单片机红绿灯专业课程设计.doc

1 电源提供方案 
为使模块稳定工作，须有可靠电源。所以考虑了两种电源方案： 方案一：采取独立稳压电源。此方案优点是稳定可靠，且有多种成熟 电路可供选择；缺点是各模块全部采取独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。 
方案二：采取单片机控制模块提供电源。改方案优点是系统简明扼要，节省成本；缺点是输出功率不高。 总而言之，选择方案二。 
2 显示界面方案 
该系统要求完成倒计时功效。基于上述原因，我考虑了二种方案： 
方案一：采取数码管显示。这种方案只显示有限符号和数码字符，简单，方便。 方案二：采取点阵式LED 显示。这种方案即使功效强大，并可方便显示多种英文字符，汉字，图形等，但实现复杂，成本较高。 
总而言之，选择方案一。
3 输入方案： 
设计要求系统能调整灯亮时间，并可处理紧急情况，我研究了两种方案： 方案一：采取8155扩展I/O 口及键盘，显示等。 
该方案优点是：使用灵活可编程，而且有RAM,及计数器。若用该方案，可提供较多I/O 口,但操作起来稍显复杂。 
方案二： 直接在I/O口线上接上按键开关。 
因为该系统对于交通灯及数码管控制，只用单片机本身I/O 口就可实现，且本身计数器及RAM已经够用。 
总而言之，选择方案二。  
3.1单片机交通控制系统通行方案设计 
设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，连续一定时间，经过短暂过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体状态以下图所表示。说明：黑色表示亮，白色表示灭。交通状态从状态1开始变换，直至状态6然后循环至状态1，周而复始，即图2.1所表示：

 图1 交通状态 
本系统采取MSC-51系列单片机AT89C51作为中心器件来设计交通灯控制器。 实现以下功效： 
Ø 初始东西绿灯亮，南北红灯亮，东西路口车通行，时隔24s，黄灯闪烁6次。以后，南北绿灯亮，东西红灯亮，方向开始通车，时隔24s，南北黄灯闪烁6次，然后又切换成东西方向通车，如此反复。 
Ø 当发生交通意外(中止产生)时，全部亮红灯，进行交通事故处理。当事故处理完成（再次按中止键），重新按上述方法工作。 
Ø 当南北路口流量大时，能够增加南北路口亮绿灯时间，当东西路口流量大时，能够增加东西路口亮绿灯时间，结束后调回正常状态。
下面我们能够用图表表示灯状态和行止状态关系以下

东西南北四个路口全部有红绿黄3灯和数码显示管2个，在任一个路口，遇红灯严禁通行，转绿灯许可通行，以后黄灯亮警告行止状态将变换。状态及红绿灯状态如表1所表示。说明：0表示灭，1表示亮。
3.3单片机智能交通灯控制系统基础组成及原理 
单片机设计智能交通灯控制系统，可用单片机直接控制交通信号灯状态改变，实现倒计时、紧急情况处理和时间调整等功效。

据此，本设计系统以单片机为控制关键，连接成最小系统，由按键设置模块产生输入，信号灯状态模块、LED倒计时模块接收输出。系统总体框图如上所表示。 
单片机上电后，系统进入正常工作状态，实施交通灯状态显示控制，同时将时间数据倒计时输入到LED数码管上实时显示。在此过程中随时经过键盘调用急停按键和时间调整中止。 
交通灯系统硬件设计
此设计采取是AT89C51单片机为内部控制芯片，外部接有按键中止电路和复位电路以外，还有4个两位数码管，用以倒计时和4个路口灯，共12个LED灯。
        四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 
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第二章 交通灯系统硬件设计 
此设计采取是AT89C51单片机为内部控制芯片，外部接有按键中止电路和复位电路以外，还有4个两位数码管，用以倒计时和4个路口灯，共12个LED灯。 
2.1 系统框架图 
电路板一块，AT89S51单片机一片，八段LED数码管四个。发光二极管12个（4个绿，4个红，4个黄），8个电阻，2个电容，1个晶振，1个电解电容，1个按键开关。（系统结构框图：图2.1）

2.3.1 MSC-51芯片介绍 
MCS-51单片机内部结构 
8051是MCS-51系列单片机经典产品，我们以这一代表性机型进行系统讲解。 
8051单片机包含中央处理器、程序存放器(ROM)、数据存放器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中止系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明： 
·中央处理器： 
中央处理器(CPU)是整个单片机关键部件，是8位数据宽度处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调工作，完成运算和控制输入输出功效等操作。 
·数据存放器(RAM) 
8051内部有128个8位用户数据存放单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用RAM只有128个，可存放读写数据，运算中间结果或用户定义字型表。

2.3.2 LED显示数码管 
八段LED显示器由八个发光二极管组成。其中7个长条形发光管排列成“日”字形，另一个圆点形放光管在显示器右下角作为显示小数点用，它能显示多种数字及部分英文字母。LED显示器有两种不一样形式：一个是8个发光二极管阳极全部连在一起，称为共阳极LED显示器图2-2所表示；另一个是8个发光二极管阴极全部连在一起，称为共阴极LED显示器
3.3 晶体振荡器 
石英晶体振荡器特点是振荡频率正确、电路结构简单、频率易调整，作用是为系统提供基础时钟信号。我们在晶体某一方向加一电场，从而在和此垂直方向产生机械振动，有了机械振动，就会在对应垂直面上产生电场，从而使机械振动和电场互为因果，这种循环过程一直连续到晶体机械强度限制时，才达成最终稳定，这种压电谐振频率即为晶体振荡器固有频率。

附录
原程序代码  
#include<reg51.h> 
#define uint unsigned int//宏定义
 #define uchar unsigned char//宏定义 
uchar aa,cc,NBshi,NBge,DXshi,DXge,NBtemp,DXtemp;//定义变量 
sbit NBR=P3^0;//南北红灯 
sbit NBY=P3^1;//南北黄灯 
sbit NBG=P3^4;//南北绿灯 
sbit DXY=P3^5;//东西黄灯 
sbit DXG=P3^6;//东西绿灯 
sbit DXR=P3^7;//东西红灯  
uchar code table[]={   
0x3f,0x06,0x5b,0x4f,   
0x66,0x6d,0x7d,0x07,   
0x7f,0x6f}; //数字代码从0-9

//数字代码从0-9 
void init();//初始化子程序申明 
void displayNB(uchar NBshi,uchar NBge);//显示子程序申明 void delay(uint z);//延时子程序申明 
void fenjieNB();//南北数码管显示数字分解函数 void fenjieDX();//东西数码管显示数字分解函数  
void main() 
void init();//初始化子程序申明 
void displayNB(uchar NBshi,uchar NBge);//显示子程序申明 
void delay(uint z);//延时子程序申明 
void fenjieNB();//南北数码管显示数字分解函数 
void fenjieDX();//东西数码管显示数字分解函数
void main()
{   
 init();//初始化子程序  while(1)  { 
   if(cc==82)//循环一次结束    {     cc=0;//从新进行下一次循环 
}  
 }   
void delay(uint z)//带参数延时函数
void delay(uint z)//带参数延时函数
 {  uchar x,y;//定义两个变量  for(x=z;x>0;x--)//循环延时   
for(y=110;y>0;y--);//循环延时   
}  
void init()//初始化子程序 {   EA=1;//开总中止 
 ET0=1;//许可定时器0中止  EX0=1;//许可外部中止0中止  TR0=1;//开启定时器0 
 TMOD=0x01;//设置定时器0工作方法1 
TH0=(65536-50000)/256;//给定时器高8为赋初值
TL0=(65536-50000)%256;//给定时器低8为赋初值 
}  
void fenjieNB()//南北数码管显示数字分解函数 
{  NBshi=NBtemp/10;//将要显示时间十位赋给变量  
NBge=NBtemp%10;//将要显示时间个位赋给变量   
NBtemp--; 
}   

void fenjieDX()//东西数码管显示数字分解函数
{  DXshi=DXtemp/10;  DXge=DXtemp%10;   DXtemp--; 
}  
void displayNB(uchar NBshi,uchar NBge)//带参数数码管显示函数
 {      
//显示南北十位   P2=0xfe; 
  P0=table[NBshi];   
  delay(5);  
 //显示南北个位   
P2=0xfd;
P0=table[NBge];    
delay(15);
}
void displayDX(uchar DXshi,uchar DXge) {    
//东西十位   
P2=0xfb; 
 P1=table[DXshi];   
  delay(5);   
//东西个位  
 P2=0xf7; 
  P1=table[DXge];     
delay(5);
}
void timer0() interrupt 1//定时器0中止函数
 {   
 TH0=(65536-50000)/256;//重装计数初值  
TL0=(65536-50000)%256;//重装计数初值  
aa++; 
 if(aa==20)//判定定时1分钟是否到  
 {     
aa=0;//计数次数清0   
 if(cc==0)//南北亮红灯40秒，东西亮黄灯5秒   
 {   
   DXY=0;//东西黄灯亮    
 DXG=1;//东西绿灯不亮
DXR=1;//东西红灯不亮
NBY=1;//南北黄灯不亮     
NBG=1;//南北绿灯不亮   
 NBR=0;//南北红灯亮    
 DXtemp=5;//东西黄灯亮5秒    
 NBtemp=40;//南北红灯亮40秒 
   } 
  else if(cc==6)//南北继续亮红灯40秒，东西亮绿灯34秒    
 {   
 DXY=1;//东西黄灯不亮    
  DXG=0;//东西绿灯亮     
 DXR=1;//东西红灯不亮      
NBY=1;//南北黄灯不亮      
NBG=1;//南北绿灯不亮
NBR=0;//南北红灯亮 
DXtemp=34;//东西绿灯亮34秒       
} 
   else if(cc==41)//南北亮黄灯5秒，东西亮红灯40秒     
{     
 DXY=1;//东西黄灯不亮     
 DXG=1;//东西绿灯不亮      
DXR=0;//东西红灯亮     
 NBY=0;//南北黄灯亮     
 NBG=1;//南北绿灯不亮
NBR=1;//南北红灯不亮     
 NBtemp=5;//南北黄灯亮5秒  
DXtemp=40;//东西红灯亮40秒
} 
  else if(cc==47)//南北亮绿灯34秒，东西继续亮红灯40秒     {   
  DXY=1;//东西黄灯不亮   
 DXG=1;//东西绿灯不亮      
DXR=0;//东西红灯亮      
NBY=1;//南北黄灯不亮     
 NBG=0;//南北绿灯亮     
NBR=1;//南北红灯不亮 
 NBtemp=34;//南北绿灯亮34秒      
DXtemp=34;//东西红灯亮40秒  
    }   
fenjieNB();//调用南北分解函数 
   fenjieDX();//调用东西分解函数
 cc++;//判定亮灯变量自加1
}  
displayNB(NBshi,NBge);//调用NB红灯40秒显示程序  
displayDX(DXshi,DXge);//调用DX黄灯5秒显示程序 
 }  
void JJZD() interrupt 0 //紧急中止程序，南北东西全部亮红灯 
{
DXY=1;//东西黄灯不亮   
DXG=1;//东西绿灯不亮
DXR=0;//东西红灯亮  
NBY=1;//南北黄灯不亮  
NBG=1;//南北绿灯不亮  
NBR=0;//南北红灯亮 
 displayNB(0,0);//南北数码管全部显示0   
 displayDX(0,0);//东西数码管全部显示0   
cc=0;//重最开始显示
}