十字路口交通信号灯控制器设计..

辽宁工业大学单片机原理及接口技术课程设计（论文）题目：十字路口交通信号灯控制器设计院（系）：电气工程学院专业班级：电气105学号：100303152学生姓名：张硕指导教师：（签字）起止时间：2013.06.24-2013.07.12本科生课程设计（论文）I课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算学号100303152学生姓名张硕专业班级电气105课程设计（论文）题目十字路口交通信号灯控制器设计课程设计（论文）任务交通信号灯由4组、每组由红绿发光二极管各50只灯组成，并各有60秒倒计时器显示剩余时间，控制器由AC220V供电。设计任务：1.CPU最小系统设计（包括CPU选择，存储器，晶振电路，复位电路）2.交通灯驱动控制、倒计时显示电路设计3.电源设计4．拟定交通灯控制规律以及程序流程图设计、程序编写技术参数：1．控制器工作电源是220V2．每只发光二极管电流30mA设计要求：1、分析系统功能，尽可能降低成本，选择合适的单片机、驱动电路等；2、应用专业绘图软件绘制硬件电路图和软件流程图；3、按规定格式，撰写、打印设计说明书一份，其中程序开发要有详细的软件设计说明，详细阐述系统的工作过程，字数应在4000字以上。进度计划第1天查阅收集资料第2天总体设计方案的确定第3-4天CPU最小系统设计（包括CPU选择，存储器，晶振电路，复位电路）第5天交通灯驱动控制、倒计时显示电路设计第6天电源电路设计第7天程序流程图设计第8天软件编写与调试第9天设计说明书完成第10天答辩指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日本科生课程设计（论文）II摘要文以单片机AT89C51作为城市交通灯的控制核心，模拟定周期交通信号灯的工作状态。以单片机89c51为主，设计连接数据存储器，复位电路，时钟电路。对输入输出接口进行设计连接，并对各个程序进行软件的设计编程。最后对所设计的内容进行仿真，测试。交通灯的点亮采用LED（放光二极管）电源则直接采用220V交流电源驱动，系统实用性强、操作简单、扩展性强。关键词：AT89C51；LED显示器；交通灯控制器小四黑体本科生课程设计（论文）III目录第1章绪论..........................................................11.1十字路口交通灯概况............................................11.2本文研究内容..................................................1第2章CPU最小系统设计..............................................22.1十字路口交通灯总体设计方案....................................22.2CPU的选择....................................................22.3数据存储器扩展................................................32.4复位电路设计..................................................42.5时钟电路设计..................................................52.6CPU最小系统图................................................5第3章交通灯控制输入输出接口电路设计................................73.1交通信号灯模拟控制的硬件设计..................................73.2人机对话接口电路设计..........................................73.3键盘电路设计..................................................7第4章交通灯控制器软件设计..........................................94.1软件实现功能综述..............................................94.2流程图设计....................................................94.2.1主程序流程图设计................................................................................94.2.2中断流程图设计..................................................................................114.3程序清单.....................................................11第5章系统设计与分析...............................................165.1系统原理图...................................................165.2系统原理综述.................................................17第6章课程设计总结.................................................18参考文献............................................................19本科生课程设计（论文）1第1章绪论1.1十字路口交通灯概况十字路口车辆穿梭，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。由于传统的交通灯控制管理系统一般有数字电路构成，电路复杂，体积大，成本高。而本系统采用单片机为主控元件，能够简单，方便的实现交通灯的控制管理。系统适应于双干线道路。在正常的工作情况下，系统的红、黄、绿灯交替进行转换，而且在对应的LED显示器上可以以到计时的方式显示剩余时间。在紧急的情况下，两组交通灯同时为红灯，禁止所有的车辆通行，只允许特殊的车辆通过，当紧急的车辆通过后系统要可以通过手动按钮恢复以前的正常工作情况方式。进人正常的工作。因此，该系统设计方便、实用，而且硬件的元件连接又是十分的简单。1.2本文研究内容所设计的交通灯管理系统主要有主控摸块（89C51单片机）。译码/驱动电路，时钟电路，交通灯模拟部分，紧急情况手动控制部分及剩余时间显示部分等组成。利用单片机定89c51时功能，是红、黄、绿灯分别点亮和熄灭一段时间，并且通过与显示器的连接可以显示剩余时间。而且当出现特殊或紧急的情况时，可以通过紧急情况手动控制单元的按钮进行特别的处理，而当紧急的情况消失后，系统又可以通过解除按钮恢复正常工作。令其中断方式为1，当定时时间到时则立即执行中断程序，并转向下一个状态，同时调用显示子程序，在LED显示器上显示剩余时间。本科生课程设计（论文）2第2章CPU最小系统设计2.1十字路口交通灯总体设计方案主要设计，通过单片机AT89C51对外设各个硬件进行连接，并通过软件的设计，对十字路口交通灯进行模拟控制。时钟电路，产生单片机工作所需要的时钟信号，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工作。AT89C51通过连接硬件，并对信号做出处理。锁存器，锁存信息。74LS373，外设扩展CPU并行接口。LED，显示剩余时间。交通灯，指示车辆通行。图2.1交通灯总设计方案框图所设计的交通灯管理系统主要有主控摸块（89c51单片机）。译码/驱动电路，时钟电路，交通灯模拟部分，紧急情况手动控制部分及剩余时间显示部分等组成。2.2CPU的选择AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMELAT89C51交通灯锁存器时钟电路LED显示器本科生课程设计（论文）3高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C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。单片机的引脚除了电源、复位、时钟接入和用户I/O口外，其余引脚都是为了实现系统扩展而设置的。这些引脚构成了三总线结构，即16位地址总线（AB）、8位数据总线（DB）和8位控制总线（CB）。数据总线：DO~D7、PA0~PA7、PB0~PB7、PC0~PC7，此32条数据总线均为双向三态，其中D0~D7用于传送CPU与74ls373之间的命令与数据，PAO~PA7、PB0~PB7、PC0~PC7分别于ABC3口对应，用于74ls373与外设之间的数据传送数据。控制线：RD、WR、RESETRD:读信号，输入信号线，低电平有效。表示CPU对74ls373进行读操作。WR:写信号，输入信号线，低电平有效。表示CPU对74ls373进行写操作。RESET:复位信号，输入信号线，高电平有效。寻址线：CS、A0、A1CS:片选信号，输入信号线，低电平有效。2.3数据存储器扩展P1.01P1.23P1.12P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RESET9P3.010P3.111P3.313P3.212P3.414P3.515P3.616P3.717XTAL119XTAL218VSS20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE30EA31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC4089c51D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE1174LS373A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122CS120CS226WE27OE22D011D112D213D315D416D517D618D7196264图2.2单片机89c51与6264连接系统扩展图本科生课程设计（论文）489C51片内有128B的RAM存储器，在实际应用中仅靠这128B的数据存储器是远远不够的。这种情况下可利用89C51单片机所具有的扩展功能，扩展外部数据存储器。89C51单片机最大可扩展64KBRAM。常用的数据存储器有静态数据存储器RAM和动态数据存储器，由于在实际应用中，需要扩展的容量不大，所以一般采用静态RAM。考虑到实际的情况我们采用6264进行扩展即可。可得数据扩展电路接线图2.2。74ls373是一种带三态门的8D锁存器，其管脚示意图如下图2.3所示：D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE1174LS373....图2.374LS373引脚图其中D0~D7为8个输入端；Q0~Q7为8个输入端；LE为数据打入端：当LE为“1”时，锁存器输出状态同输入状态：当LE“0”时，数据打入端锁存器；OE为输出允许端：当OE=0