单片机课程设计报告 十字路口交通灯控制

1宁夏大学新华学院课程考核课程名称微机接口姓名学号专业年级班级系别分数任课教师签字批改日期备注2绪论主要内容：随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。黄色信号灯的发明者是我国的胡汝鼎，他怀着“科学救国”的抱负到美国深造，在大发明家爱迪生为董事长的美国通用电器公司任职员。一天，他站在繁华的十字路口等待绿灯信号，当他看到红灯而正要过去时，一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过，吓了他一身冷汗。回到宿舍，他反复琢磨，终于想到在红、绿灯中间再加上一个黄色信号灯，提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面的肯定。于是红、黄、绿三色信号灯即以一个完整的指挥信号家族，遍及全世界陆、海、空交通领域了。交通灯控制器设计主要功能是用单片机控制LED灯模拟指示。模拟东西南北方向的十字路口交通灯信号控制情况。以89C51单片机为核心芯片，采用中断方式实现控制。本模拟系统由单片机硬/软件系统，两位8段数码管和LED灯显示系统。和复位电路控制电路等组成，较好的模拟了交通路面的控制。3基本要求：利用单片机的定时器产生秒信号，控制十字路口的红、绿、黄灯交替点亮和熄灭，并且用4只LED数码管显示十字路口两个方向的剩余时间。要求能用按键设置两个方向的通行时间（绿、红等点亮的时间）和暂缓通行时间（黄灯点亮的时间）。系统的工作应符合一般交通灯控制的要求。参考文献：[1]张毅刚，彭喜元编著.《单片机原理与应用设计》[2]郭天祥编著.《新概念51单片机C语言教程：入门、提高、开发、拓展全攻略》[3]编写本课程设计内容的软件设计（包含程序流程图和对程序注释）。[4]硬件实验部分可选用实验箱测试或Proteus仿真软件实现。4目录1绪论..........................................................................................................21.1主要内容........................................................................................21.2基本要求.......................................................................................31.3参考文献.......................................................................................32设计方案简介.........................................................................................53系统需求分析.........................................................................................64单片机概述..............................................................................................65本设计的简要概述.................................................................................76本设计主要包括几个主要的元件.........................................................87模块设计.................................................................................................97.1硬件原理图....................................................................................97.2软件系统结构图..........................................................................107.3软件流程图..................................................................................108源程序...................................................................................................129主要函数说明.......................................................................................33对本设计的简单评述...............................................................................34附录A.........................................................................................................35附录B.........................................................................................................355设计方案简介：交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。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。本设计系统由单片机I/O口系统、交通灯状态显示系统、复位电路等几大部分组成。系统具有基本的交通灯功能，较好的模拟实现了十字路口可能出现的状况。本设计系统利用单片机的工作原理设计一个十字路口交通信号灯，要求东、西、南、北四个方向各有红黄绿色三个灯，当东西方向亮绿灯时，南北方向红灯亮起；反之，如果南北方向亮绿灯，同时东西方向亮绿灯；绿灯亮时车辆行驶，红灯亮时车辆停止。即在同一时间内保证只有两个对应方向的车辆可以行驶。本设计系统软件上采用KeiluVision3、Proteus。使用C51编程，主要编写了主程序、中断子程序、延时子程序、数码管显示子程序、交通控制子程序、矩阵键盘子程序。本设计系统经过整机调试，实现了对十字路口交通灯运作与设置的模拟。6系统需求分析：本设计系统单片机89C51为中心器件来设计交通灯控制器，系统实用性强、操作简单、扩展性强、成本较低。本设计就是采用单片机模拟十字路口交通灯的各种状态显示。利用单片机完成交通信号灯控制器的设计，该交通信号灯控制器由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，数码管显示剩余时间。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯，8管共阴极数码管显示剩余时间，矩阵键盘用来设置交通灯的显示时间和状态。单片机概述：7单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。本设计的简要概述：本设计系统利用单片机的工作原理设计一个十字路口交通信号灯，要求东、西、南、北四个方向各有红黄绿色三个灯，当东西方向亮绿灯时，南北方向红灯亮起；反之，如果南北方向亮绿灯，同时东西方向亮绿灯；绿灯亮时车辆行驶，红灯亮时车辆停止。说明：南北方向红绿灯时间：红灯15s绿灯15s黄灯5s东西方向红绿灯时间：红灯20s绿灯10s黄灯5s按键1：暂停按键2：设置时间按钮按键3：设置完成重启按键4:测试交通灯各个设备的好坏8按键5:设置南北绿灯时间+按键6:设置南北黄灯时间+按键7:设置南北绿灯时间-保证交通合理，绿灯最小值计时3s，绿灯不再减少按键8:设置南北黄灯时间-按键9:设置东西绿灯时间+按键10:设置东西黄灯时间+按键11:设置东西绿灯时间-按键12:设置东西黄灯时间-按键13:南北紧急情况:南北绿灯常亮东西红灯常亮按键14:东西紧急情况:东西绿灯常亮南北红灯常亮本设计主要包括几个主要的元件：1.AT89C51：9AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。为本科单片机教学主要芯片TMS320F2812，DSP原理与应用技术。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图所示。现在AT89S51/52已经取代了AT89C51/52。2.4*4矩阵键盘：在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。3.RESPACK-8：一般是接在51单片机的P0口，因为P0口内部没有上拉电阻，不能输出高电平，所以要接上拉电阻。排阻就是好多电阻连载一起，他们有一个公共端。10硬件原理图：Proteus仿真绘制软件系统结构图和软件流程图：（1）系统结构图：11（2）流程图：十字路口交通灯控制流程图12源程序：#includereg51.h#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharcodetable[]={//共阴极数码管码表0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0xC9,0xFF,0x40};//设置码,测试码,不计时码voiddelay(uintx);//延时函数voiddisplay(uchar,uchar,uchar,uchar);//数码管显示函数voidscankeys();//键盘函数voidtraffic();//交通灯函数ucharnum,num1,num2,//1南北2东西shi1,ge1,shi2,ge2,13value1,value2,//南北绿灯时间黄灯时间value3,value4,//东西绿灯时间黄灯时间count1,count2,flag1,flag2;//南北标记东西标记南北设置标记东西设置标记voidmain(){TMOD=