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成绩课程论文 题 目： 基于单片机十字路口交通灯设计 课程名称： Proteus 学生姓名： 赵德平 学生学号： 系 别： 电子工程学院 专 业： 通信工程 年 级： 级 任课老师： 王守亚 电子工程学院制4月 课程论文题目:基于单片机十字路口交通灯设计学生：赵德平指导老师：王守亚电子工程学院 通信工程1设计要求1.1程序开始运行先南北段通行、东西段严禁60s，后东西段通行、南北段严禁60s，依此循环。 1.2系统分三种工作模式：正常模式、繁忙模式、特殊模式，而且经过三个按钮“正常”、“繁忙”、“特殊”可相互转化。1.3正常模式： 直行时间显示数码管显示60。此时南北段直行通行（绿灯）、东西段严禁（红灯）40s，南北段人行道通行（绿灯），东西段人行道严禁（红灯），同时南北段和东西段方向数码管分别从40s和60s开始倒计时，至最终5s时南北段绿灯变成黄灯闪烁；以后南北段左拐（左拐灯亮）通行、东西段严禁（红灯）20s，南北段、东西段人行道全部严禁（红灯），同时南北段和东西段方向数码管全部从20s开始倒计时，至最终5s时南北段左拐灯变成黄灯闪烁；再后东西段直行通行（绿灯）、南北段严禁（红灯）40s，东西段人行道通行（绿灯），南北段人行道严禁（红灯），同时东西段和南北段方向数码管分别从40s和60s开始倒计时，至最终5s时东西段绿灯变成黄灯闪烁；最终东西段左拐（左拐灯亮）通行、南北段严禁（红灯）20s，东西段、南北段人行道全部严禁（红灯），同时东西段和南北段方向数码管全部从20s开始倒计时，至最终5s时东西段左拐灯变成黄灯闪烁。1.4繁忙模式：繁忙指示灯亮，南北段、东西段通行时间改为45s，其中左拐时间改为15s，其它和正常模式类似。1.5特殊模式：特殊模式灯亮，南北段、东西段通行时间改为75s，其中左拐时间改为20s，其它和正常模式类似。2设计目标2.1了解交通灯管理基础工作原理2.2熟悉AT89C51工作原理和应用编程2.3熟悉AT89C51并行接口多种工作方法和应用2.4熟悉AT89C51计数器/定时器工作方法和应用编程外部中止方法2.5掌握多位LED显示问题处理 3方案比较、设计和论证3.1 显示界面方案3.1.1 倒计时显示 该系统要求完成倒计时功效。因只需显示数字，基于上述原因，我们考虑完全采取数码管显示，四个路口分别采取一个二位阴极数码管即可。3.1.2 状态灯显示 该系统要求完成状态灯显示功效。求于简单，我们把各个路口红灯和黄灯设成直行和左拐两个通行方法所共有，也就是说，一个路口只需四个状态灯，一个直行通行绿灯，一个左拐通行绿灯，一个共有红灯，一个共有黄灯。3.2 输入方案该系统要求能手动改变东西和南北通行时间、紧急情况处理，我们采取扩展I/O口方法，在外部中止P32口上扩展三个中止口，分别连接三个按钮。该方案优点是：使用灵活，而且可提供较多I/O口,节省了AT89C51中止口资源。4原理分析4.1 交通灯显示时序理论分析下图所表示为一个红绿灯规则状态图。 图4.1 状态S1南北直行通行图4.2 状态S2南北左拐通行 图4.4 状态S4东 西左拐通行图4.3 状态S3东西直行通行 共四种状态，分别设定为S1、S2、S3、S4，交通灯以这四种状态为一个周期，循环实施以下图所表示：图4.5 交通灯状态循环图依据上述车辆行驶状态图，能够列出各个路口灯逻辑表以下表所表示(其中逻辑值“1”代表直行通行，逻辑值“0”代表严禁通行，逻辑值“L”代表左拐通行)：S1状态ESWN逻辑值0101显示时间正常模式下为40SS2状态ESWN逻辑值0L0L显示时间正常模式下为20SS3状态ESWN逻辑值1010显示时间正常模式下为40SS4状态ESWN逻辑值L0L0显示时间正常模式下为20S程序就是在上述四种状态下循环转化。一个周期四个状态，在正常模式下共花费2分钟。4.2 交通灯显示理论分析4.2.1 倒计时显示理论分析 利用定时器中止，设置TH0=TH1(65536-50000)/256，即每0.05秒中止一次。每到第20次中止即过了20*0.05秒1秒时，使时间计数值减1，便实现了倒计时功效。4.2.2 状态灯显示理论分析 黄灯闪烁一样能够利用定时器中止。每到第10次中止即过了10*0.05秒0.5秒时，使黄灯标志位反置，即可让黄灯1秒闪烁一次。5程序设计步骤图T0响应N南北黄灯标志位为1N东西黄灯标志位为1Y0.5s到Y1s到南北黄灯位置反团里Y东西黄灯位置反团里Y返回倒计时减1,计数值置0NN开始南北直行通行东西严禁南北左拐通行东西严禁AT89C51初始化南北黄灯闪烁南北黄灯闪烁通行35秒YN闪烁5秒YN通行15秒YN闪烁5秒YN东西黄灯闪烁东西直行通行南北严禁东西左拐通行南北严禁东西黄灯闪烁通行35秒YN闪烁5秒YN通行15秒YN闪烁5秒YN 图5.1 定时器0中止步骤图INT0响应N“繁忙”键按下N“特殊”键按下N“正常”键按下返回关中止开中止正常模式设置Y繁忙模式设置Y特殊模式设置Y 图5.2 主程序步骤图AT89C51是美国ATMEL企业生产低电压，高性能CMOS 8位单片机，有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中止口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，片内含8k bytes可反复擦写Flash只读程序存放器和256 bytes随机存取数据存放器（RAM），器件采取ATMEL企业高密度、非易失性存放技术生产，和标准MCS-51指令系统及8051产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存放单元，能够根据常规方法对其进行编程，也能够在线编程。其将通用微处理器和Flash存放器结合在一起，尤其是可反复擦写Flash存放器可有效地降低开发成本。6总体设计和电路图6.1芯片选择 图6.1 AT89C51芯片引脚图6.2 电路设计图6.2 电路图图中大部分连线采取总线形式。共五个二位阴极数码管，其中四个分别用于四个路口倒计时显示，另外一个用于总体直行时间显示，五个数码管阳极全部接到AT89C51P0口，阴极接到P2口；共32个发光二极管，其中16个绿色发光二极管，14个红色发光二极管，2个黄色发光二极管，四个路口每个路口各有一个红（禁行）、黄（警告）发光二极管，二个绿色发光二极管（通行），一个用于直行通行，一个用于左拐通行，四个人行道，每个人行道两边各有一红、绿发光二极管，另外两个红色发光二极管分别用于繁忙模式和特殊模式指示，其中四个路口二极管接到P1口，人行道发光二极管接到P3口，繁忙模式和特殊模式指示灯接P2口;外部中止0接上三个按钮，分别用于繁忙、特殊、正常模式转化。7 总结和展望7.1 软件延时和定时器计时软件延时，设计简单，使用方便，不过无法进行正确计时，无法在实际应用中进行使用，此次设计采取了定时器0进行计时，每50ms产生一个脉冲信号，能够正确计时并方便8段数码管进行显示。7.2 使用中止好处使用中止能够进行多样化设计，强化程序功效和实施效率。在本设计中程序每50ms请求一次中止，实现正确定时和数码管显示刷新。7.3 相关此次设计此次课程设计过程是艰辛，不过收获却是很大。在设计过程中，会出现了部分问题，但全部是常见小问题，如：代码中双引号使用并不是在英语书写状态下，输入字母犯错等，在调试时出现异常，不过这些全部是常常性错误，经过调试修改全部一一处理，程序顺利完成，并实现了其功效。综合课程设计让我把以前学习到知识得到巩固和深入提升认识，对已经有知识有了更深入了解和认识。在此，因为本身能力有限，在课程设计中碰到了很多问题，但经过查阅相关书籍、资料和和周围同学交流后全部得以一一处理。因为使用是单片机作为关键控制元件，使得电路可靠性比较高，功效也比较强大，而且能够随时更新系统，进行不一样状态组合。不过在我们设计和调试过程中，也发觉了部分问题，譬如红灯和绿灯切换还不够快速，红绿灯规则效率还不是很高等等，这需要在实践中深入完善。当然，经过这次课程设计，我也发觉了本身很多不足之处，在以后学习中，我会不停完善自我，不停进取，能使自己在单片机编程这方面有一个大发展。参考文件：1 李朝青.单片机原理及接口技术（修订版）.北京：北京航空航天大学出版社，1998.2 李广弟.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社，1992.3 何立民.单片机应用技术大全.北京：北京航空航天大学出版社，1994.4 张毅刚. 单片机原理及接口技术.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1990.5 谭浩强.单片机课程设计. 北京：清华大学出版社，1989.6 徐爱均，彭秀华单片机高级语言编程和应用实践北京：电子工业出版社，附录程序：#include #defineucharunsigned char#defineuintunsigned intsbit Time_Show_LED2=P25; sbit Time_Show_LED1=P24; sbit EW_LED2=P23; sbit EW_LED1=P22; sbit SN_LED2=P21; sbit SN_LED1=P20; sbit SN_Yellow=P16; sbit EW_Yellow=P12; sbit EW_ManGreen=P30; sbit SN_ManGreen=P31; sbit Special_LED=P26; sbit Busy_LED=P27; sbit Nomor_Button=P35; sbit Busy_Btton=P36; sbit Special_Btton=P37; sbit EW_ManRed=P33; sbit SN_ManRed=P34; bit Flag_SN_Yellow; bit Flag_EW_Yellow; char Time_EW; char Time_SN; uchar EW=60,SN=40,EWL=19,SNL=19; uchar EW1=60,SN1=40,EWL1=19,SNL1=19; uchar code table10=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F; /0-9段选码uchar code S8=0x28,0x48,0x18,0x48,0x82,0x84,0x81,0x84; void Delay(uchar a)uchari;i=a;while(i-);void Display(void)uchar h,l;h=Time_EW/10;l=Time_EW%10; P0=tablel; EW_LED2=1; Delay(2);EW_LED2=0; P0=tableh;EW_LED1=1; Delay(2);EW_LED1=0;h=Time_SN/10;l=Time_SN%10;P0=tablel;SN_LED2=1; Delay(2);SN_LED2=0;P0=tableh;SN_LED1=1;Delay(2);SN_LED1=0;h= EW1/10;l= EW1%10;P0=tablel;Time_Show_LED1=1;Delay(2); Time_Show_LED1=0;P0=tableh;Time_Show_LED2=1;Delay(2);Time_Show_LED2=0; void INT0_srv(void)interrupt 0 using 1 EX0=0; if(Nomor_Button=0) EW1=60;SN1=40;EWL1=19;SNL1=19;Busy_LED=0; Special_LED =0; if(Busy_Btton=0) EW1=45;SN1=30;EWL1=14;SNL1=14;Special_LED=0; Busy_LED=1; if(Special_Btton=0) EW1=75;SN1=55;EWL1=19;SNL1=19;Busy_LED=0; Special_LED =1; EX0=1; void timer0(void)interrupt 1 using 1static uchar count;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;count+;if(count=10) if(Flag_SN_Yellow=1) SN_Yellow=SN_Yellow; if(Flag_EW_Yellow=1) EW_Yellow=EW_Yellow; if(count=20) Time_EW-; Time_SN-; if(Flag_SN_Yellow=1) SN_Yellow=SN_Yellow; if(Flag_EW_Yellow=1) EW_Yellow=EW_Yellow; count=0;voidmain(void) Busy_LED=0;Special_LED=0;IT0=1; TMOD=0x01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256;EA=1; ET0=1; EX0=1; TR0=1; while(1) SN_ManRed=0;SN_ManGreen=1; EW_ManRed=1;EW_ManGreen=0;Flag_EW_Yellow=0; Time_EW=EW;Time_SN=SN;while(Time_SN=5) P1=S0; Display();P1=0x00;while(Time_SN=0)Flag_SN_Yellow=1; P1=P1|0x08; Display();SN_ManRed=1; SN_ManGreen=0;EW_ManRed=1; EW_ManGreen=0;Flag_SN_Yellow=0; 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