模拟交通灯课程设计2

芜湖职业技术学院信息工程学院课程设计题目：模拟交通灯学院：信息工程学院班级：13嵌入式技术与应用姓名：林垦学号：1304010122指导教师：万振宇摘要在日常生活中，交通信号灯的使用，使交通得以有效管理，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。交通灯控制系统由89C51单片机、键盘、LED显示、交通灯延时组成。系统除具有基本交通灯功能外，还具有时间设置、LED信息显示功能，使交通实现有效控制。本系统采用单片机AT89C51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。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以及倒计时时间。本设计系统由单片机I/O口扩展系统、交通灯状态显示系统、LED数码显示系统、紧急情况中断系统、复位电路等几大部分组成。系统除基本的交通灯功能外，还具有倒计时、紧急情况处理等功能，较好的模拟实现了十字路口可能出现的状况。软件上采用89C51编程，主要编写了主程序，LED数码管显示程序，中断程序延时程序等。经过整机调试，实现了对十字路口交通灯的模拟。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。关键字：AT89C5174LS164LED交通灯程序目录一．设计的绪论和意义.......................................1二．整体设计方案...........................................12.1设计思路..........................................................12.2总体设计框图......................................................1三．硬件部分...............................................2四．软件部分...............................................54.1程序流程图........................................................54.2LED红绿灯显示....................................................64.3倒计时显示........................................................64.4急通车控制........................................................6五．仿真实验...............................................65.1软件调试..........................................................65.2硬件调试..........................................................75.3系统功能调试......................................................7致谢.......................................................7参考文献...................................................8附录一程序清单............................................8单片机综合实训报告附录二器件电路图.........................................16附录三模拟交通灯器件清单...................................171第一章．设计的绪论和意义随着经济的发展，城市现代化程度不断提高，交通需求和交通量迅速增长，城市交通网络中交通拥挤日益严重，道路运输所带来的交通拥堵、交通事故和环境污染等负面效应也日益突出，逐步成为经济和社会发展中的全球性共同问题。交通问题已经日益成为世界性的问题，城市交通事故、交通堵塞和交通污染问题愈加突出。为了解决车和路的矛盾，常用的有两种方法：一是控制需求，最直接的办法就是限制车辆的增加；二是增加供给，即大量修筑道路基础设施的办法，在资源、环境矛盾越来越突出的今天，面对越来越拥挤的交通，有限的资源和财力以及环境的压力，也将受到限制。这就需要依靠除限制需求和提供道路设施之外的其他办法来满足日益增长的交通需求。在现有的道路交通条件下，实施交通控制和管理，充分发挥现有道路的通行能力正是解决这一矛盾的途径之一，大量事实已经证明这种方法的有效性。此设计就是训练正确的应用单片机，培养解决工业控制，工业检测等。第二章．整体设计方案2.1设计思路利用单片机实现交通灯的控制，该任务分以下几个方面：a实现红、绿、黄灯的循环控制。要实现此功能需要表示三种不同颜色的LED灯分别接在P1个管脚，用软件实现。b用数码管显示倒计时。可以利用动态显示或静态显示，串行并出或者并行并出实现。C实现急通车。这需要人工实现，编程时利用到中断才能带到目的，只要有按钮按下，那么四个方向全部显示红灯，禁止以诶车辆通行。当情况解除，让时间回到只能隔断处继续进行。单片机综合实训报告22.2总体设计框图见图一：第三章.硬件部分89C51单片机的概述（1）MCS-51单片机内部结构：图二为89C51单片机功能结构框图89C51芯片内部集成了CPU、RAM、ROM定时/计数器和I/O口等各功能部件，并由内部总线把这些部件连接在一起。80C51单片机内部包含以下一些功能部件：a.一个8位CPU;b.一个片内振荡器和时钟电路；c.4KBROM(80C51有4KB掩膜ROM,87C51有4KBEPROM,80C31片内无ROM)；d.128KBRAM；交通灯循环最小系统倒计时显示强通车控制图一（总体设计框图）单片机综合实训报告3e.可寻址64KB的外ROM和外RAM控制电路；f.两个16位定时/计数器；g.21个特许功能寄存器；h.4个8位并行I/O口，共32条可编程I/O端线；i.一个可编程全双工串行口；j.5个中断源，可设置成2个优先级。图二（89C51单片机功能结构框图)（2）MCS-51系统的引脚说明：MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，图二是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和底线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。单片机综合实训报告4图二（89C51引脚图）P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RSTRXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4Y1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1GNDPDIPVCCP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7EA/VPPALE/PROGPESNP2.7/A15P2.6/A14P2.5/A13P2.4/A12P2.3/A11P2.2/A10P2.1/A9P2.0/A840393837363534333231302928272625242322211234567891011121314151617181920单片机综合实训报告5第四章．软件部分4.1程序流程图图三.交通灯程序流程图单片机综合实训报告64.2LED红绿灯显示如图三所示，当P1端口输出高电平，即P1各端口=1时，根据发光二极管的单向导电性可知，这是发光二极管熄灭；当P1个端口输出低电平，即P1各端口=0时，发光二极管亮。我们可以使用SETB指令使P1各端口输出高电平，使用CLR指令时P各端口输出低电平。至于循环需要软件控制，程序见附录。4.3倒计时显示此处采用LED静态显示方式，当显示器显示某个字符时，相应的段恒定的导通或截止，直到显示另个字符为止。89C51的串行口RXD和TXD为一个全双工串行通信口，但工作在方式0下可作同步移位寄存器，其数据由RXD端串行输出或输入；而同步移位时钟由TXD端串行输出，在同步时钟的作用下，实现由串行到并行的数据通信。在不需要使用串行通信的场合，利用串行口加外围芯片74LS164就可构成一个或多个并行输入\输出口，用于串——并转换或显示器LED驱动。此利用后者。4.4急通车控制将一按钮接到单片机外部中断0端口。另一端接地，通过在程序里设置外部中断0为最高优先级。当检测到有按钮按下时，产生中断，停止刚才的程序，转向中断执行。在此过程必须利用PUSH、POP指令保护现场，这样当情况解除可以回到原来的地方继续执行。第五章．仿真实验5.1软件调试软件调试主要是利用proteus仿真软件完成电路的搭建，运行以发现设计中的错误及时改正。单片机综合实训报告75.2硬件调试用单片机电路实验板按照设计的电路连接好设计所需的电路进行模拟，模拟成功，实现了预期设计的模拟功能。硬件调试主要是检测硬件电路是否有短路、断路、虚焊等。具体步骤及测试结果如下：（1）检查电源与地线是否全部连接上，用万用表对照电路原理图测试各导线是否完全连接，对未连接的进行修复。（2）参照原理图，检查各个器件之间的连接是否连接正确，是否存在虚焊，经测试，各连接不存在问题。（3）以上两项检查并修复完后，给该硬件电路上电，电源指示灯点亮。5.3系统功能调试通过软件仿真显示，系统基本能完成要求，由于设计思路出现问题，键盘没有正确的做出来，没有键盘电路，紧急情况也可以通过一个按钮来采取相关的动作。致谢很感谢学校和老师给我们安排了这次课程设计，让我真正感受到的是合作的重要，许多时候都是组员的讨论，老师的指导中的一句半句启发了我，就出现的让人欣喜的结果；理论知识同样很重要，有些问题都是由于基础知识掌握不好才出现的。课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。单片机综合实训报告8参考文献[1]叶挺秀.应用电子学.杭州：浙江大学出版社，1994[2]朱承高.电工及电子技术手册.北京：高等教育出版社，1990[3]周润景.PEOTEUS在MCS-51&ARM7系统中的应用百例.北京：电子工业出版社，2006[4]李朝青.单片机原理及接口技术（第三版）.北京：北京航空航天大学出版社，2005附录一程序清单#includereg52.hsbitkey1=P2^0;sbitkey2=P2^1;sbitkey3=P2^2;sbitkey4=P2^3;sbitkey5=P2^4;unsignedcharcodetable[]={0x3f,0x0c,0x76,0x5e,0x4d,0x5b,0x7b,0x0e,0x7f,0x5f};voiddelayms(unsignedintx);voiddisplay(unsignedcharx,unsignedchary,unsignedchara,unsignedcharb);voidkeyscan();单片机综合实训报告9unsignedcharkeycts,num1,num11,num22,ge1,shi1,ge2,shi2;charnum60=60;voidmain(){TMOD=0x01;TH0=(65536-45872)/256;TL0