畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)(論文)題目名稱基于AT89C51單片機(jī)的交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)課程名稱單片機(jī)原理及應(yīng)在電氣測(cè)控學(xué)科中的應(yīng)用學(xué)生姓名 吳霞學(xué)號(hào) 0941201250系、專業(yè)電氣工程系、09電氣測(cè)控類指導(dǎo)教師唐宏偉2011年6月30日 摘要近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)技術(shù)日益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。本文將介紹一種基于AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)的交通燈系統(tǒng)對(duì)于交通的控制，12個(gè)不同顏色的發(fā)光二極管來(lái)模擬東南西北四個(gè)方向的交通的，并通過(guò)單片機(jī)寫入程序

2、，來(lái)控制這些燈發(fā)光或者熄滅。十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來(lái)實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。交通信號(hào)燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)89c51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量通過(guò)89c51芯片的p0口設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能；紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮，倒計(jì)時(shí)剩5秒時(shí)黃燈閃爍警示；車輛闖紅燈報(bào)警；綠燈時(shí)間可檢測(cè)車流量并可通過(guò)雙位數(shù)碼管顯示。本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。.信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。所以用單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的交通燈對(duì)于控制交通系

3、統(tǒng)至關(guān)重要。關(guān)鍵字：交通燈；單片機(jī)；閃爍邵陽(yáng)學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書年級(jí)專業(yè)09電氣測(cè)控類學(xué)生姓名吳霞學(xué)號(hào)0941201250題目名稱基于單片機(jī)的交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)間2011年6月20日2011年7月1日課程名稱單片機(jī)原理及在電氣測(cè)控學(xué)科中的應(yīng)用課程編號(hào)121200105設(shè)計(jì)地點(diǎn)數(shù)字控制與PLC實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室（214）（305）一、 課程設(shè)計(jì)（論文）目的課程設(shè)計(jì)是在校學(xué)生素質(zhì)教育的重要環(huán)節(jié)，是理論與實(shí)踐相結(jié)合的橋梁和紐帶。單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生更多的完成軟硬結(jié)合的動(dòng)手實(shí)踐方案，解決目前學(xué)生課程設(shè)計(jì)過(guò)程中普遍存在的缺乏動(dòng)手能力的現(xiàn)象. 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)是繼電子技術(shù)、和單片機(jī)原理與應(yīng)用課程

4、之后開(kāi)出的實(shí)踐環(huán)節(jié)課程，其目的和任務(wù)是訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用已學(xué)課程“電子技術(shù)基礎(chǔ)”、“單片機(jī)原理及應(yīng)用”的基本知識(shí)，獨(dú)立進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)和開(kāi)發(fā)工作,掌握單片機(jī)程序設(shè)計(jì)、調(diào)試和應(yīng)用電路設(shè)計(jì)、分析及調(diào)試檢測(cè)。二、 已知技術(shù)參數(shù)和條件1、MCS-51單片機(jī)；2、KEIL 軟件；Wave軟件；Proteus軟件3、THKSCM-1型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。三、 任務(wù)和要求任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口的紅、綠、黃三色信號(hào)交通燈控制器要求：1東西方向?yàn)锳車道，南北方向?yàn)锽車道，每次通行時(shí)間為30秒；2換向時(shí)要有5秒的黃燈期；3時(shí)鐘指示燈每秒亮一次注：1此表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)系、教研室審批，指導(dǎo)教師、學(xué)生簽字后生效；2此表

5、1式3份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、教研室各1份。四、參考資料和現(xiàn)有基礎(chǔ)條件（包括實(shí)驗(yàn)室、主要儀器設(shè)備等）1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)，中南大學(xué)出版社，張一斌等2009年9月2、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程，北京航空航天大學(xué)出版社，何立民等2004年7月3、THKSCM-1型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、KEIL 軟件，WAVE 軟件4、數(shù)字控制與PLC實(shí)驗(yàn)室”THKSCM-1型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”。五、進(jìn)度安排2011年6月20日-22日：收集和課程設(shè)計(jì)有關(guān)的資料，熟悉課題任務(wù)何要求2011年6月23日-24日：總體方案設(shè)計(jì)2011年6月25日-26日：硬件電路設(shè)計(jì)2011年6月27日-28日：軟件設(shè)計(jì)2010年6月29日

6、：系統(tǒng)調(diào)試改進(jìn)2010年6月30日：整理書寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書2010年7月1日：答辯并考核六、教研室審批意見(jiàn)教研室主任（簽名）：年月日七|、主管教學(xué)主任意見(jiàn)主管主任（簽名）：年月日八、備注目 錄1 AT89C51簡(jiǎn)介7主要特性：81P0口8 P0口有八條端口線，命名為P0.0P0.7，其中P0.0為低位，P0.7為高位。每條線的結(jié)構(gòu)組成如圖2.3所示。它由一個(gè)輸出鎖存器，兩個(gè)三態(tài)緩沖器，輸出驅(qū)動(dòng)電路和輸出控制電路組成。P0口是一個(gè)三態(tài)雙向I/O口，它有兩種不同的功能，用于不同的工作環(huán)境。第一個(gè)功能是作普通I/O口，另一種是當(dāng)系統(tǒng)外擴(kuò)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口作系統(tǒng)擴(kuò)展后的數(shù)據(jù)總線口和地址總線口分時(shí)使用，首先輸

7、出低8位的地址A7A0，作地址總線；然后輸入或輸出數(shù)據(jù)，作數(shù)據(jù)總線。8.191、引言1.1簡(jiǎn)介近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)技術(shù)日益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來(lái)實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。交通信號(hào)燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)89c51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量通過(guò)89c51芯片的p0口設(shè)置紅、綠燈燃

8、亮?xí)r間的功能；紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮，倒計(jì)時(shí)剩5秒時(shí)黃燈閃爍警示；車輛闖紅燈報(bào)警；綠燈時(shí)間可檢測(cè)車流量并可通過(guò)雙位數(shù)碼管顯示。本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。.信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國(guó)道路交通和道路標(biāo)志信號(hào)協(xié)定對(duì)各種信號(hào)燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號(hào)，面對(duì)綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過(guò)人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號(hào)，面對(duì)紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號(hào)，面對(duì)黃燈的車輛不能越過(guò)停車線，但車輛已十

9、分接近停車線而不能安全停車時(shí)可以進(jìn)入交叉路口。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口的紅、綠、黃三色信號(hào)交通燈控制器要求：1東西方向?yàn)锳車道，南北方向?yàn)锽車道，每次通行時(shí)間為30秒；2換向時(shí)要有5秒的黃燈期；3時(shí)鐘指示燈每秒亮一次2、方案論證與設(shè)計(jì)整個(gè)設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)流程如圖南北綠燈亮，東西紅燈亮，延時(shí)南北黃燈閃爍，東西紅燈亮，延時(shí) 南北紅燈亮，東西綠燈亮，延時(shí)南北紅燈亮，東西黃燈閃爍，延時(shí) 開(kāi) 始設(shè)置定時(shí)，顯示初始化3、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1AT89c51芯片的介紹AT89C51簡(jiǎn)介AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programmable a

10、nd Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。外形及引腳排列如圖所示 主要特性：1P0口 P0口有八條端口線，命名

11、為P0.0P0.7，其中P0.0為低位，P0.7為高位。每條線的結(jié)構(gòu)組成如圖2.3所示。它由一個(gè)輸出鎖存器，兩個(gè)三態(tài)緩沖器，輸出驅(qū)動(dòng)電路和輸出控制電路組成。P0口是一個(gè)三態(tài)雙向I/O口，它有兩種不同的功能，用于不同的工作環(huán)境。第一個(gè)功能是作普通I/O口，另一種是當(dāng)系統(tǒng)外擴(kuò)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口作系統(tǒng)擴(kuò)展后的數(shù)據(jù)總線口和地址總線口分時(shí)使用，首先輸出低8位的地址A7A0，作地址總線；然后輸入或輸出數(shù)據(jù)，作數(shù)據(jù)總線。2、P1口口有八條端口線，命名為P1.0P1.7，每條線的結(jié)構(gòu)組成如圖2.4所示。P1口是一個(gè)準(zhǔn)雙向口，只作普通的I/O口使用，其功能與P0口的第一功能相同。作輸出口使用時(shí)，由于其內(nèi)部有上拉電

12、阻，所以不需外接上拉電阻；作輸入口使用時(shí)，必須先向鎖存器寫入“1”，使場(chǎng)效應(yīng)管T截止，然后才能讀取數(shù)據(jù)。3、P2口P2口有八條端口線，命名為P2.0P2.7，每條線的結(jié)構(gòu)如圖2.5所示。P2口也是一個(gè)準(zhǔn)雙向口，它有兩種使用功能：一種是當(dāng)系統(tǒng)不擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，作普通I/O口使用，其功能和原理與P0口第一功能相同，只是作為輸出口時(shí)不需外接上拉電阻；另一種是當(dāng)系統(tǒng)外擴(kuò)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口作系統(tǒng)擴(kuò)展的地址總線口使用，輸出高8位的地址A7A15，與P0口第二功能輸出的低8位地址相配合，共同訪問(wèn)外部程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(64 KB)，但它只確定地址并不能像P0口那樣還可以傳送存儲(chǔ)器的讀寫數(shù)據(jù)。4、P3口P3口有

13、八條端口線，命名為P3.0P3.7，每條線的結(jié)構(gòu)如圖2.6所示。P3口是一個(gè)多用途的準(zhǔn)雙向口。第一功能是作普通I/O口使用，其功能和原理與P1口相同。第二功能是作控制和特殊功能口使用，這時(shí)八條端口線所定義的功能各不相同，如表2.3所示。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存

14、儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編

15、程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性:XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。3.2電路原理圖該電路應(yīng)用AT89c51為模板，P0口為輸出端口，分別連接到對(duì)應(yīng)的交通燈上，然后由程序控制，紅綠等交替點(diǎn)亮25秒，中間黃燈閃爍5次，時(shí)間為5秒。3.

16、3仿真圖通電，東西方向通行。經(jīng)過(guò)25秒后，綠燈熄滅，黃燈開(kāi)始閃爍。黃燈閃爍5次（5秒）后，南北方向開(kāi)始通車，通行時(shí)間為25秒。25秒之后，黃燈開(kāi)始閃爍。整個(gè)周期完成。4.系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1程序流程南北綠燈亮，東西紅燈亮，延時(shí)南北黃燈閃爍，東西紅燈亮，延時(shí) 南北紅燈亮，東西綠燈亮，延時(shí)南北紅燈亮，東西黃燈閃爍，延時(shí) 開(kāi) 始設(shè)置定時(shí)，顯示初始化4.2源程序#include"reg52.h"#define uint unsigned int #define uchar unsigned charsbit hong1=P00;sbit huang1=P01;sbit lu1=P0

17、2;sbit hong2=P03;sbit huang2=P04;sbit lu2=P05;void delay_50ms(uint z) uint x,y;for(x=z;x>0;x-) for(y=5600;y>0;y-);void lu() lu1=0; hong1=1; lu2=1; hong2=0; delay_50ms(450); lu1=1; huang1=0; delay_50ms(15); huang1=1; delay_50ms(15); huang1=0; delay_50ms(15); huang1=1; delay_50ms(15); huang1=0;

18、delay_50ms(15); huang1=1; delay_50ms(15); huang1=0; delay_50ms(15); huang1=1; delay_50ms(15); huang1=0; delay_50ms(15); huang1=1; delay_50ms(15);void hong() lu1=1; hong1=0; hong2=1; lu2=0; delay_50ms(450); lu2=1; huang2=0; delay_50ms(15); huang2=1; delay_50ms(15); huang2=0; delay_50ms(15); huang2=1; delay_50ms(15); huang2=0; delay_50ms(15); huang2=1; delay_50ms(15); huang2=0; delay_50ms(15); huang2=1; delay_50ms(15); huang2=0; delay_50ms(15); huang2=1; delay_50ms(15);void main() while(1) lu();