51单片机交通灯系统设计.doc

- -计算机控制系统课程设计题目：单片机交通信号灯控制系统设计学 院:信息科学与工程学院专 业:自动化学 号:学生:指导教师:日 期:- word.zl- -单片机交通信号灯控制系统设计一、设计目的与意义1、通过用51单片机控制交通灯的课程设计，熟练51单片机的编程方法。2、通过本课程的设计，进一步掌握I/O接口设计和常用程序设计技术，掌握单片机控制系统的设计的一般方法，能根据系统设计要求，完成应用系统的硬件和软件设计。3、通过本课程设计将理论用于实践，提高动手能力。二、设计容和要求交通灯控制系统控制东西、南北两个方向信号灯，每个方向设置两组红绿灯，红灯制止通行，绿灯允许通行。每个方向的通行时间各由两位LED数码显示，通行时间可设置，绿灯向红灯转换前绿灯闪烁三次共3秒钟，红灯向绿灯过渡时不闪烁。系统上电时的初始状态为东西、南北两个方向均为红灯，持续2秒后为东西方向绿灯，南北方向红灯，之后以定时方式控制两个方向的汽车轮流通行。三、常见交通信号灯系统概述：交通信号灯是交通信号中的重要组成局部，是道路交通的根本语言。交通信号灯由红灯表示制止通行、绿灯表示允许通行、黄灯表示警示组成。绿灯信号是准许通行信号。按?交通平安法实施条例?规定：绿灯亮时，准许车辆、行人通行，但转弯的车辆不准阻碍被放行的直行车辆和行人通行。红灯信号是绝对制止通行信号。红灯亮时，制止车辆通行。右转弯车辆在不阻碍被放行的车辆和行人通行的情况下，可以通行。红灯信号是带有强制意义的禁行信号，遇此信号时，被禁行车辆须停在停顿线以外，被禁行的行人须在人行道边等候放行；机动车等候放行时，不准熄火，不准开车门，各种车辆驾驶员不准离开车辆；自行车左转弯不准推车从路口外边绕行，直行不准用右转弯方法绕行。黄灯亮时，已越过停顿线的车辆，可以继续通行。黄灯信号的含义介于绿灯信号和红灯信号之间，既有不准通行的一面，又有准许通行的一面。黄灯亮时，警告驾驶人和行人通行时间已经完毕，马上就要转换为红灯，应将车停在停顿线后面，行人也不要进入人行横道。但车辆如因距离过近不便停车而越过停顿线时，可以继续通行。已在人行横道的行人要视来车情况，或尽快通过，或原地不动，或退回原处。本设计为了简便起见，将黄灯取消，使用红灯的闪烁代替。四、系统硬件设计方案主控芯片选择intel的8051单片机,此单片机有32个I/O口,2个定时器,5个中断源,4 KB 的片上ROM,128 Bytes 的片上 RAM。使用4对红绿LED灯作为4个方向的信号灯，每个LED接一个1k的限流电阻，共阳极接法。通过单片机的P0口控制LED的状态。使用4对8位的数码管作为时间显示设备，每个方向一对，可以显示099s的倒计时时间。使用单片机的P1口作为数码管的段码输出端，P2口作为数码管的位选端。整个数码管使用动态显示技术驱动。为了实现时间的可控，使用拨码开关作为外部输入设备，调节时间，将拨码开关接到单片机的P3口，由于是8位，故可以选择28=256个状态，等待时间的围为099s,故使用拨码开关的调节围足够。整个系统的电源使用线性电源LM7805，其驱动电流可达1A，为了减少电源输出的高频信号，可在其输出端并联几个电容。五、原理图设计1、 硬件设计框图：2、 最小系统原理图：51单片机的最小系统包括时钟电路和复位电路，如图：3、 电源电路：在LM7805的输出端并联10uf、0.1uf两个电容，大电容用来储能，小电容用来滤波。4、 交通灯电路图：每个方向有红灯、绿灯两个信号灯，信号灯为共阳极接法，每个灯接一个限流电阻，如图：5、 倒计时显示电路：每个方向有两个8位数码管，显示099s的计时时间，使能端使用单片机的单个IO口控制，如图：6、 拨码开关电路：将拨码开关的一端接到P3口，另一端接地，假设拨码开关翻开，会将单片机的IO口拉低，单片时机检测到这个状态。7、 整个系统的电路图：六、软件设计方案1、 为了使倒计时更为准确，使用定时器作为倒计时的基准时间，系统使用12M的晶振，定时器设置为5ms中断一次。2、 设置开机初始化状态，信号灯全部为红灯，等待2秒后，东西方向绿灯，南北方向红灯，然后开场正常工作。3、 每个方向的通行时间各由两位LED数码显示，通行时间可设置，绿灯向红灯转换前绿灯闪烁三次共3秒钟，红灯向绿灯过渡时不闪烁。4、 软件设计流程图：七、程序及注释#include/头文件#define TUBE_DATA P0/端口定义 段码输出端#define LED P1/LED控制端#define TUBE_ENABLE P2/位码输出端#define BOMA P3/拨码输入端#define ALL_OFF 0xff/运算定义#define RED1_ON 0xfe#define RED2_ON 0xfd#define RED3_ON 0xfb#define RED4_ON 0xf7#define GREEN1_ON 0xef#define GREEN2_ON 0xdf#define GREEN3_ON 0xbf#define GREEN4_ON 0x7fchar set_time=0; /设定时间char run_time=0;/实际运行倒计时时间bit LED_choose=0; /信号灯选择 0为南北向 1为东西向int time_base=0;/时间基准计数器code unsigned char LED_num=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/段码/-void sys_init(void) /系统初始化函数 TUBE_DATA=0xff; /端口初始化 TUBE_ENABLE=0xff; LED=0xff; BOMA=0xff; TMOD=0x11; /定时器初始化 TH0=0x3c; /定时5ms TL0=0xb0; TR0=1; /定时器运行 ET0=1; EA=1; /开中断LED=ALL_OFF & RED1_ON & RED2_ON & RED3_ON & RED4_ON;/信号灯初始状态 while(time_base99) set_time=99; /设定上下限 else if(set_time10) set_time=10;/-void tube_display(void) /显示时间 static bit choose=0; /个位十位选择标志位 if(choose) /显示个位 TUBE_DATA=LED_numrun_time%10; TUBE_ENABLE=0xaa; else/显示十位 DATA=LED_numrun_time/10; TUBE_DATA=LED_numrun_time/10; TUBE_ENABLE=0x55; choose=choose;/-void main(void) /主函数 sys_init();/系统初始化 while(1) boma_scan();/拨码扫描 /-void PIT0(void) interrupt 1 /定时器0，信号灯控制、刷新时间 TH0=0x3c; /赋初值 TL0=0xb0; time_base+; if(time_base%200=0) /1s run_time-;/倒计时减1s if(time_base=1000) time_base=0; if(LED_choose) /信号灯显示 LED=ALL_OFF & RED1_ON & RED3_ON & GREEN2_ON & GREEN4_ON; else LED=ALL_OFF & RED2_ON & RED4_ON & GREEN1_ON & GREEN3_ON; break; if(run_time3) /红灯闪烁 switch(run_time) case 2: if(LED_choose) LED=ALL_OFF & GREEN2_ON & GREEN4_ON; else LED=ALL_OFF & GREEN1_ON & GREEN3_ON; break; case 1: if(LED_choose) LED=ALL_OFF & RED1_ON & RED3_ON & GREEN2_ON & GREEN4_ON; else LED=ALL_OFF & RED2_ON & RED4_ON & GREEN1_ON & GREEN3_ON; break; case 0: if(LED_choose) LED=ALL_OFF & GREEN2_ON & GREEN4_ON; else LED=ALL_OFF & GREEN1_ON & GREEN3_ON; run_time=set_time; /倒计时完毕，重新赋值 LED_choose=LED_choose; /信号灯切换 break; tube_display();/刷新时间显示八、设计心得 通过本次课程设计，让我加深了对课本知识的理解和掌握，也让我对单片机与外部器件的接口技术有了更深的了解，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。对于各种相关软件如DXP、KEIL的使用更加熟练，C语言的编程风格也有所改善。但是，这些也都仅仅是一个开端，在以后的日子里，我将争取继续努力学好这一实用的技能，为以后的工作打下坚实根底！- word.zl