【正文】 第一篇：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)是單片機(jī)控制的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。由單片機(jī)系統(tǒng)、LED顯示、交通燈演示系統(tǒng)、鍵盤電路及其控制電路組成。該系統(tǒng)除基本交通燈功能外，還具有倒計(jì)時(shí)、緊急情況處理、調(diào)整通行時(shí)間以及根據(jù)具體情況手動(dòng)控制等功能。十字路口的交通燈在工作時(shí)應(yīng)具有如下特點(diǎn)：紅燈表示該條道路禁止通性；黃燈表示該條道路上未過(guò)停車線的車輛禁止通行，已過(guò)停車線的車輛繼續(xù)通性；綠燈亮表示該條道路允許通行。該系統(tǒng)使用12MHZ晶振與單片機(jī)AT89S52相連接,通過(guò)軟件編程的方法實(shí)現(xiàn)十字路口的交通燈控制，輸入裝置是鍵盤開(kāi)關(guān)，用于控制交通燈的運(yùn)行模式以及設(shè)置通行時(shí)間，顯示裝置是兩位的LED七段數(shù)碼管。該系統(tǒng)是由AT89S52單片機(jī)控制的，可以實(shí)現(xiàn)以下功能：（主干道）車道和東西方向（支干道）兩條交叉道路上的車輛交替運(yùn)行，主干道每次通行時(shí)間都設(shè)為30秒、支干道每次通行間為20秒，時(shí)間可設(shè)置修改。，要求黃燈先亮5秒鐘，才能變換運(yùn)行車道。，要求每秒閃亮一次。、南北方向車道除了有紅、黃、綠燈指示外，每一種燈亮的時(shí)間都用顯示器進(jìn)行顯示（采用計(jì)時(shí)的方法）。（實(shí)驗(yàn)時(shí)用開(kāi)關(guān) K0 和 K1 控制），交通燈控制系統(tǒng)能立即讓有車道放行。，系統(tǒng)要能禁止普通車輛通行，A、B道均為紅燈。關(guān)鍵字：AT89S52單片機(jī)，交通燈，LED顯示，鍵盤開(kāi)關(guān)電路。目 錄1概述………………………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… ……………………………………………………………32 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì) ……………………………………………… 設(shè)計(jì)原理…………………………………………………………… 各功能模塊設(shè)計(jì)…………………………………………………… ………………………………………… ……………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ……………………………………………… LED顯示模塊 ………………………………………………… …………………………………………………83 軟件設(shè)計(jì) ………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… LED的編程………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………144 Proreus仿真 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………205課程設(shè)計(jì)體會(huì) ……………………………………………………………22參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………23附1：源程序代碼 …………………………………………………………24附2：系統(tǒng)原理圖 …………………………………………………………32概述 設(shè)計(jì)背景人們?cè)絹?lái)越關(guān)注城市交通問(wèn)題，而交通燈在安全行車過(guò)程中起十分重要的作用, 現(xiàn)在交通燈一般設(shè)在十字路口，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈, 加上一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示計(jì)時(shí)器來(lái)控制行車, 對(duì)于一般情況下的安全行車、車輛分流發(fā)揮著作用, 但根據(jù)實(shí)際行車過(guò)程中出現(xiàn)的情況, 主要有如下幾個(gè)缺點(diǎn):車道讓車輪流放行時(shí)間相同且固定, 在十字路口, 經(jīng)常出現(xiàn)有些車道車輛較多, 放行時(shí)間應(yīng)該長(zhǎng)些。而有些車道車輛較少,放行時(shí)間應(yīng)短些。沒(méi)有考慮緊急車通過(guò)時(shí), 兩車道應(yīng)采取的措施, 譬如, 有消防車通過(guò)執(zhí)行緊急任務(wù)時(shí), 兩車道的車都應(yīng)停止, 讓緊急車輛通過(guò)。根據(jù)行車過(guò)程中出現(xiàn)的實(shí)際情況, 如何合理高效地利用交通燈指示交通情況，這是一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。 設(shè)計(jì)目的。，控制方法。，掌握以單片機(jī)核心的電路設(shè)計(jì)的基本方法和技術(shù)。，逐步掌握模塊化程序設(shè)計(jì)方法和調(diào)試技術(shù)。，為今后從事相關(guān)事業(yè)打下基礎(chǔ)。 設(shè)計(jì)要求，要求南北方向（主干道）車道和東西方向（支干道）車道兩條交叉道路上的車輛交替運(yùn)行，主干道每次通行時(shí)間都設(shè)為30秒、支干道每次通行時(shí)間為20秒，時(shí)間可設(shè)置修改。，要求黃燈先亮5秒鐘，才能變換運(yùn)行車道；，要求每秒閃亮一次。、南北方向車道除了有紅、黃、綠燈指示外，每一種燈亮的時(shí)間都用顯示器進(jìn)行顯示（采用計(jì)時(shí)的方法）。（實(shí)驗(yàn)時(shí)用開(kāi)關(guān) K0 和 K1 控制），交通燈控制系統(tǒng)能立即讓有車道放行。，系統(tǒng)要能禁止普通車輛通行，A、B道均為紅燈。系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原理本設(shè)計(jì)使用的是單片機(jī)作為核心的控制元件，使得電路的可靠性比較高，功能也比較強(qiáng)大，而且可以隨時(shí)更新系統(tǒng)，根據(jù)道路情況適時(shí)調(diào)整交通燈的狀態(tài)，全面有效地利用交通燈指示交通情況。該設(shè)計(jì)是以單片機(jī)AT89S52為核心完成的,在硬件電路中采用P1口點(diǎn)亮交通指示燈，采用P0口和P2口作為2位LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)接口，可顯示各個(gè)方向的交通燈的持續(xù)時(shí)間，單片機(jī)外圍接有按鍵開(kāi)關(guān)電路，可以響應(yīng)外部中斷及鍵盤程序，實(shí)現(xiàn)緊急情況處理、調(diào)整交通燈的點(diǎn)亮?xí)r間等功能。芯片選用AT89C51 單片機(jī)，電路由下列部分組成：時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、鍵盤電路、交通燈演示電路、LED顯示電路。 各功能模塊設(shè)計(jì) 單片機(jī)AT89S52介紹AT89S52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS型 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8KB的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器（ROM）和256 B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）。AT89S52是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，AT89S52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。引腳使用說(shuō)明：I/O端口的編程實(shí)際上就是根據(jù)應(yīng)用電路的具體功能和要求對(duì)I/O寄存器進(jìn)行編程。具體步驟如下：，選擇要使用哪些I/O端口。，應(yīng)避免端口作為輸出時(shí)的開(kāi)始階段出現(xiàn)不確定狀態(tài)，影響外圍電路正常工作。，確定PO端口的方向，初始化端口的數(shù)據(jù)方向寄存器。對(duì)于用作輸入的端口可以不考慮方向初始化，因?yàn)镻O的復(fù)位缺省值為輸入。，需上拉電阻。(寫數(shù)據(jù)輸出寄存器)和輸入(讀端口)編程，完成對(duì)外圍電路的相應(yīng)功能。幾個(gè)特殊管腳：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。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。 總體方案 此交通燈系統(tǒng)位于一個(gè)十字路口，此路口為東南西北走向。南北方向?yàn)橹鞲傻?，東西方向?yàn)橹Ц傻?。各干道有一組紅、綠、黃三色的指示燈，指揮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。此交通燈系統(tǒng)工作過(guò)程分為4個(gè)狀態(tài)。狀態(tài)0南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮。過(guò)25秒后轉(zhuǎn)為狀態(tài)1，南北方向綠燈滅，黃燈每秒閃亮一次，東西方向還是紅燈亮。歷時(shí)5秒鐘再轉(zhuǎn)為狀態(tài)2，南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮。過(guò)15秒后轉(zhuǎn)為狀態(tài)3，南北方向還是紅燈亮，東西方向綠燈滅，黃燈每秒閃亮一次。歷時(shí)5秒鐘又循環(huán)至狀態(tài)0。交通燈的狀態(tài)表如下：狀態(tài)（時(shí)間）主干道—SN 紅—R 0 1 2 3 0 0 1 1綠—G 1 0 0 0黃—Y 0 1/0 0 0表01 交通燈的狀態(tài)表注：1：SN：南北方向。WE：東西方向。2：狀態(tài)：0：熄。1：亮。1/0：閃。 時(shí)鐘電路模塊時(shí)鐘電路模塊給單片機(jī)提供特定的時(shí)鐘周期，以備單片機(jī)工作使用。單片機(jī)的機(jī)器周期有6MHz和12MHz的兩種。這里采用的是12MHZ的晶振，以給單片機(jī)提供12MHz的機(jī)器周期。另外有兩個(gè)30P的電容，兩晶振引腳分別連到XTAL1和XTAL2振蕩脈沖輸入引腳。其電路圖如圖02所示：支干道—WE 紅—R 1 1 0 0綠—G 0 0 1 0黃—Y 0 0 0 1/0圖02 時(shí)鐘電路模塊 復(fù)位電路模塊單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位電路采用的是上電+按鈕復(fù)位電路形式，其中電阻R采用10KΩ的阻值，電容采用電容值為10μF的電解電容。其具體連接電路如圖03所示：圖03 復(fù)位電路模塊 交通燈演示模塊此交通燈演示模塊由單片機(jī)的P1口作信號(hào)輸出端來(lái)控制12個(gè)交通燈的亮滅，交通燈采用的是發(fā)光二極管。因?yàn)閱纹瑱C(jī)的輸出電流非常小，為了使發(fā)光二極管能夠發(fā)光或者更亮，二極管采用共陽(yáng)極接法。即陽(yáng)極通過(guò)470Ω電阻接+5V直流電源，陰極接單片機(jī)P1口。同時(shí)南北方向同色燈連同上拉電阻一起并聯(lián)，東西方向也是一樣，以保證同一干道上的同色燈同時(shí)點(diǎn)亮或熄滅，并且流過(guò)二極管的電流不會(huì)因并聯(lián)而減半。其具體連接電路如圖04所示:圖04交通燈演示電路 LED顯示模塊 由于同一干道上的兩個(gè)方向的紅燈，綠燈，黃燈點(diǎn)亮?xí)r間相同，所以南北方向只需一個(gè)數(shù)碼管顯示相應(yīng)的時(shí)間即可，同理東西方向也只需一個(gè)。本次交通燈設(shè)計(jì)采用兩位一體的共陰極數(shù)碼管來(lái)顯示相應(yīng)的時(shí)間。由單片機(jī)的P0口輸出字型碼，~。位選端接LED的共陰極，故低電位有效。因?yàn)閱纹瑱C(jī)I/O口的驅(qū)動(dòng)電流很小，一般只有幾個(gè)毫安。為了增加驅(qū)動(dòng)能力，每個(gè)LED上都加上一個(gè)上拉電阻，接入+5V電源，本次設(shè)計(jì)采用的是排阻。當(dāng)P0口輸出低電平時(shí)，LED不導(dǎo)通，上拉電阻電流灌進(jìn)單片機(jī)，而當(dāng)P0口輸出高電平時(shí)，LED導(dǎo)通。而且上拉電阻的電流也通過(guò)LED,這自然就增加了LED的發(fā)光亮度。其具體連接電路如圖05所示：圖05 LED顯示電路 鍵盤開(kāi)關(guān)模塊此系統(tǒng)通過(guò)5個(gè)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)所有的要求，開(kāi)關(guān)一端接地，另一端接單片機(jī)的P3口。K0接P3^7,當(dāng)主干道有車而支干道無(wú)車時(shí)，按一下K0鍵，可以實(shí)現(xiàn)主干道通行。K1接P3^6,當(dāng)支干道有車而主干道無(wú)車時(shí)，按一下K1鍵，可以實(shí)現(xiàn)支干道通行。K2接P3^3,利用中斷1的方式對(duì)緊急情況進(jìn)行處理，即使東南西北四個(gè)方向都亮紅燈停車。K4接P3^2，利用中斷0的方式對(duì)各個(gè)干道的通行時(shí)間進(jìn)行設(shè)置。在相應(yīng)中斷0期間，K0，K1起調(diào)整時(shí)間的作用。每按一下K0，主干道通行時(shí)間加一，每按一下K0，主干道通行時(shí)間加一。K3接P3^5，按一下K3，可以使系統(tǒng)退出中斷，回到主程序。其具體連接電路如06圖示:圖06 鍵盤開(kāi)關(guān)電路 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)流程圖(注：判斷框SN=0,WE=0處的Y，N位置標(biāo)反了，讀者自己改正。) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)軟件部分利用C語(yǔ)言編程，采用模塊化程序設(shè)計(jì)。程序部分由主程序、定時(shí)器程序、T0/T1中斷服務(wù)程序、鍵盤掃描程序、交通燈點(diǎn)亮程序、LED數(shù)碼管掃描顯示程序和延時(shí)程序構(gòu)成。 LED的編程本次交通燈設(shè)計(jì)采用兩位一體的共陰極數(shù)碼管來(lái)顯示相應(yīng)的時(shí)間。數(shù)碼管為七段數(shù)碼管，由8個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成，通過(guò)不同的組合可用來(lái)顯示數(shù)字09，字符AF、H、L、P、R、U、Y、符號(hào)“”及小數(shù)點(diǎn)“.”。本設(shè)計(jì)只需要顯示數(shù)字09，來(lái)表示相應(yīng)的時(shí)間。共陰極數(shù)碼管的8個(gè)發(fā)光二極管的陰極連接在一起接位選端。兩個(gè)兩位一體的共陰極數(shù)碼管共有4個(gè)位選端，分別接在 P2^OP2^3，低電平有效。數(shù)碼管各個(gè)陽(yáng)極管腳接各段的驅(qū)動(dòng)電路輸出端，既P0口。P0^0接a,P0^1接b，……P0^6接g，P0^7接dp，高電平有效。本設(shè)計(jì)采用逐位掃描的方式實(shí)現(xiàn)相應(yīng)時(shí)間的動(dòng)態(tài)顯示。先將P2^1置低電平，P2^0、P2^P2^3置高電平，來(lái)選中南北方向數(shù)碼管的個(gè)位，此時(shí)P0口的數(shù)據(jù)接傳送給它顯示。經(jīng)延時(shí)一段時(shí)間，將P2^1置低電位選中南北方向數(shù)碼管的十位，此時(shí)P0口的數(shù)據(jù)接傳送給它顯示。再用同樣的方法依次驅(qū)動(dòng)?xùn)|西方向數(shù)碼管。通過(guò)不斷改變P0口、P2口的輸出，用循環(huán)掃描的方式，即可實(shí)現(xiàn)LED的動(dòng)態(tài)顯示。LED動(dòng)態(tài)顯示的流程圖如圖08：本次設(shè)計(jì)的交通燈演示模塊由單片機(jī)的P1口作信號(hào)輸出端來(lái)控制12個(gè)交通燈的亮滅。P1^1P1^6依次連接南北的紅燈、綠燈、黃燈,東西的紅燈、綠燈，黃燈。所以4種狀態(tài)依次為0x6A,0x66,0x5C,0x3C。當(dāng)交通燈的剩余時(shí)間為零時(shí)，改變P1口的輸出，進(jìn)而改變交通燈的點(diǎn)亮狀態(tài)。交通燈依次循環(huán)上面的4個(gè)狀態(tài)，就可以實(shí)現(xiàn)指揮交通的作用。 定時(shí)器程序本次設(shè)計(jì)用定時(shí)計(jì)數(shù)器T1，TMOD是定時(shí)計(jì)算器的工作方式控制寄存器，通過(guò)對(duì)該寄存器的操作可以改變T1的工作方式。T1有4種工作方式，由TMOD寄存器中間的MM0這兩位來(lái)決定。本次設(shè)計(jì)的定時(shí)計(jì)數(shù)器工作在工作方式1，MM0設(shè)定為01。定時(shí)計(jì)算器采用加1計(jì)數(shù)的方式，當(dāng)接收到一個(gè)驅(qū)動(dòng)事件時(shí)計(jì)數(shù)器加1。工作方式1的內(nèi)部計(jì)數(shù)器寬度為16位，由TH1的8位和TL1的8位組成。當(dāng)TL1溢出時(shí)將向TH1進(jìn)位，當(dāng)TH1溢出后會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的溢出中斷。驅(qū)動(dòng)事件之間的時(shí)間間隔即為定時(shí)計(jì)數(shù)器的定時(shí)寬度。在定時(shí)的工作方式下，定時(shí)寬度是單片機(jī)的機(jī)械周期，也是外部時(shí)鐘頻率的1/12。本次設(shè)計(jì)的外部時(shí)鐘頻率為12MHz?？芍邮?06個(gè)驅(qū)動(dòng)事件的時(shí)間為1s。定是1s的流程圖如圖09所示： 鍵盤程序?yàn)榱藢?shí)現(xiàn)設(shè)置通行時(shí)間、緊急情況處理、有車放行等功能，本次設(shè)計(jì)中有鍵盤電路。通行時(shí)間設(shè)置由外部中斷0實(shí)現(xiàn)，緊急情況由外部中斷1處理，有車放行是用普通的鍵盤程序?qū)崿F(xiàn)的。按鍵實(shí)際是一種常用的按鈕，按鍵未按下時(shí)，鍵的兩個(gè)觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，按鍵按下時(shí)，兩個(gè)觸點(diǎn)閉合。按鍵是利用機(jī)械觸點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)鍵的閉合和釋放，由于彈性作用的影響，機(jī)械觸點(diǎn)在閉合及斷開(kāi)瞬間均有抖動(dòng)過(guò)程，從而使鍵輸入也出現(xiàn)抖動(dòng)。抖動(dòng)時(shí)間一般為5—10ms。本次設(shè)計(jì)采用軟件的辦法消抖。在第一次檢測(cè)到有鍵按下時(shí)不動(dòng)作，延時(shí)10ms，再次檢測(cè)按鍵的狀態(tài)，如果仍保持閉合狀態(tài)，則確定真的有鍵按下。當(dāng)按鍵釋放后，轉(zhuǎn)入按鍵的處理程序 延時(shí)程序如下： /*延時(shí)t毫秒*/ voi