单片机课程设计交通灯控制系统设计.docx

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单片机课程设计交通灯控制系统设计

单片机课程设计报告

交通灯控制系统设计

摘要

本设计是针对交通灯系统的设计，由单片机AT89C51（实物用AT89S52）、键盘、LED显示、交通灯演示系统组成.单片机是把微型计算机的各功能部件集成在一块芯片中，构成的一个完整的微型计算机.AT89C51单片机是MC-51中的子系列，是一组高性能兼容型单片机,AT89C51是一个低功耗高性能的CMOS8位单片机，40个引脚，片内含4KBFlashROM和128BRAM，它是一个全双工的串行通行口，既可以用常规编程，又可以在线编程。

本设计中的数码管的选通采用的方法是动态显示，对每一位数码分时轮流通电显示,复位电路采用上电+按钮电平复位，时钟电路采用内部时钟产生方式。

对特殊情况的处理采用中断处理方式，在中断处理程序中采用对管脚的状态查询扫描,已采取相应情况的处理。

对设计方案进行电路硬件设计，并将已编程的程序载入调试,可以得到理想的实验效果.系统包括人行道、左转、右转、以及基本的交通灯的功能.具体功能是假如A道和B道上均有车辆要求通过时，A、B道轮流放行.A道放行25秒，B道放行20秒。

一道有车而另一道无车，交通灯控制系统能立即让有车道放行。

有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行,A、B道均为红灯，紧急车由K2开关模拟。

绿灯转换为红灯时黄灯亮1秒钟。

系统除基本交通灯功能外,还具有倒计时、时间设置、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况手动控制等功能。

附1：

源程序代码……………………………………………………………………………—13-

1概述

本设计是根据单片使机原理就交通灯的系统作出的，由于车辆的增多，所以交通灯在现代道路交通中起着越来越重要的作用。

为了解决这些问题，我们更应该提高交通控制和管理水平，合理使用现有交通设施,充分发挥其能力，提高交通效率,促进和谐交通的建立。

1.1交通灯的重要作用

交通灯在城市交通中起着重要的作用,它与人们日常生活密切相关，是人们出行的安全保障。

如今随着人们生活水平的提高，对交通管制也提出了更高的要求，因此提供一个可靠、安全、便捷的多功能交通灯控制系统有着现实的必要性。

该设计在熟练掌握单片机原理及其应用技术的使用方法基础上，综合应用单片机原理、微机原理、微机接口技术、proteus软件等课程方面的知识,设计一个采用AT89C51单片机控制的交通灯控制电路。

能方便的对交通灯进行控制，使交通更和谐。

1.2该交通灯系统的特点

本系统结构简单，操作方便；可实现自动控制，具有一定的智能性；对优化城市交通具有一定的意义.本设计将各任务进行细分包装,使各任务保持相对独立;能有效改善程序结构，便于模块化处理,使程序的可读性、可维护性和可移植性都得到进一步的提高.

系统总体方案及硬件设计

2.1原理框图

根据设计功能及要求，我们可得系统的原理框图如图

（1）所示。

2.2设计功能

1。

完成交通灯的基本功能，结合实际情况,控制红、黄、绿交通灯的亮和灭.其工作流程是：

绿、黄、红分时间段开通，循环往复，计时电路以秒为单位作倒计时,计数为0时进行切换，计时时间可由LED数码管显示（需符合交通规则）；

2.红、黄、绿交通灯的亮和灭的时间可调节;

3。

若有交通异常情况，可以通过按键处理目前的紧急状态；

4。

采用LED数码管显示红或绿交通信号灯亮的剩余时间；

5.通过按键设定红和绿交通信号灯亮一次的总时间;

6。

控制东西方向和南北方向的红、黄、绿交通灯的亮和灭；

7。

夜间控制功能,按键进入夜间模式，黄灯闪亮;

8。

控制系统的原理图和接线图采用PROTEL，PROTEUS等专用绘图软件绘制。

2.3交通灯控制系统各部分硬件组成

2.3.1复位部分

复位电路采用上电+按钮电平复位是上电复位与按钮复位的组合，当振荡频率是6MHz时,电容C取22uf,R取1K,Rs取200左右。

上电瞬间复位端（RST/Vpd）的电位与Vcc相同,随着充电电路电流的减少，RST/Vpd的电位下降，最后为0V，当按钮按下后，电源Vcc通过电阻R，施加在单片机复位端RST/Vpd上实现复位，电路连接图如图

（2）:

复位电路

（2）

2.3.2时钟电路部分

本系统采用内部时钟产生方式:

在和两端跨接陶瓷谐振器，与内部反相器构成稳定的自激振荡器采。

晶振采用12MHz的振荡频率和两个30Pf瓷片电容C1、C2，两个电阻对频率有微调作用.其电路如图（3）

时钟电路（3）

2.3.3路口指示灯部分

采用红黄绿三种颜色的发光二极管共12个分为4组代表路口的交通灯（电路图中用两组示意）.其中每两组控制一个路口,具体时序如表1:

表1：

方向

灯色

东西

南北

红灯

5

4

黄灯

1

1

绿灯

3

4

2.3.4显示部分

采用四位一体共阴数码管，分别显示南北和东西灯的剩余时间。

片选部分和数码段显示部分，分别接单片机管脚的P2口和P0口,具体的共阴数码管管脚分布位置见图（4）。

2.4元器件清单

如表2：

器件名称

型号大小

数量

单片机

AT89S52

1

晶振

12MHz

1

LED数码管

四联共阴

1

电解电容

22uF

1

瓷片电容

30pF

2

排阻

470Ω

1

电阻

470Ω

1

发光二极管

红

4

黄

4

绿

4

开关

按键式

4

3软件设计

3.1

交通灯控制系统软件流程图及程序分析

3.1.1主程序流程图及程序模设计

该交通信号灯控制系统的四中工作状态如图（5）所示（南北方向的交通灯为例）:

（1）东西方向车道红灯亮，南北方向车道绿灯亮。

表示东西方向车道上的车辆禁止通行,南北方向车道允许通行.绿灯亮足规定的时间隔时,控制器发出状态信号，转到下一工作状态。

（2）东西方向车道红灯亮，南北方向车道黄灯闪亮。

表示南北方向车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行,东西方向车道禁止通行.黄灯闪亮足规定时间间隔时，控制器发出状态转换信号，转到下一工作状态。

   （3）东西方向车道绿灯亮，南北方向车道红灯亮。

表示东西方向车道允许通行，南北方向车道上的车辆禁止通行，绿灯亮足规定的时间间隔时，控制器发出状态转换信号,转到下一工作状态。

   （4）东西方向车道黄灯闪亮，南北方向车道红灯亮.表示南北方向车道禁止通行,东西方向车道上位过限停车线的车辆停止通行,已过停车线的车辆继续通行。

黄灯闪亮足规定的时间间隔时，控制器发出状态转换信号，系统又转换到第

（1）种工作状态。

3.1.2INT0中断服务程序流程图及程序模设计

INT0与K2连接，另一端与地连接.按下K2，东西南北四个方向全红,也就是说，东西南北四个通道都不能通车，这是紧急情况,但救护车等特殊车辆可以通过。

K0与AT89C52的25管脚相连。

K1与P2。

5相接，K3与P2.6相接，K2与P3.2相接.在按下K2的前提下，按

按下K0，如果3秒中之内没有按键，则交通灯恢复正常。

50ms中断计算方法（适用于12MHz晶振）：

T0的计数初值:

X0=M—计数值

2

=M-Tc/TP

=M-（Tc×fosc）/12

=65536—（50ms×1SMHz/12）

=15536

≈15535

=3CB0H

其中4E.0H单元存放3s钟控制标志位，4F.0H单元存放1s控制标志位;4D.0单元存放0。

5秒控制标志位

60H和61H单元分别存放产生1s和3s的中断次数,当它们单元中的值为零时，分别表示1s和3s到,对4E。

0H单元和4F.0H单元进行置1,62H单元用于产生0。

5秒

由于采用工作模式1，所以每次中断后,一定在中断程序中重装记数初值。

3.2路口指示灯部分

用P1端口作为输出端口,用P1.0到P1。

5端口分别控制东西和南北两组灯的状态低电平点亮，具体端口功能如下：

P1.0控制东西红灯的亮灭

P1。

1控制东西绿灯的亮灭

P1.2控制东西黄灯的亮灭

P1.3控制南北红灯的亮灭

P1.4控制南北绿灯的亮灭

P1.5控制南北黄灯的亮灭

具体的程序我们以点亮东西红灯东南北绿灯为例：

MOVP1,＃0EEH

其余部分根据硬件不同而修改#0EEH的值。

3.3显示部分

四位一体共阴数码管的片选部分由P2.0到P2.3提供，码段部分由P0.0到P0。

6控制.

其中P2.0控制东西剩余时间的十位数的显示，P2。

1控制东西剩余时间的个位数的显示，P2。

2控制南北剩余时间的十位数的显示,P2。

3控制南北剩余时间的个位数的显示。

低电平选中.

P0。

0到P0.7控制分别控制点亮数码段的A段到H段,通过查共阴极数码段码表，将它们的数值送到P0口,与P2。

0到P2.3口结合,可以显示不同方向不同位数的各个数值。

例如，显示东西剩余时间的十位程序如下：

MOVP2,＃0FEH选择十位程序

MOVP0，A向P0口送段码的程序

4。

Proteus软件仿真

根据设计需要和上述框图，我们可得到交通灯控制系统各过程仿真图如下图所示

图（7）紧急情况时

图（8）东西方向变黄灯，南北方向禁行

图（9）南北方向通车，东西方向禁行

图（10）南北方向禁行,东西方向通车

5课程设计体会

该交通灯系统是以单片机89C52芯片为核心部件，实现了能根据实际车流量通过89C51芯片设置及控制红、绿灯燃亮时间来进行交通控制。

本次课程设计使我对单片机的工作原理有了更深刻的认识，例如对复位电路、晶振电路的理解。

我深刻的理解到单片机的价值在于灵活运用它的IO端口以及其千变万化的程序。

本设计中我们用IO端口驱动数码管以及引接外部开关。

掌握了许多在以前学习中混淆不清的知识点。

仿真实验，不仅锻炼了自己的动手能力，而且真正作到了理论联系实际的重要性，体会到了其中失败与成功的滋味，收益匪浅。

同时在焊接单片机电路板时使我在制作上更加的熟练，经过不断的试验二极管终于我的灯亮了，当我看到我亲手制作的板子亮时，我的心中非常激动。

同时，我也认识到自己的知识不足，例如，有时不能正确认识、合理使用中断程序，这将是我以后努力提高的方面。

参考文献

［1］。

《单片机原理与应用技术》余发山主编中国矿大出版社2007

[2］。

《微型计算机控制技术》赖寿宏主编机械工业出版社2002

[3]。

《单片机原理及应用》丁元杰主编机械工业出版社2001

[4].《单片机中级教程》张迎春主编北京航空航天出版社2004

[5］。

《基于单片机的交通信号控制系统》欧伟民湖南大学学报（自然科学版）2002,（S2

附1：

源程序代码

ORG0000H

LJMPSTART

ORG0003H

LJMPINT0

ORG000BH

LJMPT0

ORG001BH

LJMPT1

ORG0100H

START：

MOVSP，＃30H

MOV40H,＃30；东西红灯时间

MOV41H，＃20;东西绿灯时间

MOV42H，#25；南北红灯时间

MOV43H,＃25;南北绿灯时间

MOVTMOD,#11H；定时器初始化

MOVTH0,#3CH

MOVTL0,＃0B0H

MOVTH1，＃3CH

MOVTL1,#0B0H

MOV60H，＃20

MOV61H，＃60

MOV62H,＃10

MOV63H，#2

CLR4EH

CLR4FH

CLR4DH

SETBEA

SETBEX0

SETBET0

SETBET1

SETBPT1

SETBTR0

DISPLAY1：

MOVP1，＃0EEH;显示东西红灯与南北绿灯时间

MOVR3,40H

MOVR4,43H

LOOP1:

MOVA，R3

MOVB，#0AH

DIVAB

MOVDPTR,#TAB

MOVCA,＠A+DPTR

MOVP2，＃0FEH

MOVP0,A

LCALLDELAY;东西道显示时间的十位

MOVA，B

MOVCA，＠A+DPTR

MOVP2，#0FDH

MOVP0，A

LCALLDELAY；东西道显示时间的个位

MOVA，R4

MOVB,＃0AH

DIVAB

MOVDPTR，＃TAB

MOVCA,＠A+DPTR

MOVP2，#0FBH

MOVP0,A

LCALLDELAY；南北显示时间的十位

MOVA，B

MOVCA,＠A+DPTR

MOVP2，#0F7H

MOVP0，A

LCALLDELAY；南北显示时间的个位

JNB4FH,LOOP1

CLR4FH

DECR3

DECR4

CJNER4，＃0FFH,LOOP1

kkk1:

MOVP1,＃0DEH;南北绿灯灭黄灯亮

LOOP2：

MOVA,R3

MOVB，＃0AH

DIVAB

MOVDPTR,#TAB

MOVCA,＠A+DPTR

MOVP2，＃0FEH

MOVP0,A

LCALLDELAY

MOVP2,#0FBH

MOVP0，A

LCALLDELAY

MOVA,B

MOVCA，@A+DPTR

MOVP2，＃0FDH

MOVP0,A

LCALLDELAY

MOVP2，#0F7H

MOVP0，A

LCALLDELAY

JNB4DH,LOOP2

CLR4DH

DJNZ63H，Kkk2

MOV63H,＃2

DECR3

CJNER3，＃0FFH，Kkk2

LJMPA1

Kkk2:

MOVP1,#0FEH；南北绿灯灭黄灯也灭.kkk1、Kkk2控制黄灯闪亮

A2：

MOVA，R3

MOVB,＃0AH

DIVAB

MOVDPTR，＃TAB

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,#0FEH

MOVP0,A

LCALLDELAY

MOVP2，＃0FBH

MOVP0，A

LCALLDELAY

MOVA,B

MOVCA，@A+DPTR

MOVP2,#0FDH

MOVP0，A

LCALLDELAY

MOVP2，#0F7H

MOVP0，A

LCALLDELAY

JNB4DH,A2

CLR4DH

DJNZ63H,kkk1

MOV63H,＃2

DECR3

CJNER3,#0FFH，Kkk1

A1：

MOVP1,＃0F5H；东西红灯时间到,南北绿灯亮，南北红灯亮

DISPLAY2：

MOVR3,41H；显示东西绿灯，南北红灯时间

MOVR4，42H

LOOP3:

MOVA，R3

MOVB,＃0AH

DIVAB

MOVDPTR，＃TAB

MOVCA，＠A+DPTR

MOVP2，＃0FEH

MOVP0,A

LCALLDELAY

MOVA，B

MOVCA，@A+DPTR

MOVP2，#0FDH

MOVP0,A

LCALLDELAY

MOVA，R4

MOVB,＃0AH

DIVAB

MOVDPTR，#TAB

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,＃0FBH

MOVP0，A

LCALLDELAY

MOVA,B

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,#0F7H

MOVP0,A

LCALLDELAY

JNB4FH，LOOP3

CLR4FH

DECR3

DECR4

CJNER3,#0FFH，LOOP3

KKK5：

MOVP1，＃0F3H

LOOP4：

MOVA,R4;显示南北红灯，东西黄灯时间

MOVB，＃0AH

DIVAB

MOVDPTR，＃TAB

MOVCA,＠A+DPTR

MOVP2，＃0FEH

MOVP0，A

LCALLDELAY

MOVP2,＃0FBH

MOVP0，A

LCALLDELAY

MOVA，B

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,#0FDH

MOVP0，A

LCALLDELAY

MOVP2,#0F7H

MOVP0,A

LCALLDELAY

JNB4DH，LOOP4

CLR4DH

DJNZ63H，KKK5

MOV63H,#2

DECR4

CJNER4,＃0FFH,A7

LJMPDISPLAY1

A7:

MOVP1,＃0F7H;显示南北红灯，东西黄灯灭，KKK5、A7控制黄灯闪亮

A8：

MOVA,R4

MOVB,#0AH

DIVAB

MOVDPTR,＃TAB

MOVCA,＠A+DPTR

MOVP2,#0FEH

MOVP0，A

LCALLDELAY

MOVP2,#0FBH

MOVP0,A

LCALLDELAY

MOVA,B

MOVCA，＠A+DPTR

MOVP2，＃0FDH

MOVP0，A

LCALLDELAY

MOVP2，#0F7H

MOVP0，A

LCALLDELAY

JNB4DH,A8

CLR4DH

DJNZ63H，KKK5

MOV63H,#2

DECR4

CJNER4,＃0FFH，KKK5

LJMPDISPLAY1

;；;；;；；;；；；;定时器中断;；；;；；；;;；；;

T0:

PUSHACC

PUSHB

PUSHPSW

MOVTH0，＃3CH

MOVTL0,#0B0H

DJNZ62H,OVER100

MOV62H，＃10

SETB4DH

OVER100：

DJNZ60H，OVER

MOV60H，＃20

SETB4FH

OVER:

POPPSW

POPB

POPACC

RETI

T1:

PUSHACC

PUSHB

PUSHPSW

MOVTH1,#3CH

MOVTL1，#0B0H

DJNZ61H,OVER1

MOV61H,＃60

SETB4EH

OVER1：

POPPSW

POPB

POPACC

RETI

;;;；;；;；;;;；；INTO中断修改;；；；;;；；;；

INT0:

PUSHACC

PUSHB

PUSHPSW

MOVA，P1

PUSHACC

MOVP1,＃0F6H；东西南北道红灯皆亮

CLREX0

CLRTR0

LCALLDELAY；按键消抖

JBP3。

2,OK

LJMPDISPLAY3

OK:

LJMPOVER2

DISPLAY3:

MOVR5,40H；东西红灯南北绿灯最大时间值的数码管显示

MOVR6,43H

MOVA,R5

MOVB,#0AH

DIVAB

MOVDPTR,＃TAB

MOVCA,＠A+DPTR

MOVP2,#0FEH

MOVP0，A

LCALLDELAY

MOVA，B

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,#0FDH

MOVP0，A

LCALLDELAY

MOVA,R6

MOVB，＃0AH

DIVAB

MOVDPTR,#TAB

MOVCA，@A+DPTR

MOVP2，＃0FBH

MOVP0，A

LCALLDELAY

MOVA,B

MOVCA，@A+DPTR

MOVP2，＃0F7H

MOVP0，A

LCALLDELAY

MOVA,P2

ANLA，＃70H；在没按下K0的情况下,根据K1、K3按下的情况对各道的红绿灯亮的时间进行调节

CJNEA，#70H，DES3

LJMPDISPLAY3

DES3:

LCALLDELAY

CJNEA，＃70H,DES4

DES4：

JNBACC.4,DES7

JNBACC。

5,ADD1

JNBACC.6，DEC1

DES7：

JNBP2。

4，DES7

LJMPDISPLAY5

ADD1：

JNBP2.5,ADD1

INC40H

INC43H

LJMPDISPLAY3

DEC1:

JNBP2.6,DEC1

DEC40H

DEC43H

LJMPDISPLAY3

DISPLAY5:

SETBTR1

DISPLAY4：

MOVR5，41H；东西绿灯南北红灯最大时间值的数码管显示

MOVR6，42H

MOVA，R5

MOVB，#0AH

DIVAB

MOVDPTR，＃TAB

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2，＃0FEH

MOVP0,A

LCALLDELAY

MOVA,B

MOVCA,＠A+DPTR

MOVP2,＃0FDH

MOVP0,A

LCALLDELAY

MOVA，R6

MOVB，＃0AH

DIVAB

MOVDPTR，＃TAB

MOVCA，@A+DPTR

MOVP2，#0FBH

MOVP0,A

LCALLDELAY

MOVA,B

MOVCA，＠A+DPTR

MOVP2,#0F7H

MOVP0,A

LCALLDELAY

MOVA,P2

ANLA,#70H

CJNEA,#70H,DES5

JNB4EH，DISPLAY4

LJMPOVER2

DES5:

LCALLDELAY

CJNEA，#70H,DES6

DES6：

JNBACC.4，DIS3；根据K1、K3按下的情况对各道的红绿灯亮的时间进行调节

JNBACC.5,ADD2

JNBACC.6,DEC2

LJMPDISPLAY4

DIS3:

JNBP2。

4,DIS3

CLRTR1

MOVTH1，#3CH

MOVTL1,＃0B0H

MOV61H,#60

LJMPDISPLAY3

ADD2:

JNBP2.5,ADD2

MOVTH1,＃3CH

MOVTL1，＃0B0H

MOV61H，#60

INC41H

INC42H

LJMPDISPLAY4

DEC2:

JNBP2。

6，DEC2

MOVTH1,#3CH

MOVTL1，＃0B0H

MOV61H，#60

DEC41H

DEC42H

LJMPDISPLAY4

OVER2:

CLR4EH

CLRTR1

MOVTH1,＃3CH

MOVTL1，#0B0H

SETBEX0

SETBTR0

PO