【正文】 1 《單片機原理及應用》 課程設計說明書 設計題目： 基于單片機的交通燈控制系統(tǒng)的設計 學 院： 工學院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化（ 1）班 設 計 者：胡忠鵬 學 號 ： 09177012 指導老師： 周平 設計時間： 2021 年 5 月 21 日～ 2021 年 6 月 2 日 目 錄 2 摘要 ....................................................................... 3 1 引言 .....................................................錯誤 !未定義書簽。 2 總體方案設計 .............................................錯誤 !未定義書簽。 設計要求 ............................................錯誤 !未定義書簽。 性能 指標 ............................................錯誤 !未定義書簽。 硬件規(guī)范 ............................................................ 5 3 STC89C52 概述： .......................................................... 5 基本構造 ............................................................ 5 性能特點 ............................................錯誤 !未定義書簽。 4 課題描述與分析 ........................................................... 5 交通燈系統(tǒng)需求描述與分析 ............................................ 5 交通燈系統(tǒng)開發(fā)步驟 ..................................錯誤 !未定義書簽。 5 交通燈課題設計 ...........................................錯誤 !未定義書簽。 總體設計 ............................................錯誤 !未定義書簽。 硬件設計 ............................................................ 6 軟件設計 ............................................................ 8 6 系統(tǒng)測試 ................................................................. 9 硬件調(diào)試 ........................................................... 13 軟件調(diào)試 ........................................................... 13 7 總結 .................................................................... 13 系統(tǒng)設計總結 ....................................................... 13 個人總結 ........................................................... 13 致謝 ...................................................................... 13 參考文獻 ...................................................錯誤 !未定義書簽。 附錄 .......................................................錯誤 !未定義書簽。 基于單片機的交通燈控制系統(tǒng)的設計 作者：楊東升 溫劍波 3 指導老師：吳敏 （安徽農(nóng)業(yè)大學工學院 電氣工程及其自動化） 摘 要： 交通在人們的日常生活中占有重要的地位，交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。本次課程設計采用單片機 STC89C52RC 為核心器件來設計道路交通信號燈控制器。本設計就是采用單片機模擬十字路口交通燈的各種狀態(tài)顯示。通過 Keil軟件編寫主程序，延時程序，顯示程序，中斷程序，按鍵程序等實現(xiàn)主次路口的紅黃綠三色燈的顯示控制。經(jīng)過不斷地調(diào)試，最終實現(xiàn)了對十字路口交通燈的模擬。 關鍵詞： 單片機 交通燈 程序設計 數(shù)碼管顯示電路 1 引言 本設計的目的：通過 單片機 STC89C52 來設計道路交通信號燈控制器，通過軟件編程設計實現(xiàn)主干道與次干道的紅黃藍三色燈時間設置，并且能夠動態(tài)修改，從而達到對路口交通狀況的實時控制 本設計的背景：隨著科學技術的發(fā)展，單片機技術在電子信息，通信，自動，控制及計算機應用等領域的重要性日益突出。而當今社會汽車數(shù)量急劇增加，交通的問題日益突出，因此設計交通燈的重要性也就顯而易見，為了確保十字路口的行人和車輛的安全 ,需要采用電子控制的交通信號來進行指揮。 本設計的適用范圍：適用于交通道路路口需要全自動控制主干道與次干道等道路。 本課題的研 究意義： 本次課程設計將先進的單片機技術與道路交通控制相結合起來，通過硬件設計與軟件編程實現(xiàn)道路交通的全自動控制，同時實現(xiàn)交通線路車輛的多少實時調(diào)整，在減少人力的同時也保證了道路交通的安全，保障了行人與車輛的安全與城市交通的順暢。對城市的現(xiàn)代化建設起到了重要的作用。 2 總體設計方案 下面對交通燈課程設計的基本要求與硬件設計做簡單概述。 設計要求： 道路路口交通燈仿真如圖 1所示： 4 圖 1 道路路口交通燈仿真圖 南北、東西兩干道交與一個十字路口，各干道有一組紅、黃、綠三色的指示燈，指示車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換，切黃燈燃亮時間為東西南北兩干道的公共停車時間。設東西道比南北道的車流量大，指示燈燃亮的方案如表 21所示 表 21 交通道路路口交通燈點亮示意表 交通信號燈工作模式 時間 方向 30S 3S 40S 3S ...... 南北向 綠燈亮 黃燈亮 紅燈亮 紅燈亮 ....... 東西向 紅燈亮 紅燈亮 綠燈亮 黃燈亮 ...... 性能指標 （ 1）當東西方向為紅燈，此道車輛禁止通行，東西道行人可通過；南北道為綠燈，此道車輛通過，行人禁止通行。通行時間為 30 秒。 （ 2）黃燈閃爍 3 秒，警示車輛和行人紅、綠燈狀態(tài)即將切換。 （ 3）當東西方向為綠燈，此道車輛通行；南北方向為紅燈，南北道車輛禁止通行，行人通行。時間為 40 秒。南北方向為主干道，東西方向為支干道。 5 （ 4）這樣如上表的時間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次處出現(xiàn)這樣行人和車輛就能安全暢通的通行。 （ 5）此表可根據(jù)車輛動態(tài)設定紅綠燈初始值。 硬件規(guī)范 單片機：單片機選用 STC89C52RC，它與 8051系列單片機全兼容，但其內(nèi)部帶有 4KB的 FLASH ROM，設計時無需外接程序存儲器，為設計和調(diào)試帶來極大的方便。 LED 顯示系統(tǒng)：出現(xiàn)緊急情況時，用兩個數(shù)碼管顯示兩個車道的禁行時間，設計時可利用單片機的 P1 口和 P2口作為字段和片選信號輸出，經(jīng)驅(qū)動芯片后驅(qū)動數(shù)碼管顯示倒計時時間。 中斷系統(tǒng)設置 1個程序按鍵：當出現(xiàn)緊急情況時，按下按鍵，單片機就能接收到一個外部中斷信號，執(zhí)行中斷命令。另需配置一個非程序按鍵：系統(tǒng)復位鍵。 電源供電系統(tǒng)本系統(tǒng)采用 USB~5V 直流穩(wěn)壓電源供電，這樣可以優(yōu)化設計過程。 3 STC89C52RC 概述 基本構造 STC89C51RC 系列單片機是宏晶科技推出的新一代超強抗干擾 / 高速 / 低功耗的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機， 12 時鐘 / 機器周期和 6 時鐘 / 機器周期可任意選擇，最新的 D 版本內(nèi)部集成 MAX810 專用復位電路。 性能特點 增強型 6 時鐘 / 機器周期， 12 時鐘 / 機器周期 8051 CPU；工作電壓： （ 5V 單片機） / （ 3V 單片機）； 工作頻率范圍： 0 40 MHz，相當于普通 8051 的 0～ 48MHz；用戶應用程序空間 4K / 8K / 13K / 16K / 20K / 32K / 64K 字節(jié)；片上集成 1280 字節(jié) / 512 字節(jié) RAM； 通用 I/O 口（ 32/36 個），復位后為： P1/P2/P3/P4 是準雙向口 / 弱上拉（普通 8051 傳統(tǒng) I/O 口）， P0 口是開漏輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需加上拉電阻； I S P （在系統(tǒng)可編程） / I A P （在應用可編程），無需專用編程器 / 仿真器，可通過串口（ ）直接下載用戶程序， 8K 程序 3 秒即可完成一片； EEPROM 功能； 看門狗；內(nèi)部集成 MAX810 專用復位電路（ D 版本才有），外部晶體 20M 以下時，可省外部復位電路 ； A/D轉換， 10位精度 ADC，共 8路，轉換速度可達 250K/S；具備雙串口；工作溫 度范圍：40 +85oC（工業(yè)級）， 0 – 75oC（商業(yè)級）； 40管腳封裝 6 4 課題描述與分析 交通燈系統(tǒng)需求描述與分析 通過 STC89C52RC 單片機控制 P1口的輸出值，配合數(shù)碼管及發(fā)光二極管的達到對道路交通狀況的控制，因為該單片機功能齊全，開發(fā)簡單，可以很完美的對道路實時交通進行控制，從而達到當初預定的目標 交通燈系統(tǒng)開發(fā)步驟 第一步：了解 STC89C52RC 單片機各部分的結構構造及其工作原理，對該單片機的工作流程作深入分析，了解各輸出輸入口的工作電平，工作狀態(tài)，為下一步的編程設計打好基礎； 第二步：分析課程設計要求，掌握道路路口交通燈的實時要求，具體分析每一個方向上不同時刻對應的不同燈顏色的變化； 第三步：根據(jù)課程設計要求及單片機 STC89C52RC 工作原理編寫程序，達到課程設計要求； 第四步：將程序編寫完成編譯無誤后燒錄至單片機芯片中，然后根據(jù)設計要求在后期進行程序調(diào)試，以達到最佳要求現(xiàn)實效果。 交通燈課題設計 總體設計 設計要求如下 （ 1）用發(fā)光二極管模 擬交通信號燈，用按鍵開關模擬車輛檢測信號。 （ 2）正常情況下， A、 B兩車道輪流放行， A車道放行 30S，其中 3S用于警告； B 車道放行 40S，其中 3S用于警告。 （ 3）有緊急車輛通過時，按下 K3 開關使 A、 B車道均為紅燈，禁行 20S。并用數(shù)碼管顯示計時時間 交通燈控制系統(tǒng)框圖如圖 2 AT 89 S 52單片機多位 LED 燈控制按鍵電源電路復位電路晶振電路 7 圖 2 系統(tǒng)控制框圖 硬件設計 交通信號燈與控制狀態(tài)對應關系 表 31 交通信號燈與控制狀態(tài)對應關系 控制狀態(tài) P3 主綠燈 次紅燈 8EH 0 1 1 1 1 1 1 0 主黃燈 次紅燈 BEH 1 0 1 1 1 1 1 0 主紅燈 次綠燈 CBH 1 1 0 1 1 0 1 1 主紅燈 次黃燈 CCH 1 1 0 1 1 1 0 1 通過調(diào)用碼表來使 LED發(fā)光二極管顯示路口交通狀況。 數(shù)碼管顯示電路 8 圖 4 數(shù)碼管顯示控制 由圖 4 可知，數(shù)碼管由 P1口驅(qū)動， a,b為片選信號輸入端。 工作原理 數(shù)碼管采用的是七段式數(shù)碼管，通過控制不同的 LED 的亮滅來顯示出不同的字形。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種類型，其實共陰極就是將八個 LED的陰極連在一起，讓其接地，這樣給任何一個 LED 的另一端高電平，它便能點亮。而共陽極就是將八個 LED的陽極連在一起。其原理圖如下。其中引腳圖的兩個 COM端連在一起，是公共端，共陰數(shù)碼管要將其接地，一個八段數(shù)碼管稱為一位，多個數(shù)碼管并列在一起可構成多位數(shù)碼管，它們的段選線（即 a,b