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湖南工程学院课程设计课程名称单片机原理与应用课题名称智能交通灯控制系统设计专业自动化班级1001学号201001020125姓名肖锦朋指导教师王迎旭、李晓秀、汪超2013年6月21日等级:湖南工程学院课程设计任务书课程名称单片机原理及应用课题智能交通灯控制系统设计专业班级自动化1001学生姓名肖锦朋学号201001020125指导老师王迎旭、李晓秀、汪超、林国汉、周向红审批任务书下达日期2013年6月10日任务完成日期2013年6月21日主要设计条件1.控制十字路口四个方向的红、黄、绿型号灯的正常工作，规则应符合我国交通法规的规定；2.南北方向的准行基本时间均为60秒（可在线调整）；3.在交通状况发生特殊情况时，可进行特殊处理：1）消防车、救护车通过时，按下K1建，关闭倒计时器，四个路口同时黄色灯闪烁5秒然后，转为红灯亮，只允许紧急车辆通过，K1建松开，交通控制回复正常；2）K2、K3键分别为南北和东西方向车辆多时的特殊处理，功能自行定义。设计内容与设计要求设计内容：本课题要求以单片机核心，设计一个智能交通灯控制系统。使其能模拟城市十字路口的交通灯功能，并能满足控制的特殊要求（有三个按键输入），以便处理特殊事件。设计要求：1）分析开发系统的硬件构成；2）进行系统的硬件设计；3）完成必要的参数计算与元器件选择；4）完成应用程序设计；5）进行单元电路及应用程序的调试；6）写出使用说明书。说明书格式封面课程设计任务书目录第1章概述（课题设计的要求、目的及意义）第2章系统总体方案选择与原理（系统硬件电路设计框图与工作原理）第3章硬件电路设计（各部分电路设计、原理、参数计算等）第4章应用软件设计（流程图、算法等）*第5章系统仿真调试第6章硬件调试与结果分析（开发板焊接、性能测试、结果、操作说明）第7章总结（系统设计小结：已完成的工作、效果、特色、不足与展望）参考文献附录（程序清单）评分表进度安排设计时间为两周第一周星期一、上午：布置课题任务，讲课及课题介绍下午：借阅有关资料，总体方案讨论星期二、确定总体设计方案星期三、硬件模块方案设计星期四、软件模块方案设计星期五小系统焊接与调试；第二周星期一、各硬件模块设计星期二、各软件模块设计星期三、各软件模块设计星期四、写说明书星期五、上午：写说明书，整理资料下午：交设计资料，答辩参考文献参考文献[1]王迎旭.单片机原理及及应用[M].北京：机械工业出版社.2012年[2]三恒星科技.MCS-51单片机原理与应用实例[M].北京：电子工业出版社，2008[3]王守忠.51单片机开发入门与典型实例[M].北京.人民邮电出版社，2007[4]戴仙金.51单片机及C语言程序开发实例[M].北京：清华大学出版社，2008[5]黄仁欣.单片机原理与应用技术[M].2版.北京：清华大学出版社，20101目录第一章系统概述..............................................21.1系统功能................................................21.2设计内容及要求..........................................21.2.1设计内容：..........................................21.2.2设计要求：..........................................31.3按钮设置................................................31.4数码管显示..............................................3第二章总体方案设计.........................................42.1芯片的选择..............................................42.2系统设计与结构框图......................................4第三章系统硬件电路设计.....................................53.1硬件电路简介............................................53.2LED数码管显示电路设计..................................63.312个LED灯设计.........................................63.4按键电路设计............................................7第4章应用软件设计..........................................94.1应用软件设计总体方案....................................94.2软件设计................................................94.2.1主程序设计..........................................94.2.2功能按键键子程序设计...............................114.2.3自定义按键子程序设计...............................124.2.4数码管显示设计.....................................134.2.5定时器T0、T1倒计时程序设计.........................13第5章系统仿真调试.........................................14第6章硬件调试与结果分析...................................18第7章总结.................................................20参考文献.....................................................21附录（程序清单）.............................................222第一章系统概述1.1系统功能本系统采用AT89S52单片机控制的交通灯控制系统。能够模拟显示十字路口的交通灯。具体能够实现如下功能：1、红、绿、黄灯显示的时间用数码管倒计时显示。2、红、绿、黄灯根据显示的时间点亮。3、按键功能，共有6个按键，来控制紧急、特殊情况。4、复位键，使系统复位。1.2设计内容及要求1.2.1设计内容：数码管显示，东西南北方向按照基准时间，进行倒计时显示。按键功能，本系统用了6个键，对系统进行调整。K1对东西南北的基准时间，进行调整。K2、K3分别对时间进行加、减操作。按下K4，黄灯闪5s之后，所有红灯全部亮，在这种情况下，只允许120、110、消防车等通过。再次按下K4键，恢复到原来状态，交通灯变为正常。K5键是对东西方向的车流量比较多时设计的，按下K5键东西方向绿灯显示时间马上变为60s，也就是东西绿灯时间加长了60s一次。同理K6键是对南北车流量比较多时设计的。LED模拟红绿黄灯的显示。用6个LED模拟东西、南北方向的红绿黄的显示。31.2.2设计要求：方案合理、正确，系统稳定、可靠。软件设计要求尽可能精练、简短和运行可靠。硬件电路要求简单明了，以节约成本。1.3按钮设置本设计的宗旨是用最少的按键实现最多的功能。设计中一共用到了6个按钮，分别为：K1、K2、K3、K4、K5、K6。K1：基准时间调节功能键。K2：时间加调整K3：时间减调整K4：特殊处理按键K5：东西车流量较大时处理按键K6：南北车流量较大时处理按键1.4数码管显示设计中用到了4个数码管，两个一组，分别用来显示东西、南北倒计时时间。数码管显示的时间为从基准时间1s为时间间隔，往下减。实验中采用数码管动态显示。用STC89C52单片机的P0口送数码管的段码，紧接着用P2口给数码管送位码。通过这种方法，逐步的给4个数码管送段码、位码，实现动态显示。4第二章总体方案设计2.1芯片的选择选择的芯片为AT89S52，有32个I/O口，其包含中央处理器CPU）、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元。2.2系统设计与结构框图根据题目要求，本系统主要由数码管显示倒计时模块、交通灯亮灭模块，键盘控制模块等构成。图2.1系统设计总框图5单片机89c527单单单单单单单单单单单单单单单单单单单图5.2各个模块总图第三章系统硬件电路设计3.1硬件电路简介硬件电路主要由STC89c52,4个7段数码管，6个按键按钮，6个LED显示灯，以及I/O口接线。63.2LED数码管显示电路设计LED数码管显示电路设计由4个7段数码管和4个PNP型9015作驱动电路，以及数码管段位的上拉电阻组成。7段数码管的段选链接P0口，数码管的位选通过9015和电阻连接P2口的低4位。图3.1数码管电路图3.312个LED灯设计LED指示灯作用D2、D10南北LED红灯D3、D11南北LED绿灯D4、D12南北LED黄灯7D6、D14东西LED红灯D8、D16东西LED绿灯D7、D15东西LED黄灯表3.2LED指示灯分配表图3.3LED灯连接图3.4按键电路设计系统总共有5个按键，分别为setkey、up、down、K1、K2、K3。(1):setkey按键（交通灯基准时间调整）通过P3.0口接入按键。S1按键有3个功能，按下第一次，显示器显示基准时间准备调整，调整南北基准时间；按下第二次，调整东西基准时间；按下第三次，复位当前时间，继续倒计时。8（2）：up按键（增加基准时间）通过P3.1口接入按键。功能为增加基准时间，不管是南北基准时间还是东西基准时间。（3）：down按键（减少基准时间）通过P3.2口接入按键。功能为减少基准时间。（4）：K1按键（紧急情况处理）通过P3.3口接入按键。功能为消防车、救护车通过时，按下h1建，关闭倒计时器，四个路口同时黄色灯闪烁5秒然后，转为红灯亮，只允许紧急车辆通过，再按h1键，交通控制回复正常。（5）：K2按键（南北通行60秒）通过P3.4口接入按键。功能为南北车辆比较多时，同行60秒，东西禁止63秒。（6）：K3按键（东西通行60秒）通过P3.5口接入按键。功能为南北车辆比较多时，通行60秒，南北禁止63秒。图3.4按键连接图9第4章应用软件设计4.1应用软件设计总体方案本次智能交通灯控制系统可以将系统分为个模块，每个模块通过相对应的接线连接组成一个完整的系统。系统模块：(1)主程序模块(2)数码管显示模块(3)按键扫描模块(4)交通灯显示模块(5)1S定时模块4.2软件设计4.2.1主程序设计10单单单单单单单单单单单单单单==3单T0单单单单单单单单单单=3&单单单单=3单YN单单单单单单3单YN单单单单3S单单单单==0单单单单单单单单单单单单单单单单单单单单单单单==3单T0单单单单单单单单单单=3&单单单单=3单YN单单单单单单3单Y单单单单3S单单单单==0单单单单单单单单单NYNNY单单单单单单单单单单单YESNO单单单单单单单单图4.1主程序流程图主程序设计主要是关于交通灯倒计时的实现能实现，倒计时是运用定时器T0在方式1作用下，定时1s中，从而实现倒计时功能。而交通红绿灯规律则是：首先单片机开始为南北红灯亮，东西绿灯亮，当绿灯还有3s时候，绿灯闪烁3秒，绿灯闪烁完3秒后，黄灯亮3s，完毕过后南北东西时间交换，进入倒计时时间。114.2.2功能按键键子程序设计功能键总共有3个按键，分别为setkey、down、up。Setkey按键为调整基准时间的起始按键，有三项功能，第一项为按第一下，调整南北基准时间，按键第二下，调整东西