内部上拉电阻地址控制MUX1图2.6P2口某位结构图④P3口P3口的口线逻辑电路见图2.7。锁存器P3.XDCPQQ读锁存器写锁存器内部总线读引脚vccP3.X引脚内部上拉电阻&第二输出功能第二输入功能图2.7P3口某位结构（3）时钟电路与复位电路①时钟电路时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各地信号之间的相互关系。单片机本身就如一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。单片机的时钟电路，如图2.8所示。1XTAL1XTAL2C1C2晶振8051至内部时钟电路图2.8时钟振荡电路邵阳学院课程设计（论文）6一般电容C1,C2取30pF左右，晶体的振荡频率范围是1.2MHz～12MHz。晶体振荡频率高,则系统的时钟频率也高,单片机运行速度也就快。MCS-51在通常应用情况下，使用振荡频率为的6MHz或12MHz。②单片机的复位电路单片机复位的条件是：必须使RST/VPD或RST引脚（9）加上持续二个机器周期（即24个振荡周期）的高电平。单片机常见的复位电路如图2.9（a）（b）所示。MCS-51VCCVCCRESETVSS22uF1KMCS-51VCCVCCRESETVSS22uF1KRESETR1R2200（a）上电复位电路（b）按键复位电路图2.9单片机常见的复位电路图2.9（a）为上电复位电路，它是利用电容充电来实现的。在接电瞬间，RST端的电位与VCC相同，随着充电电流的减少，RST的电位逐渐下降。图2.9（b）为按键复位电路。该电路除具有上电复位功能外，若要复位，只需按图2.9（b）中的RESET键，此时电源VCC经电阻R1、R2分压，在RST端产生一个复位高电平。（5）单片机能够运行的最基本配置是：①配有为单片机提供时钟信号的振荡电路，如下图所示。②配有上电复位或按键复位电路。③要对AE脚进行处理，选择外部或内部程序存储器。④要为单片机提供一个稳定的、满足单片机工作电压的工作电源。邵阳学院课程设计（论文）72.2.2交通灯电路的说明及其功能交通灯用来显示车辆通行状况，下面以一个十字路口为例，说明一个交通灯的四种状态见图5。每个路口的信号的的转换顺序为：绿——黄——红，绿灯表示允许通行，黄灯表示禁止通行，但已经驶过安全线的车辆可以继续通行，是绿灯过渡到红灯提示灯。红灯表示禁止通行。绿灯的时间为10秒，，红时间为10秒，黄灯时间为5秒。图6交通信号灯运行状态红黄绿红黄绿绿黄红绿黄红绿黄红红黄绿红黄绿红黄绿红黄绿绿黄红绿黄红绿黄红绿黄红红黄绿绿黄红绿黄红邵阳学院课程设计（论文）82.2.3两位数码显示管简介（1）在交通信号灯的正上方安装一个可以显示绿灯通行时间，红灯等待时间的显示电路，采用数码管显示电路是一种很好的方法。由于东往西方向和西往东方向显示的时间相同，南往北方向和北往南方向显示的时间也相同，两位数码管可以时间的时间为0-99秒完全满足系统的要求。两位数码显示管引脚图如图2.10。图2.10两位数码