基于STC12C5A60S2单片机的交通信号灯课程设计.docx
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基于STC12C5A60S2单片机的交通信号灯课程设计.docx
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目 录
摘要 2
1、前言 3
2、设计方案论证 3
2.1设计要求:
3
2.2性能指标 4
2.3硬件规范:
4
3.STC12C5A60S2概述:
4
3.1基本构造 4
3.2性能特点 5
4.课题描述与分析 6
4.1交通灯系统需求描述与分析 6
4.2交通灯系统开发步骤 6
5、交通灯课题设计 6
5.1总体设计 6
5.2硬件设计 8
5.3软件设计 9
6.系统测试 11
6.1硬件调试 11
6.2软件调试 11
7.总结 11
7.1系统设计总结 11
7.2个人总结 11
参考文献 12
谢 辞 13
附录 13
25
摘 要
交通在人们的日常生活中占有重要的地位,交通信号灯的出现,使交通得以有效管制,对于疏导交通流量、提高道路通行能力,减少交通事故有明显效果。
本次课程设计采用单片机STC12C5A60S2为核心器件来设计道路交通信号灯控制器。
本设计就是采用单片机模拟十字路口交通灯的各种状态显示。
通过Keil软件编写主程序,延时程序,显示程序,按键程序等实现主次路口的红黄绿三色灯的显示控制。
经过不断地调试,最终实现了对十字路口交通灯的模拟。
关键词
单片机 交通灯 按键控制 程序设计 Keil
Abstract
Trafficinpeople'sdailylifeplaysanimportantrole,Withtheemergenceoftrafficlights,itdowellinreducetrafficaccidents.ThecurriculumdesignusingSCMSTC12C5A60S2todesigntrafficlights.Thisdesignistheuseofsingle-chipanalogcrossroadstrafficlightsdisplaysavarietyofstate,Keilsoftwaredevelopmentbythemainprogram;delaytheprogram,displayprogram,keyprocedurestoachieveprimaryandsecondaryintersectionofredyellowandgreenthree-colorlightdisplaycontrol.Aftercontinuousdebugging,andultimatelythetrafficlightsonthecrossroadsofsimulationisverygood.
Keywords
SCM Trafficlights KeyControl Programming Keil
1、前言
本设计的目的:
通过单片机STC12C5A60S2来设计道路交通信号灯控制器,通过软件编程设计实现主干道与次干道的红黄蓝三色灯时间设置,并且能够动态修改,从而达到对路口交通状况的实时控制
本设计的背景:
随着科学技术的发展,单片机技术在电子信息,通信,自动,控制及计算机应用等领域的重要性日益突出。
而当今社会汽车数量急剧增加,交通的问题日益突出,因此设计交通灯的重要性也就显而易见,为了确保十字路口的行人和车辆的安全,需要采用电子控制的交通信号来进行指挥。
本设计的适用范围:
适用于交通道路路口需要全自动控制主干道与次干道等道路。
本课题的研究意义:
本次课程设计将先进的单片机技术与道路交通控制相结合起来,
通过硬件设计与软件编程实现道路交通的全自动控制,同时实现交通线路车辆的多少实时调整,在减少人力的同时也保证了道路交通的安全,保障了行人与车辆的安全与城市交通的顺畅。
对城市的现代化建设起到了重要的作用。
2、设计方案论证
下面对交通灯课程设计的基本要求与硬件设计做简单概述。
2.1设计要求:
道路路口交通灯仿真如图2-1所示:
北
西
东
南
图2-1 道路路口交通灯仿真图
南北、东西两干道交与一个十字路口,各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯,指示车辆和行人安全通行。
红灯亮禁止通行,绿灯亮允许通行。
黄灯亮提示人们注意红、绿灯
的状态即将切换,切黄灯燃亮时间为东西南北两干道的公共停车时间。
设东西道比南北道的车流量大,指示灯燃亮的方案如表2-1所示
交通信号灯工作模式
表2-1 交通道路路口交通灯点亮示意表
时间
方向
60S
4S
30S
4S
......
南北向
绿灯亮
黄灯亮
红灯亮
红灯亮
.......
东西向
红灯亮
红灯亮
绿灯亮
黄灯亮
......
2.2性能指标
(1)当东西方向为红灯,此道车辆禁止通行,东西道行人可通过;南北道为绿灯,此道车辆通过,行人禁止通行。
通行时间为60秒。
(2)黄灯闪烁4秒,警示车辆和行人红、绿灯状态即将切换。
(3)当东西方向为绿灯,此道车辆通行;南北方向为红灯,南北道车辆禁止通行,行人通行。
时间为30秒。
南北方向为主干道,东西方向为支干道。
(4)这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次处出现这样行人和车辆就能安
全畅通的通行。
(5)此表可根据车辆动态设定红绿灯初始值。
2.3硬件规范:
1)单片机:
单片机选用STC12C5A60S2,它与8051系列单片机全兼容,但其内部带有
4KB的FLASHROM,设计时无需外接程序存储器,为设计和调试带来极大的方便。
2)LED显示系统:
南北向和东西向各采用2个数码管计时,对该方向的指示灯的点亮时间进行倒计时,最长计时范围为99秒。
设计时可利用单片机的P0口和P1口作为字段和片选信号输出,经驱动芯片后驱动数码管显示倒计时时间,数码管采用动态扫描方式显示。
3)键盘系统:
设置4个程序按键:
设置键、增加键、减少键、特殊情况按键,因键盘使用频率很小,建议采用查询方式来读取键盘。
另需配置一个非程序按键:
系统复位键。
4)电源供电系统:
本系统采用USB~5V直流稳压电源供电,这样可以优化设计过程。
3.STC12C5A60S2概述:
本次课程设计最主要的就是单片机STC12C5A60S2,下面对STC12C5A60S2做简单的概述。
3.1基本构造
STC12C5A60S2单片机中包含中央处理器(CPU)、程序存储器(Flash)、数据存
储区(SRAM)、定时/计数器、UART串口、串口2、I/O接口、高速A/D转换、SPI接口、PCA、看门狗及片内R/C振荡器和外部晶振等模块。
STC12C5A60S2系列单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块,可称得上一个片上系统。
单片机STC12C5A60S2的基本构造如图3-1所示。
图3-1 STC12C5A60S2系统内部结构框图
3.2性能特点
1、60KB的Flash片内程序存储器;
2、256字节的内部随机存取数据存储器(RAM);
3、1024字节的外部数据存储器;
4、1K字节的数据Flash存储器(EEPROM);
5、ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程);
6、看门狗;
7、内部集成MAX810专用复位电路;
8、外部掉电检测电路;
9、时钟源:
外部高精度晶体/时钟,内部R/C振荡器;
10、4个16位定时器;
11、3个时钟输出口;
12、7路外部中断I/O;
13、PWM(2路)/PCA(可编程计数器阵列,2路);
14、A/D转换,10位精度的ADC,共8路。
4.课题描述与分析
4.1交通灯系统需求描述与分析
通过STC12C5A60S2单片机控制P0口的输出值,配合数码管及发光二极管的达到对道路交通状况的控制,因为该单片机功能齐全,开发简单,可以很完美的对道路实时交通进行控制,从而达到当初预定的目标
4.2交通灯系统开发步骤
第一步:
了解单片机STC12C5A60S2各部分的结构构造及其工作原理,对该单片机的工作流程作深入分析,了解各输出输入口的工作电平,工作状态,为下一步的编程设计打好基础;
第二步:
分析课程设计要求,掌握道路路口交通灯的实时要求,具体分析每一个方向上不同时刻对应的不同灯颜色的变化;
第三步:
根据课程设计要求及单片机STC12C5A60S2工作原理编写程序,达到课程设计要求;
第四步:
将程序编写完成编译无误后烧录至单片机芯片中,然后根据设计要求在后期进行程序调试,以达到最佳要求现实效果。
5、交通灯课题设计
5.1总体设计
设计要求如下:
1、设计一交通灯控制系统,其结构如图2-1所示,工作方式满足上述要求;
2、主干道和次干道的通行时间及黄灯点亮的时间可以手动设置;
3、在没有手动设置通行时间时,系统自动按表2-1的模式进行工作;
4、当有紧急情况时,通过按下紧急通行键,使交通信号灯现实紧急状况。
应用系统的要求:
1、接通电源时或系统复位后,系统按程序给定的时间工作,即南北向通行60秒,
东西向通行30秒,黄灯亮4秒,工作模式如表2-1所示。
首先南北向通行,然后东西向通行,如此循环。
2、通行时间的设置:
当需要更改主、次干道的通行时间时,可以用“设置键、增加键、减少键”进行设置。
第一次按“设置键”时,南北向的绿灯亮,南北向的数码管显示当前南北向的通行时间,并且按每秒3次的频率闪烁(每秒钟亮3次暗3次),其余的信号指示灯和东西向的数码管熄灭,此时可以用“增加键”和“减少键”来改变南北向的通行时间。
按一次“增加键”或“减少键”,数码管的显示时间增加1秒或减小1秒,长按“增加键”或“减少键”(按
下的时间超过1秒钟以上),则数码管显示的时间按每秒钟增加或减少10的速度快速变
化。
第二次按“设置键”时,南北向的黄灯亮,南北向的数码管显示当前南北向黄灯的点亮时间,并且按每秒3次的频率闪烁(每秒钟亮3次暗3次),其余的信号指示灯和东西向的数码管熄灭,此时可以用“增加键”和“减少键”来改变南北向黄灯的点亮时间。
第三次按“设置键”时,东西向的绿灯亮,东西向的数码管显示当前东西向的通行时间,并且按每秒3次的频率闪烁,此时可以用“增加键”和“减少键”来改变东西向的通行时间。
第四次按“设置键”时,东西向的黄灯亮,东西向的数码管显示当前东西向黄灯的点亮时间,并且按每秒3次的频率闪烁,此时可以用“增加键”和“减少键”来改变东西向黄灯的点亮时间。
表5-1设置键的功能
按“设
置键”
的次数
第一次
第二次
第三次
第四次
第五次
调整
内容
南北向的
绿灯点亮时间
南北向的黄 东西向的绿 东西向的黄
灯点亮时间 灯点亮时间 灯点亮时间
正
常
调整
范围
0-99s
0-9s
0-99s
0-9s
第五次按“设置键”时,系统退出设置状态,回到交通信号灯状态,并且南北向先通行,东西向后通行。
“设置键”的功能如表5-1所示。
软件设计:
1)系统资源分配:
为了便于程序的设计、阅读及修改,需要先对系统的存储器资源进
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- 基于 STC12C5A60S2 单片机 交通 信号灯 课程设计
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