交通灯课程设计报告基于单片机控制的交通灯控制器.doc

单片机原理与应用技术课程设计报告题目：基于单片机控制的交通灯控制器专业班级： 姓名： 时 间： 指导教师： XX年 XX月 XX 日10交通灯课程设计任务书1设计目的与要求设计出一个交通灯的控制器，准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能：（1）显示：东西和南北方向各一组（红、黄、绿）指示灯，按一般交通规则进行循环顺序开通和断开。（2）东西和南北方向分别具备”可急车强通控制” （3）可增加人性化的语音播报管理功能，随时间变化,夜间自动调整循环的时间2设计内容 （1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系；（2）确定元器件及元件参数；（3）进行电路模拟仿真；（4）SCH文件生成与打印输出；3编写设计报告 写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。4答辩 在规定时间内，完成叙述并回答问题。论文结构清晰，层次分明，理论严谨目 录一 引言1二 总体设计方案12.1 设计思路12.1.1 红绿灯端口个数12.1.2 通行时间设计12.1.3 数码管显示设计12.2方案确立12.3 设计方框图，如图1所示：22.4 流程图如图2所示2三 设计原理分析33.1复位电路和震荡电路的设计，如图3所示：33.2 驱动芯片74LS245的管脚分布，及其应用如图4所示：33.3 红绿灯显示电路的设计43.4数码管倒计时设计43.5 强通电路的设计5四 结束语5参考文献6附录一：程序清单7附录二：仿真电路图10基于单片机控制的交通灯控制器班级：电气092班 姓名：孔令林摘要：本系统采用MSC-51系列单片机来设计交通灯控制器，实现了各方向车辆、行人轮流通行的功能，此外还设置人性化倒计时显示。同时还具有南北、东西方向强制通行功能。各方向红绿等由P0口控制，倒计时显示数码管由P1和P2口控制，强通靠中断来实现。系统中用到74LS245用来驱动LED灯和数码管显示。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强、便于维护。关键词：单片机、交通灯、倒计时一 引言十字路口车辆穿梭，行人熙攘，如何才能使交通井然有序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。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。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让正在路口内直行的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。二 总体设计方案2.1 设计思路2.1.1 红绿灯端口个数十字路口共四个方向，其中东西方向与南北方向各自灯亮灭是一致的。所以，采用六位信号控制各方向红、黄、绿灯即可。2.1.2 通行时间设计红绿灯显示时间：以南北向为例，南北方向亮绿灯，东西方向亮红灯，倒计时15s，到0s时，南北方向黄灯开始闪烁，闪烁时间3次，此时东西方向仍然亮红灯；然后，南北向亮红灯，东西方向绿灯，倒计时结束后，南北方向红灯，东西方向黄灯闪烁3次，然后南北方向亮绿灯，东西方向红灯，如此循环运行。2.1.3 数码管显示设计为使倒计时显示代码更简洁直观，倒计时显示采用静态显示，直接由I/O接口输出给对应数码管。2.2方案确立红绿灯、数码管输出采用并口输出，在需要延时时CPU进行空操作延时。各方向红绿灯的亮灭用传送指令给相应端口赋值。数码管显示程序，采用每调用一秒延时程序，为数码管对应端口赋一次值的算法。南北向、东西向强通各使用一个中断，当其中一个中断响应后，CPU执行对应的中断程序，使红绿灯、数码管按程序点亮，然后CPU进行死循环。当需要结束强通时，只需按下复位键，单片机即可从新工作。采用P0口控制东西方向和南北方向的红、黄、绿灯。P1，P2控制数码管的倒计时。东西、南北方向强通靠中断来实现。2.3 设计方框图，如图1所示：单片机复位电路时钟电路强通电路倒计时驱动电路红绿灯驱动电路倒计时显示电路红绿灯显示电路图1 电路方框图方框图电路方框图有单片机、复位电路、时钟电路、强通电路、倒计时驱动电路、倒计时显示电路、红绿灯驱动电路、红绿灯显示电路构成，其各部分的主控与被控关系如电路中箭头所示。2.4 流程图如图2所示YN东西绿灯南北红灯灯延时15s东西黄灯，南北红灯灯延时3s南北绿灯，东西红灯灯延时15s南北黄灯，东西红灯延时3s初始化紧急状态跳出中断紧急过否进入中断图2 流程图三 设计原理分析3.1复位电路和震荡电路的设计，如图3所示：图3 复位电路和震荡电路复位电路采用按键电平复位式复位电路。如复位电路所示，单片机正在工作时，当按下RESET键时，RST端相当于接高电平，从而单片机即可复位。震荡电路使用一个12M晶振和两个30PF电容，配合片内振荡器产生12MHZ片内时钟信号，供单片机正常工作使用。 3.2 驱动芯片74LS245的管脚分布，及其应用如图4所示：图4 74LS245引脚图74ls245是我们常用的芯片，用来驱动led或者其他的设备,用法很简单如上图,他是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。当8051单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。当片选端/CE低电平有效时，DIR=“0”，信号由 B 向 A 传输；（接收）DIR=“1”，信号由 A 向 B 传输；（发送）当/CE为高电平时，A、B均为高阻态。3.3 红绿灯显示电路的设计红绿灯显示电路使用P0口控制，如图5所示，通过一片74LS245驱动芯片进行功率放大，然后送给对应红绿灯，使其按照程序熄灭。74ls245的AB/BA端接高电平，表示数据由A端向B端输送。发光管的公共端进过一分压二极管接到VCC，因此为低电平有效。在设计方案中提到，南向和北向，东向和西向的红绿灯显示一致，所以南向和北向，东向和西向的红绿灯应接到相同的I/O口，在本电路中，南向和北向，东向和西向的红绿灯相串联。其中，P0.0、P0.1、P0.2输出控制南北向的灯，P0.4、P0.5、P0.6输出控制东西方向的灯。图5 红绿灯显示电路在程序中，给相应的端口输出相应的二进制代码就可控制红绿灯的亮灭，具体的控制如图6所示：状态东西方向南北方向P1口输出黄绿红黄绿红二进制十六进制1灭亮灭灭灭亮0010000121H2亮灭灭灭灭亮0100000141H3灭灭灭灭灭亮0000000101H4灭灭亮灭亮灭0001001012H5灭灭亮亮灭灭0001010014H6灭灭亮灭灭灭0001000010H图6 交通灯的顺序和对应的二进制码3.4数码管倒计时设计数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示），按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，通过AT89C51型号单片机，由P1和P2两组I/O引脚分别控制两个数码管，从而显示出我们要的数字，本设计采用静态显示方式。3.5 强通电路的设计如图7所示，INT0（南北强通），INT1(东西强通)分别接一开关按钮到地，当按下其总某一开关时，向CPU发出中断请求，CPU转而执行相对应的中断程序，从而实现强制通行。在强通结束后，只需按下RESET键即可复位，单片机从新正常工作。图7 强通电路四 结束语该在这短短的时间内，我收获了很多的东西，这些都是我在学校里的课本上找不到的，现在我们已经是大三了，马上就要踏入社会，这些实践性的东西对我们来说是至关重要的，它让我们脱离了书生的稚气，增加了对实际应用有了更深入的了解。通过这三周的学习，我感觉有很大的收获：首先，通过学习使自己对课本上的知识可以应用于实际，使的理论与实际相结合，加深自己对课本知识的更好理解，同时实习也段练了我个人的动手能力，能够充分利用图书馆去查阅资料，能够很好的利用进行搜索有用的资料，增加了许多课本以外的知识。能对软件进行比较熟练的操作，能达到学以致用。总之，虽然实习的时间很短，但对我来说，收获是很大的。我会更加珍惜我的学习，并且用实习的心得时时激励自己。参考文献1 李朝青.单片机原理及接口技术.M.北京:北京航空航天大学出版社,20082 肖玲妮.印刷电路板设计教程.M.北京:清华大学出版社,20033 康华光.电子技术基础.M.北京;高等教育出版社,20064 余小平等.电子系统设计.M.北京:北京航空航天大学出版社,20075 邱关源.电路.M.北京:高等教育出版社,2006附录一：程序清单 ORG 0000HAJMP START ORG 0003H AJMP EXT0 ORG 0013H AJMP EXT1START: MOV SP,#60H SETB IT0 SETB IT1 SETB EX0 SETB EX1 SETB EA MAIN: MOV P0,#00100001B LCALL JISHIMOV R2,#3 AXHS: MOV P0,#01000001B LCALL YS500M MOV P0,#00000001B LCALL YS500M DJNZ R2,AXHS MOV P0,#00010010B LCALL JISHI MOV R2,#3 BXHS: MOV P0,#00010100B LCALL YS500M MOV P0,#00010000B LCALL YS500M DJNZ R2,BXHS AJMP MAINJISHI: MOV R2,#15LOOP1: MOV A,R2 MOV B,#10DIV AB MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P1,A MOV A,BMOVC A,A+DPTRMOV P2,A MOV R7,#20LOOP2: MOV TMOD,#01H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0HSETB TR0 JNB TF0,$ CLR TF0 DJNZ R7,LOOP2 DEC R2 CJNE R2,#0FFH,LOOP1 RET TABLE: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H DB 99H,92H,82H,0F8H DB 80H,90H,88H,83H DB 0C6H,0A1H,86H,8EHEXT0: MOV P0,#00100001B; JNB P3.2 , $; JNB P3.2 , $; RETIEXT1 : MOV P0,#00010010B ; JN