單片機交通燈課程設計--基于單片機的交通燈系統(tǒng)的設計

1、<p><b>　　課程設計(論文)</b></p><p>　　題 目 名 稱 基于單片機的交通燈系統(tǒng)的設計 </p><p>　　課 程 名 稱 單片機原理及在電氣測控學科中的應用 </p><p>　　學 生 姓 名 </p><

2、;p>　　學 號 </p><p>　　系 、專 業(yè) 電氣工程系、09電氣測控類 </p><p>　　指 導 教 師 </p><p><b>　　2011年7月1日</b&

3、gt;</p><p>　　課程設計（論文）任務書</p><p>　　注：1．此表由指導教師填寫，經系、教研室審批，指導教師、學生簽字后生效；</p><p>　　2．此表1式3份，學生、指導教師、教研室各1份。</p><p>　　指導教師（簽字）： 學生（簽字）：</p><

4、;p>　　邵陽學院課程設計（論文）評閱表</p><p>　　學生姓名 吳霞 學 號 0941201250 </p><p>　　系 電氣工程系 專業(yè)班級 電本三班

5、 </p><p>　　題目名稱 基于單片機的交通燈系統(tǒng)的設計 </p><p>　　課程名稱 單片機原理及在電氣測控學科中的應用 </p><p><b>　　一、學生自我總結</b></p><p><b>　　二、指導教師評定</b></p><p>　　注：1、本表

6、是學生課程設計（論文）成績評定的依據，裝訂在設計說明書（或論文）的“任務書”頁后面；</p><p>　　2、表中的“評分項目”及“權重”根據各系的考核細則和評分標準確定。</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文將介紹一種基于AT89C51單片機設計的交通燈系統(tǒng)對于交通的控制，12個不同顏色的發(fā)光二極管來模擬東南西

7、北四個方向的交通的，并通過單片機寫入程序，來控制這些燈發(fā)光或者熄滅。</p><p>　　本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機89C51系列單片機設計交通燈控制器，實現(xiàn)了能根據實際車流量通過89C51芯片的P0口設置紅、綠燈燃亮時間的功能；紅綠燈循環(huán)點亮，倒計時剩5秒時黃燈閃爍警示；車輛闖紅燈報警；綠燈時間可檢測車流量并可通過雙位數(shù)碼管顯示。本系統(tǒng)實用性強、操作簡單、擴展功能強。</p><p&g

8、t;　　關鍵字：交通燈；AT89C51單片；發(fā)光二極管；閃爍</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1、引言1</b></p><p><b>　　1.1簡介1</b></p><p>　　2、方案論證與設計2</p>&l

9、t;p>　　3、系統(tǒng)硬件設計3</p><p>　　3.1 AT89C51芯片的介紹3</p><p>　　3.2電路原理圖7</p><p><b>　　3.3仿真8</b></p><p>　　3.4 實物圖11</p><p>　　4.系統(tǒng)的軟件設計12</p>

10、<p>　　5、系統(tǒng)調試與測試結果分析13</p><p>　　5.1 系統(tǒng)調試13</p><p><b>　　總 結14</b></p><p><b>　　參考文獻15</b></p><p><b>　　附 錄16</b></p>

11、<p><b>　　致 謝20</b></p><p><b>　　1、引言</b></p><p><b>　　1.1簡介</b></p><p>　　近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術日益更新。僅單片機方面知識是不夠的，還應根據具體硬件結構軟硬

12、件結合，加以完善。</p><p>　　十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。交通信號燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機89C51系列單片機設計交通燈控制器，實現(xiàn)了能根據實際車流量通過89C51芯片的P0口設置紅、綠燈燃亮時間的功能；紅綠燈循環(huán)點亮，倒計時剩5秒時黃燈閃爍警示；車輛闖紅燈報警；綠燈時間可檢測車流量并可

13、通過雙位數(shù)碼管顯示。本系統(tǒng)實用性強、操作簡單、擴展功能強。</p><p>　　信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國《道路交通和道路標志信號協(xié)定》對各種信號燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉彎和右轉彎，除非另一種標志禁止某一種轉向。左右轉彎車輛都必須讓合法地正在路口內行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是

14、禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時可以進入交叉路口。</p><p><b>　　2、方案論證與設計</b></p><p>　　整個設計以AT89C51單片機為核心，設計硬件如圖</p><p><b>　　圖2.1硬件框圖<

15、;/b></p><p>　　如圖2.1所示，本系統(tǒng)基于AT89C51單片機，振蕩電路的晶振采用12MHz，由控制核心AT89C51單片機、電源、振蕩電路、復位電路、交通燈電路組成。</p><p><b>　　3、系統(tǒng)硬件設計</b></p><p>　　3.1 AT89C51芯片的介紹</p><p><

16、b>　　AT89C51簡介</b></p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件采用A

17、TMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形及引腳排列如圖3.1所示</p><p>　　圖3.1 AT89C51結構圖</p><p>

18、<b>　　主要特性：</b></p><p><b>　　1、P0口</b></p><p>　　P0口有八條端口線，命名為P0.0～P0.7，其中P0.0為低位，P0.7為高位。每條線的結構組成如圖3.2。它由一個輸出鎖存器，兩個三態(tài)緩沖器，輸出驅動電路和輸出控制電路組成。P0口是一個三態(tài)雙向I/O口，它有兩種不同的功能，用于不同的工作環(huán)境。

19、第一個功能是作普通I/O口，另一種是當系統(tǒng)外擴存儲器時，P0口作系統(tǒng)擴展后的數(shù)據總線口和地址總線口分時使用，首先輸出低8位的地址A7～A0，作地址總線；然后輸入或輸出數(shù)據，作數(shù)據總線。</p><p>　　圖3.2 P0口結構圖</p><p><b>　　2、P1口</b></p><p>　　口有八條端口線，命名為P1.0～P1.7，每條線

20、的結構組成如圖3.3。P1口是一個準雙向口，只作普通的I/O口使用，其功能與P0口的第一功能相同。作輸出口使用時，由于其內部有上拉電阻，所以不需外接上拉電阻；作輸入口使用時，必須先向鎖存器寫入“1”，使場效應管T截止，然后才能讀取數(shù)據。</p><p>　　圖3.3 P1口結構圖</p><p><b>　　3、P2口</b></p><p>

21、　　P2口有八條端口線，命名為P2.0～P2.7，每條線的結構如圖3.4所示。P2口也是一個準雙向口，它有兩種使用功能：一種是當系統(tǒng)不擴展外部存儲器時，作普通I/O口使用，其功能和原理與P0口第一功能相同，只是作為輸出口時不需外接上拉電阻；另一種是當系統(tǒng)外擴存儲器時，P2口作系統(tǒng)擴展的地址總線口使用，輸出高8位的地址A7～A15，與P0口第二功能輸出的低8位地址相配合，共同訪問外部程序或數(shù)據存儲器(64 KB)。</p>

22、<p>　　圖3.4 P2口結構圖</p><p><b>　　4、P3口</b></p><p>　　P3口有八條端口線，命名為P3.0～P3.7，每條線的結構如圖3.5所示。P3口是一個多用途的準雙向口。第一功能是作普通I/O口使用，其功能和原理與P1口相同。第二功能是作控制和特殊功能口使用，這時八條端口線所定義的功能各不相同，如表3.1所示。</

23、p><p>　　圖3.5 P3口結構圖</p><p>　　表3.1 P3口第二功能表</p><p>　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 </p><p>　　ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，

24、ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲器的選通信

25、號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 </p><p>　　/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VP

26、P）。 </p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 </p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 </p><p><b>　　振蕩器特性: </b></p><p>　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷

27、振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p><b>　　3.2電路原理圖</b></p><p>　　圖3.6 電路原理圖</p><p>　　如圖3.6所示，該電路以AT89C51為模板，P0口

28、為輸出端口，分別連接到對應的交通燈上，然后由程序控制，紅綠等交替點亮25秒，中間黃燈閃爍5次，時間為5秒。</p><p><b>　　3.3仿真</b></p><p>　　3.3.1東西方向通行</p><p>　　圖3.7 東西方向通行</p><p>　　如圖所示，當接通電源時，模擬東西方向通行，東西方向綠燈亮；

29、南北方向紅燈亮。</p><p>　　3.3.2等待南北通行</p><p><b>　　圖3.8 黃燈等待</b></p><p>　　圖3.9 南北方向通行</p><p>　　如圖3.8所示，系統(tǒng)經過25秒后，綠燈熄滅，黃燈開始閃爍。黃燈閃爍5次（5秒）后，如圖3.9所示，南北方向開始通車，通行時間為25秒。<

30、;/p><p>　　3.3.3 等待東西通行</p><p>　　圖3.10 黃燈等待</p><p>　　圖3.11 東西方向通行</p><p>　　如圖3.10所示，系統(tǒng)經過25秒后，綠燈熄滅，黃燈開始閃爍。黃燈閃爍5次（5秒）后，如圖3.11所示，東西方向通車，通行時間為25秒。</p><p><b>

31、　　3.4 實物圖</b></p><p><b>　　圖3.11 實物圖</b></p><p><b>　　4.系統(tǒng)的軟件設計</b></p><p><b>　　圖4.1 程序圖</b></p><p>　　如圖4.1所示：在十字路口的前25秒，東西方通行，綠

32、燈亮，25秒以后，東西方的黃燈開始閃爍，閃爍5次（5秒）后。東西方紅燈亮，南北方向綠燈亮，25秒后，南北方向黃燈閃爍，5秒后，南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮。一個周期完成。</p><p>　　5、系統(tǒng)調試與測試結果分析</p><p><b>　　5.1 系統(tǒng)調試</b></p><p>　　根據系統(tǒng)設計方案，本系統(tǒng)的調試共分為三大部分：硬件

33、調試，軟件調試和軟硬件聯(lián)調。</p><p><b>　　5.2硬件調試</b></p><p>　　對各個模塊的功能進行調試，主要調試各模塊能否實現(xiàn)指定的功能。</p><p><b>　　5.3軟件調試</b></p><p>　　軟件調試采用Keil uVision4軟件，將編好的程序進行調試

34、，主要是檢查語法錯誤。</p><p><b>　　5.4硬件軟件聯(lián)調</b></p><p>　　將調試好的硬件和軟件進行聯(lián)調，主要調試系統(tǒng)的實現(xiàn)功能。</p><p><b>　　總 結</b></p><p>　　本次課程設計是我到目前為止覺得最有意義也是收獲最大的一次實習，可以說是有苦也有甜

35、。身為電氣工程系的學生，設計是我們將來必須的技能。而這次課程設計恰恰給我們提供了一個應用自己所學知識的平臺。</p><p>　　從通過理論設計，到確定具體方案，再到仿真軟件仿真，最后到調試電路、顯示結果。整個過程都需要我充分利用所學的知識進行思考、借鑒?？偟膩碚f，這次課程設計雖然很累，但非常充實。</p><p>　　在這次實習中，正確的思路是很重要的，只要設計思路是正確的，那么才有可能

36、成功。因此我們在設計前必須做好充分的準備，認真查找詳細的資料，為我們設計的成功打下堅實的基礎。</p><p>　　如果說前面的電路的理論設計是多么令人頭痛的事，那么安裝、調試過程則是一個考驗人的耐心的過程，對電路的安裝、分析調試要一步一步來，不能急躁。這次課程設計對以前學過的理論知識起到了很好的回顧作用，同時還彌補了之前對單片機知識的相關漏洞。剛開始，我對課程設計是一無所知，就連按照硬件圖來寫匯編程序，都是一個

37、很大的問題。后來在唐宏偉老師的耐心指導下，我終于知道了如何使用Proteus軟件，以及如何用Word繪圖工具欄來畫流程圖。在設計過程中，遇到了很多疑難點，通過組員的討論， 并在教師指導下，綜合運用所學知識，最終完成基于單片機的交通燈的設計。</p><p>　　雖然這次課程設計過程中我們遇到了很多問題，比如說程序、流程圖以及Proteus的仿真，我們還不能如魚得水，還不是很熟練，經常熬夜對程序進行修改和仿真調試，

38、但是我仍然非常感謝有這么一個機會，老師的耐心指導也讓我們懂得了不少知識。</p><p>　　總體來說，這次課程設計讓我受益匪淺。在摸索改如何設計電路使之實現(xiàn)所需功能的過程中培養(yǎng)了我的設計思維，增加了實際動手能力，在讓我體會到了設計電路的艱辛的同時，更讓我體會到了成功的喜悅。在這次基于單片機的交通燈系統(tǒng)的設計中，少了兩個LED顯示器，使得這次的設計不能很好的反映計時的功能。</p><p>

39、;<b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]李朝青．單片機原理及接口技術[M]．北京：北京航空航天大學出版社，2006：15-48.</p><p>　　[2] 何立民．單片機實驗與實踐教程[M] ．北京：北京航空航天大學出版社，2004：8-58.</p><p>　　[3]張克農．數(shù)字電子技術基礎[M] ．北京：高等教育出版社

40、，2003：218-251. </p><p>　　[4]胡宴如．模擬電子技術基礎[M] ．北京：高等教育出版社，2004:45-78</p><p>　　[5]邱關源．電路[M] ．北京：高等教育出版社，2006:90-180.</p><p><b>　　附 錄</b></p><p><b>　

41、　源程序：</b></p><p>　　#include"reg52.h"</p><p>　　#define uint unsigned int </p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　sbit hong1=P0^0;</p><p

42、>　　sbit huang1=P0^1;</p><p>　　sbit lu1=P0^2;</p><p>　　sbit hong2=P0^3;</p><p>　　sbit huang2=P0^4;</p><p>　　sbit lu2=P0^5;</p><p>　　void delay_50ms(uint

43、z)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint x,y;</b></p><p>　　for(x=z;x>0;x--)</p><p>　　for(y=5600;y>0;y--);</p><p><b>　　}<

44、;/b></p><p><b>　　void lu()</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　lu1=0;</b></p><p><b>　　hong1=1;</b></p><p>

45、<b>　　lu2=1;</b></p><p><b>　　hong2=0;</b></p><p>　　delay_50ms(450);</p><p><b>　　lu1=1;</b></p><p><b>　　huang1=0;</b></

46、p><p>　　delay_50ms(15);</p><p><b>　　huang1=1;</b></p><p>　　delay_50ms(15);</p><p><b>　　huang1=0;</b></p><p>　　delay_50ms(15);</p>

47、;<p><b>　　huang1=1;</b></p><p>　　delay_50ms(15);</p><p><b>　　huang1=0;</b></p><p>　　delay_50ms(15);</p><p><b>　　huang1=1;</b>

48、</p><p>　　delay_50ms(15);</p><p><b>　　huang1=0;</b></p><p>　　delay_50ms(15);</p><p><b>　　huang1=1;</b></p><p>　　delay_50ms(15);<

49、/p><p><b>　　huang1=0;</b></p><p>　　delay_50ms(15);</p><p><b>　　huang1=1;</b></p><p>　　delay_50ms(15);</p><p><b>　　}</b><

50、;/p><p>　　void hong()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　lu1=1;</b></p><p><b>　　hong1=0;</b></p><p><b>　　hong2=1;</b&g

51、t;</p><p><b>　　lu2=0;</b></p><p>　　delay_50ms(450);</p><p><b>　　lu2=1;</b></p><p><b>　　huang2=0;</b></p><p>　　delay_50m

52、s(15);</p><p><b>　　huang2=1;</b></p><p>　　delay_50ms(15);</p><p><b>　　huang2=0;</b></p><p>　　delay_50ms(15);</p><p><b>　　huan

53、g2=1;</b></p><p>　　delay_50ms(15);</p><p><b>　　huang2=0;</b></p><p>　　delay_50ms(15);</p><p><b>　　huang2=1;</b></p><p>　　dela

54、y_50ms(15);</p><p><b>　　huang2=0;</b></p><p>　　delay_50ms(15);</p><p><b>　　huang2=1;</b></p><p>　　delay_50ms(15);</p><p><b>　

55、　huang2=0;</b></p><p>　　delay_50ms(15);</p><p><b>　　huang2=1;</b></p><p>　　delay_50ms(15);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void ma

56、in()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　lu();</b></p><p><b>　　h

57、ong();</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本課題在選題及進行過程中得到唐宏偉老師的悉心指導。論文行文過程中，唐老師多次幫助我分析思路，開拓視