51單片機(jī)交通燈(四個(gè)方向)word格式設(shè)計(jì)報(bào)告與源碼下載

ID:300058 · 發(fā)表于 2018-3-31 19:42

《微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)》

課程設(shè)計(jì)

題目名稱：基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化

班級(jí)：15級(jí)1班

姓名：趙*

學(xué)號(hào)：201*58

指導(dǎo)教師：辛*平

青島理工大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

課程名稱：微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

設(shè)計(jì)題目：基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)要求：

可用紅、黃、綠三種顏色發(fā)光二極管和兩位LED數(shù)碼管模擬交通燈的變化規(guī)律：

首先，東西路口紅燈亮，同時(shí)開(kāi)始60秒倒計(jì)時(shí)；
南北路口“直行”綠燈亮，同時(shí)開(kāi)始40秒倒計(jì)時(shí)，南北人行道綠燈亮。當(dāng)南北路口倒計(jì)時(shí)至4秒時(shí)，黃燈開(kāi)始閃爍，南北人行道紅燈亮；倒計(jì)時(shí)至0秒時(shí)，直行燈變紅，左轉(zhuǎn)綠燈亮，同時(shí)開(kāi)始20秒倒計(jì)時(shí)。當(dāng)20秒倒計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，南北路口紅燈亮，開(kāi)始60秒倒計(jì)時(shí)；
東西路口直行綠燈亮，開(kāi)始40秒倒計(jì)時(shí)，東西人行道綠燈亮；按照上述變化規(guī)律依次循環(huán)。

硬件設(shè)計(jì)：

最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 51單片機(jī)為本設(shè)計(jì)的控制器，包括外擴(kuò)ROM、RAM（其大小由設(shè)計(jì)者自己設(shè)計(jì)），系統(tǒng)時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等構(gòu)成的最小系統(tǒng)；
接口電路的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)者擴(kuò)展一個(gè)并行接口〔8155〕；
鍵盤(pán)設(shè)計(jì)：由設(shè)計(jì)者根據(jù)需要設(shè)計(jì)鍵盤(pán)的數(shù)量
顯示設(shè)計(jì)：采用LED數(shù)碼管顯示時(shí)間，顯示電路根據(jù)顯示的內(nèi)容設(shè)計(jì)；采用三種顏色（紅、黃、綠）的發(fā)光二極管模擬交通燈；有開(kāi)機(jī)顯示狀態(tài)（如顯示888888）；
在完成基本設(shè)計(jì)功能的基礎(chǔ)上可以另加其他功能。

軟件設(shè)計(jì)：

1）主程序設(shè)計(jì)

2）各功能子程序設(shè)計(jì)

其他要求：

每位同學(xué)獨(dú)立完成本設(shè)計(jì)。
依據(jù)題目要求，提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。
設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路原理圖。
調(diào)試系統(tǒng)硬件電路、功能程序。
編制課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)并裝訂成冊(cè)，報(bào)告書(shū)內(nèi)容（按順序）

（1）報(bào)告書(shū)封面

（2）課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

（3）系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的提出、分析

（4）系統(tǒng)中典型電路的分析

（5）系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖

（6）系統(tǒng)電路原理圖

（7）源程序

（8）課設(shè)字?jǐn)?shù)不少于3000字

成績(jī)
評(píng)語(yǔ)：

基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：

當(dāng)你路過(guò)一個(gè)十字路口時(shí)，你是否注意到各個(gè)方向車輛和信任有條不紊的通過(guò)十字路口。這樣井然有序的情景靠什么來(lái)實(shí)現(xiàn)呢？靠的是交通燈控制系統(tǒng)。在論文中我使用STC89C51作為主控單元。通過(guò)單片機(jī)芯片的P1口和P2口分別控制東西方向和南北方向紅黃綠燈的點(diǎn)亮。通過(guò)單片機(jī)芯片STC89C51的RXD和TXD控制數(shù)碼管的顯示時(shí)間。采用發(fā)光二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)交通燈的點(diǎn)亮，由數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)時(shí)間的顯示。該系統(tǒng)不僅僅具有交通等的基本功能還有倒計(jì)時(shí)，還可以通過(guò)按鍵在緊急事件中四個(gè)方向都設(shè)置為紅燈緊急模式。當(dāng)然也可以通過(guò)按鍵來(lái)設(shè)置倒計(jì)時(shí)時(shí)間，使系統(tǒng)更加符合實(shí)際交通情況。

我設(shè)計(jì)的交通燈控制系統(tǒng)可以較好的模擬十字路口出現(xiàn)的交通狀況，使行人和車輛能有序的通行。

關(guān)鍵詞：交通控制系統(tǒng) 單片機(jī) AT89C51 數(shù)碼管按鍵 LED

內(nèi)容

1系統(tǒng)方案論證

1.1設(shè)計(jì)方案

方案一：控制系統(tǒng)主要控制東西方向和南北方向交通狀況，系統(tǒng)以單片機(jī)芯片STC89C51為主控單元，通過(guò)控制三種顏色LED燈的亮滅來(lái)指導(dǎo)個(gè)車道通行，上電時(shí)復(fù)位系統(tǒng)使系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)�？傮w框圖如下：（見(jiàn)51hei附件）

1.2功能概述

在東西方向和南北方向的十字路口分別設(shè)立紅黃綠交通指示燈，用數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示。正常情況下兩個(gè)主干線上的紅黃綠燈進(jìn)行交換。紅燈亮表示禁止通行，綠燈亮表示可以通行，每次綠燈變紅燈之前，黃燈亮五秒，方便那些未能及時(shí)通過(guò)十字路口的車輛能繼續(xù)通過(guò)。十字路口設(shè)立數(shù)碼管有倒計(jì)時(shí)功能，方便人們直關(guān)把握通過(guò)時(shí)間。本設(shè)計(jì)也考慮緊急情況，當(dāng)按下緊急模式按鍵后，四個(gè)方向紅燈都會(huì)常亮。對(duì)于夜晚車輛比較少，本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了夜晚模式，按下按鍵后四個(gè)方向黃燈會(huì)常亮。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的組成

2.1.1 ATC89C51芯片

選用的ATC89C51與同系列AT89C51在功能上有明顯的提高，最突出的是可以實(shí)現(xiàn)在線編程。用于系統(tǒng)的總控制。其主要功能列舉如下：

為一般控制應(yīng)用的8位單片機(jī)
內(nèi)部具有時(shí)鐘振蕩器
內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ROM）位4KB
內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）為128B
外部程序存儲(chǔ)器可擴(kuò)充至64KB
外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可擴(kuò)充至64KB
32條雙向輸入線，且每條均可以單獨(dú)做I/O的控制
5個(gè)中斷源
2組獨(dú)立的16位定時(shí)器
1個(gè)全雙工串行通信端口
單片機(jī)芯片提供位邏輯運(yùn)算指令

單片機(jī)引腳圖如下：

2.1.2交通燈控制系統(tǒng)構(gòu)成

芯片ATC89C51一片，2段共陰極數(shù)碼管四個(gè)，紅黃綠發(fā)光二極管各四個(gè)，電阻若干，晶振一個(gè)，電容若干，按鍵若干。

交通燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖：（見(jiàn)51黑附件）

系統(tǒng)各部分工作原理：采用單片機(jī)的I/O口P0口通過(guò)上拉電阻和交通燈相連接，P3.0、P3.1口接到數(shù)碼管控制位上，控制數(shù)碼管的顯示，程序放在ATC89C51單片機(jī)的ROM中來(lái)設(shè)置初始時(shí)間，在十字路口的四組紅、黃、綠交通燈中，由單片機(jī)的P1.5—P1.7、P1.0—P1.2、P2.5—P2.7、P2.0—P2.2分別控制東西南北方向的三色燈。由于交通燈為發(fā)光二極管并且陽(yáng)極通過(guò)限流電阻與電源正極相連，因此I/O口輸出電平時(shí)，與之相連的指示燈才會(huì)點(diǎn)亮，然后通過(guò)數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)時(shí)間。I/O口輸出高電平時(shí)，相應(yīng)指示燈會(huì)滅。由于ATC89C51本身集成了看門(mén)狗指令，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)看門(mén)狗會(huì)發(fā)出溢出中斷。通過(guò)專用的端口輸出，引起RESET復(fù)位信號(hào)復(fù)位系統(tǒng)。

2.2各單元電路模塊功能

2.2.1時(shí)鐘電路模塊

本時(shí)鐘電路由一個(gè)晶體振蕩器12MHz和兩個(gè)30pF的瓷片電容組成。時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號(hào)，而是需所研究的是指令執(zhí)行中各信號(hào)之

間的相互關(guān)系。單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格的工作。其電路圖所示：

2.2.2復(fù)位電路模塊

電容在上接高電平，電阻在下接低電平，中間為RST。這種復(fù)位電路為高電平復(fù)位。其工作原理是：通電時(shí)，電容兩端相當(dāng)于是短路，于是RST引腳上為高電平，然后電源通過(guò)電容對(duì)電阻充電，RST端電壓慢慢下降，降到一定程度，即為低電平，單片機(jī)開(kāi)始正常工作。其電路如下：

2.2.3信號(hào)燈輸出控制模塊

路口交通燈指示采用紅、黃、綠發(fā)光二極管進(jìn)行提示。其電路如下：

2.2.4時(shí)間顯示電路模塊

本系統(tǒng)使用數(shù)碼管完成倒計(jì)時(shí)顯示功能。以東西方向?yàn)槔�，�?shù)碼管顯示的數(shù)值從綠燈的設(shè)置時(shí)間最大值往下減，每秒鐘減1，一直減到零。然后又從紅燈的設(shè)置時(shí)間最大值往下減，一直減到零。接下來(lái)又顯示綠燈時(shí)間，如此循環(huán)。系統(tǒng)共有4個(gè)兩位LED數(shù)碼管，分別放在模擬交通燈的上方。路口通行剩余時(shí)間采用紅色7段數(shù)碼管顯示，采用共陰極數(shù)碼管，如用單機(jī)IP0口加上拉電阻驅(qū)動(dòng)，P3.0/P3.1口來(lái)控制數(shù)碼管的位。其顯示電路如下：

2.2.5按鍵輸入模塊

由于該系統(tǒng)具有夜間模式，緊急情況模式和交通燈倒計(jì)時(shí)時(shí)間設(shè)定功能，所有需要加上這些功能鍵，如下圖所示：

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.2延時(shí)的設(shè)定

3.2.1 計(jì)數(shù)器初值計(jì)算

定時(shí)器工作時(shí)必須給計(jì)數(shù)器送初值，這個(gè)值是送到TH和TL中的。他是以加法記數(shù)的，并能從全1到全0自動(dòng)產(chǎn)生溢出中斷請(qǐng)求。因此，可以把計(jì)數(shù)器記滿為零所需的計(jì)數(shù)值設(shè)定為C和計(jì)數(shù)初值設(shè)定為T(mén)C可得到如下計(jì)算公式：

TC=M-C

式中，M為計(jì)數(shù)器模值，該值與計(jì)數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式0時(shí)M為

2^13；在方式1時(shí)M的值為2^16；在方式2和3中為2^8。

算法公式：T=（M-TＣ）Ｔ（計(jì)數(shù)）或ＴＣ＝Ｍ－Ｔ／Ｔ（計(jì)數(shù)）

Ｔ（計(jì)數(shù)）是單片機(jī)時(shí)鐘周期Ｔ（ｃｌｋ）的１２倍；ＴＣ為定時(shí)的初值

如果單片機(jī)的主脈沖頻率為Ｔ（ｃｌｋ）１２ＭＨｚ，經(jīng)過(guò)１２分頻

方式０�。裕停粒兀剑玻蓿保常蔽⒚睿剑�.１９２毫秒

方式１　ＴＭＡＸ＝２＾１６＊１微妙＝６５.５３６毫秒

實(shí)現(xiàn)１秒鐘方法：

采用在主程序中設(shè)定一個(gè)初值為２０的軟件計(jì)數(shù)器和使Ｔ１定時(shí)５０毫秒。

這樣每當(dāng)Ｔ１到５０毫秒時(shí)ＣＰＵ就響應(yīng)他的溢出中斷請(qǐng)求，進(jìn)入他的中斷服務(wù)子程序。在中斷服務(wù)子程序中，ＣＰＵ先使軟件計(jì)數(shù)器減１，然后判斷他是否為零。為０表示１秒已到可以返回到輸出時(shí)間顯示程序。

２.２相應(yīng)程序代碼

定時(shí)器需定時(shí)５０毫秒，故Ｔ１工作于方式１。

初值計(jì)算：ＴＣ＝Ｍ－Ｔ／Ｔ（計(jì)數(shù)）＝２＾１６－５０ｍｓ／１ｕｓ＝１５５３６＝３ＣＢ０Ｈ

延時(shí)程序：

ＳＴＡＲＴ：ＭＯＶＴＭＯＤ，＃１０Ｈ；令ＴＯ為定時(shí)器方式１

�。停希� ＴＨ０，＃３ＣＨ；裝入定時(shí)器初值

�。停希� ＴＬ０，＃０Ｂ０Ｈ

�。樱牛裕隆。牛� ；打開(kāi)總中斷

　ＳＥＴＢ�。牛裕� ；開(kāi)Ｔ１中斷

　ＳＥＴＢ�。牛� ；啟動(dòng)Ｔ１計(jì)數(shù)器

�。茫蹋摇　。疲蹋粒牵�

�。茫蹋� 　ＦＬＡＧ３

�。停希帧　。遥�，＃２０Ｈ；軟件計(jì)數(shù)器賦初值

相應(yīng)中斷服務(wù)子程序

�。希遥� ００１ＢＨ

　ＬＪＭＰ�。模樱�

　ＯＲＧ�。埃常埃埃�

ＤＳＤ：ＩＮＣＲ３

　ＭＯＶ�。裕龋埃＃常茫� ；重裝定時(shí)器初值

�。停希帧。裕蹋�，＃Ｂ０Ｈ

�。茫剩危拧。遥�，＃２０，ＦＨ

�。模牛谩。遥�

�。停希帧。遥�，＃００Ｈ

�。疲龋骸。遥牛裕�

程序的軟件延時(shí)：

單片機(jī)的工作頻率為12MHz。機(jī)器周期與主頻有關(guān)，機(jī)器周期是主頻的12倍，所以一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間為12*（1/12M）=1us�？梢灾谰唧w每條指令的周期數(shù)，這樣就可以通過(guò)指令的執(zhí)行條數(shù)來(lái)確定1秒的時(shí)間。

具體的延時(shí)程序分析：

DELY: MOV R4,#80H ;延時(shí)一秒主程序

DE2: LCALL DELAY1

DJNE R4,DE2

RET

DELAY1: MOV R4,#00H ;延時(shí)125us子程序

D1: MOV R5,DL2

DJNE R4,D1

RET

DELAY1為一個(gè)雙重循環(huán)，循環(huán)次數(shù)為256*256=65536次，所以延時(shí)時(shí)間=65536*2=131072us約為125ms。

DELY R4設(shè)置為初值8，主延時(shí)程序循環(huán)8次，所以125ms*8=1s

數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示

用于四個(gè)數(shù)碼管的倒計(jì)時(shí)顯示，代碼如下：

sbit smg1=P3^0; //定義南北方向數(shù)碼管低位

sbit smg2=P3^1; //定義南北方向數(shù)碼管高位

sbit smg1=P3^2; //定義東西方向數(shù)碼管低位

sbit smg2=P3^3; //定義東西方向數(shù)碼管高位

void djsxs()

{

int b1=0,b2=0;

b1=djs/10; //將倒計(jì)時(shí)時(shí)間的高位賦予b1

b2=djs%10; //將倒計(jì)時(shí)時(shí)間的低位賦予b2

P0=table[b1];

smg1=0;

delayms(3);

smg1=1; //顯示b1

P0=table[b2];

smg2=0;

delayms(3);

smg2=1; //顯示b2

P0=table[b1];

smg3=0;

delayms(3);

smg3=1; //顯示b1

P0=table[b2];

smg4=0;

delayms(3);

smg4=1; //顯示b2

仿真電路圖：

實(shí)物：

總結(jié)：
經(jīng)過(guò)我反復(fù)思考及驗(yàn)證，逐漸完善電路以及程序 bug，具體程序及電路圖請(qǐng)?jiān)斠?jiàn)附錄。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，我已掌握老師課堂所述內(nèi)容，并應(yīng)用于實(shí)踐中，在設(shè)計(jì)及過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)自己好多知識(shí)都掌握不扎實(shí)，通過(guò)詢問(wèn)其他同學(xué)，以及查閱資料等，已逐步掌握未扎實(shí)的內(nèi)容，為此，我從心底不免升起一份感激之情，感謝老師為了我們著想，老師謝謝您！

單片機(jī)源程序如下:

#include<reg52.h>
#include<LED.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
uchar time,second,seconde,miao1,miao0;
sbit smg1=P2^5;//低位
sbit smg2=P2^6;//東西高位
sbit smg3=P2^7;//南北高位
uchar code table1[]={0x6f,0x7f,0x07,0x7d,0x6d,0x66,0x4f,0x5b,0x06,0x3f};
uchar code table2[]={0x6d,0x66,0x4f,0x5b,0x06,0x3f};
uchar code table3[]={0x4f,0x5b,0x06,0x3f,0x06,0x3f};
void display(uchar miao1,miao0);
void delay(uint z);
void init();
void LED();
void EW_LED();
void NS_LED();
void main()
{
init();//初始化子程序
while(1)
{
display(miao1,miao0);
LED();
}
}
void delay(uint z)
{
uint x,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);
}
void display(uchar miao1,miao0)
{
smg1=0;
P0=table1[miao0];
delay(3);
smg1=1;
if(seconde<60)
{
smg2=0;
P0=table2[miao1];
delay(3);
smg2=1;
smg3=0;
P0=table3[miao1];
delay(3);
smg3=1;
}
else if(seconde>=60)
{
smg3=0;
P0=table2[miao1];
delay(3);
smg3=1;
smg2=0;
P0=table3[miao1];
delay(3);
smg2=1;
}
}
void init()
{
smg1=0;
smg2=0;
smg3=0;
P0=0xff;
TMOD=0x01;
TH0=0x3c;
TL0=0xb0;
EA=1;
ET0=1;
TCON=0x10;
second=0;
seconde=0;
}
void timer0() interrupt 1
{
TH0=0x3c;
TL0=0xb0;
time++;
if(time==20)
{
time=0;
second++;
seconde++;
}
if(second>=60)
{
second=0;
}
miao0=second%10;
miao1=second/10;
if(seconde>=120)
seconde=0;
}
void LED()
{
if(seconde<60)
{
P1=0x12;//60s內(nèi)東西紅燈亮
NS_LED();
}
else if(seconde>=60)
{
P3=0x12;//60s以上南北紅燈亮
EW_LED();
}
}
void NS_LED()
{
if(seconde<36)
{
P3=0x28;//36s南北綠燈亮
}
else if(seconde>=36&&seconde<40)
{
NSRP=1;
NSGP=0;//人行道綠燈滅，紅燈亮
NSG=0;
NSY=seconde%2;//南北綠燈滅，黃燈閃爍
}
else if(seconde>=40&&seconde<60)
{
P3=0x11;//南北左轉(zhuǎn)燈亮；人行紅燈亮
}
}
void EW_LED()
{
if(seconde>=60&&seconde<96)
{
P1=0x28;//東西綠燈亮
}
else if(seconde>=96&&seconde<100)
{
EWRP=1;
EWGP=0;//人行綠燈滅，紅燈亮
EWG=0;
EWY=seconde%2;//東西綠燈滅，黃燈閃
}
else
{
P1=0x11;//東西左轉(zhuǎn)燈亮，人行紅燈亮；
}
}
……………………
…………限于本文篇幅余下代碼請(qǐng)從51黑下載附件…………

復(fù)制代碼

所有資料51hei提供下載（word格式的設(shè)計(jì)報(bào)告文件）:

交通燈設(shè)計(jì).rar (9.99 MB, 下載次數(shù): 112)

ID:337199 · 發(fā)表于 2018-5-24 12:02

朋友能不能把你pcb的打印圖發(fā)一份給我啊急用

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