單片機(jī)課程設(shè)計(jì)交通燈

1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)（論文）摘 要隨著各種交通工具的發(fā)展和交通指揮的需要，第一盞名副其實(shí)的三色燈(紅、黃、綠三種標(biāo)志)于1918年誕生。它是三色圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號(hào)街的一座高塔上，由于它的誕生，使城市交通大為改善。中國(guó)最早的馬路紅綠燈，是于1928年出現(xiàn)在上海的英租界。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各種交通工具都迅速發(fā)展。所以交通在人們的日常生活中占有重要的地位，隨著人們社會(huì)活動(dòng)的日益頻繁，這點(diǎn)更是體現(xiàn)的淋漓盡致。交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。單片機(jī)自問(wèn)世以來(lái)，性能不斷提高和完善，其資源又能滿足很多場(chǎng)合的應(yīng)用，加之單片機(jī)具有集成

2、度高、功能強(qiáng)、速度快、體積小、功耗低、使用方便、性能可靠、價(jià)格低廉，其易于產(chǎn)品化、抗干擾能力強(qiáng)、可在各種惡劣環(huán)境下可靠的工作等特點(diǎn)。特別是它強(qiáng)大的面向控制能力，使它在工業(yè)控制領(lǐng)域，智能儀表、外設(shè)控制、家用電器、機(jī)器人、軍事裝置等方面得到了廣泛的應(yīng)用。本系統(tǒng)采用單片機(jī)at89c51為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器，系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展強(qiáng)、實(shí)用性高。本設(shè)計(jì)就是采用單片機(jī)模擬十字路口交通燈的各種狀態(tài)顯示以及倒計(jì)時(shí)時(shí)間。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)由單片機(jī)i/o口擴(kuò)展系統(tǒng)、交通燈狀態(tài)顯示系統(tǒng)、led數(shù)碼顯示系統(tǒng)等幾大部分組成。系統(tǒng)除基本的交通燈功能外，還具有倒計(jì)時(shí)、緊急情況處理等功能，較好的模擬實(shí)現(xiàn)了十字路口可能出

3、現(xiàn)的狀況。本系統(tǒng)采用單片機(jī)c語(yǔ)言編寫，主要編寫了主程序，led數(shù)碼管顯示程序等?？傮w上完成了軟件的編寫。關(guān)鍵詞：交通燈，控制，at89c51，倒計(jì)時(shí)顯示目 錄摘 要i目 錄ii第1章 緒 論1第2章 設(shè)計(jì)內(nèi)容22.1設(shè)計(jì)目的22.2設(shè)計(jì)要求22.3設(shè)計(jì)思想22.4實(shí)現(xiàn)功能2第3章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案43.1十字路口的交通燈分布示意圖43.2 led燈顯示原理43.3系統(tǒng)硬件接線圖5第4章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)64.1狀態(tài)地址分配64.2延時(shí)程序模塊的設(shè)計(jì)64.3程序流程圖7第5章 軟件仿真8第六章 心得體會(huì)10參考文獻(xiàn)13附 錄14系統(tǒng)程序：14實(shí)驗(yàn)元器件：15單片機(jī)課程設(shè)計(jì)（論文）第1章 緒 論從最早的手

4、牽皮帶到20世紀(jì)50年代的電氣控制，從采用計(jì)算機(jī)控制到現(xiàn)代化的電子定時(shí)監(jiān)控，交通信號(hào)燈在科學(xué)化、自動(dòng)化上不斷地更新、發(fā)展和完善。近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。由于近年來(lái)各大城市交通事故的增多、在交通事故中傷亡人員不斷增加，解決交通事故成了廣大人民和大眾關(guān)注的焦點(diǎn)，所以我特意選擇了交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)。交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行

5、能力，減少交通事故有明顯效果。交通信號(hào)燈在大多數(shù)城市得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的交通信號(hào)燈控制一般采用了電子線路和繼電器控制，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性低，故障率高。本次設(shè)計(jì)是基于at89c51單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)，東西南北的通行時(shí)間可調(diào)，倒計(jì)時(shí)顯示通行時(shí)間燈功能，該系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)周期短、可靠性高、維護(hù)方便、使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。第2章 設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1設(shè)計(jì)目的（1）掌握交通燈的控制原理，并能運(yùn)用c語(yǔ)言編寫程序，對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)一步深入了解。（2）為解決近年來(lái)各大城市交通事故的增多、在交通事故中傷亡人員不斷增加問(wèn)題，并且疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，設(shè)計(jì)一款實(shí)用性高、操作簡(jiǎn)單的交通燈。（3）通過(guò)交通燈模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

6、可以進(jìn)一步認(rèn)識(shí)單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的重要性。在完成理論學(xué)習(xí)和必要的實(shí)驗(yàn)后，掌握了單片機(jī)的基本原理和各種基本功能的應(yīng)用，但對(duì)單片機(jī)的硬件實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)和單片機(jī)完整的用戶程序設(shè)計(jì)還不清楚，實(shí)際動(dòng)手能力不夠，所以進(jìn)行一次課程設(shè)計(jì)。2.2設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)能夠控制十二盞交通信號(hào)燈的模擬系統(tǒng)。利用單片機(jī)的定時(shí)器定時(shí)，令十字路口的紅綠燈交替點(diǎn)亮和熄滅，并用led燈顯示倒計(jì)時(shí)間，并通過(guò)單片機(jī)p1口控制交通燈（紅黃綠三色lcd）的替換。2.3設(shè)計(jì)思想在該交通燈控制系統(tǒng)中，東西南北四個(gè)方向各有紅黃綠三種顏色的指示燈各一盞，共計(jì)12盞指示燈，用以來(lái)指揮車輛和行人安全通行。當(dāng)紅色指示燈亮的時(shí)候表示禁止該方向的車輛和行人通

7、行，當(dāng)綠色指示燈亮的時(shí)候表示允許該方向的車輛和行人通行，當(dāng)黃色指示燈亮的時(shí)候提示人們紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。并且黃燈燃亮?xí)r為東西南北兩干道的公共停車時(shí)間。為了達(dá)到上述設(shè)計(jì)要求，可以用一片at89c51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。用at89c51的p0口(p1.0p1.5)分別接上垂直兩個(gè)道口的6盞信號(hào)燈；用led燈顯示倒計(jì)時(shí)間。具體設(shè)計(jì)思路如下：收集并整理資料，硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)，proteus仿真，設(shè)計(jì)體會(huì)與總結(jié)。2.4實(shí)現(xiàn)功能功能如下：1）南北方向（主干道）車道和東西方向（支干道）車道兩條交叉道路上的車輛交替運(yùn)行，主干道每次通行時(shí)間都設(shè)為37秒、支干道每次通行間為37秒，時(shí)間可設(shè)置修改。2）在綠燈轉(zhuǎn)為紅燈

8、時(shí)，要求黃燈先亮3秒鐘，才能變換運(yùn)行車道；3）東西方向、南北方向車道除了有紅、黃、綠燈指示外，每一種燈亮的時(shí)間都用顯示器進(jìn)行顯示（采用倒計(jì)時(shí)的方法）。4）一道有車而另一道無(wú)車（實(shí)驗(yàn)時(shí)用開(kāi)關(guān) k0 和 k1 控制），交通燈控制系統(tǒng)能立即讓有車道放行。 5）有緊急車輛要求通過(guò)時(shí)，系統(tǒng)要能禁止普通車輛通行，a、b道均為紅燈，緊急車由k0k1 開(kāi)關(guān)模擬。 第3章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案3.1十字路口的交通燈分布示意圖十字路口的交通燈分布示意圖如圖3-1所示，將這12個(gè)交通燈進(jìn)行編號(hào)。圖3-1 十字路口交通燈分布示意圖這12個(gè)交通燈共有四個(gè)狀態(tài)：狀態(tài)1（s1）：南北綠燈（3、9）亮，東西紅燈（4、10）亮狀態(tài)2（

9、s2）：南北黃燈（2、8）亮，東西仍為紅燈（4、10）亮狀態(tài)3（s3）：南北紅燈（1、7）亮，東西綠燈（6、12）亮狀態(tài)4（s4）：東西黃燈（5、11）亮，南北仍為紅燈（1、7）亮3.2 led燈顯示原理led顯示的特點(diǎn)是每個(gè)數(shù)碼管必須接一個(gè)7位鎖存器用來(lái)鎖存待顯示的字型碼。送入一次字型碼顯示自行一直保持，直到送入新字型碼為止。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是占用cpu時(shí)間少，顯示便于監(jiān)測(cè)和控制。交通燈用以實(shí)現(xiàn)對(duì)主支路的控制，紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”，黃燈是警告信號(hào)。南北通行，東西禁止時(shí)利用定時(shí)器中斷倒計(jì)時(shí)37s；東西通行，南北禁止時(shí)利用定時(shí)器中斷倒計(jì)時(shí)37s。中間黃燈各3秒。3.3系統(tǒng)硬件接線

10、圖圖3-2硬件接線圖第4章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1狀態(tài)地址分配狀態(tài)地址分配如表4-1所示：表4-1p1.0p1.1p1.2p1.3p1.4p1.5p1.6p1.7燈閃亮情況10000111南北綠東西紅01000111南北黃東西紅00110011南北紅東西綠00101011南北紅東西黃led顯示器中發(fā)光二極管采用共陰極接法時(shí)，其十六進(jìn)制數(shù)的字形代碼見(jiàn)表4-2所示：表4-2 十六進(jìn)制數(shù)字型代碼表字型共陰極代碼字型共陰極代碼03fh67dh106h707h25bh87fh34fh96fh466h56dh4.2延時(shí)程序模塊的設(shè)計(jì) 延遲程序塊是要生成一定的是時(shí)間延時(shí)，這在數(shù)碼管顯示模塊中會(huì)用到延遲程序，以滿

11、足倒計(jì)時(shí)的效果。程序如下：void delayms(unsigned int ms)unsigned char i;while(ms-)for(i=0;i<=120;i+);4.3程序流程圖初始化yyn南北綠東西紅t<3st<3s南北綠東西紅t<37s南北黃東西紅ny南北紅東西綠南北黃東西綠t<37snny第5章 軟件仿真在proteus軟件仿真之前必須在proteus里面畫出硬件的外部接線圖，接下來(lái)裝入程序，然后組建生成hex文件，接下來(lái)就可以運(yùn)行仿真了。其初始狀態(tài)時(shí)的圖形如圖5-1所示南北方向亮綠燈37秒，東西方向亮紅燈：圖5-1南北通行東西停止如下所示南北方

12、向亮黃燈3秒，東西方向亮紅燈：圖5-2南北黃燈東西紅燈如下所示東西方向亮綠燈37秒，南北方向亮紅燈：圖5-3東西通行南北停止如下所示東西方向黃紅燈33秒，南北方向亮紅燈：圖5-4東西黃南北紅燈 第六章 心得體會(huì)經(jīng)過(guò)一周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，經(jīng)歷了很多也學(xué)會(huì)了很多。本次做的是關(guān)于交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，雖說(shuō)交通燈在我們?nèi)粘Ｉ钪泻芷毡榈拇嬖?，我們?duì)它似乎也很熟悉，但是等到做這個(gè)課設(shè)的時(shí)候，我才發(fā)現(xiàn)其實(shí)不是這樣的。剛開(kāi)始實(shí)在不知道從何下手，通過(guò)認(rèn)真查閱資料，整個(gè)設(shè)計(jì)就開(kāi)始有了頭緒。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)了一些問(wèn)題，但都是常見(jiàn)的小問(wèn)題，如：代碼中雙引號(hào)的使用并不是在英語(yǔ)書寫狀態(tài)下，輸入字母出錯(cuò)等，在調(diào)試時(shí)出現(xiàn)異

13、常，不過(guò)這些都是經(jīng)常性錯(cuò)誤，經(jīng)過(guò)調(diào)試修改都一一解決，程序順利完成，并實(shí)現(xiàn)了其功能。綜合課程設(shè)計(jì)讓我把以前學(xué)習(xí)到的知識(shí)得到鞏固和進(jìn)一步的提高認(rèn)識(shí)，對(duì)已有知識(shí)有了更進(jìn)一步的理解和認(rèn)識(shí)。在此，由于自身能力有限，在課程設(shè)計(jì)中碰到了很多的問(wèn)題，但通過(guò)查閱相關(guān)書籍、資料以及和周圍同學(xué)交流后都得以一一解決。當(dāng)然，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我也發(fā)現(xiàn)了自身的很多不足之處，在以后的學(xué)習(xí)中，我會(huì)不斷的完善自我，不斷進(jìn)取，能使自己在單片機(jī)編程這方面有一個(gè)大的發(fā)展。在此次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我把單片機(jī)的理論知識(shí)用于實(shí)踐中，使理論與實(shí)踐相結(jié)合，使我的理論知識(shí)的到了鞏固，在查資料翻閱資料的過(guò)程中也豐富了我的知識(shí)跟閱歷。兩周的單片機(jī)課程

14、設(shè)計(jì)收獲到了很多，從一開(kāi)始的什么都不懂，到后來(lái)了解其中的原理。失敗了無(wú)數(shù)次，但也在失敗中總結(jié)了很多經(jīng)驗(yàn)，尤其是在無(wú)數(shù)次失敗后得到成功后的喜悅感與成就感是無(wú)可代替的。在以后的學(xué)習(xí)中，我會(huì)不斷的完善自我，不斷進(jìn)取，能使自己在單片機(jī)編程這方面有一個(gè)大的發(fā)展。再次感 謝老師的輔導(dǎo)以及同學(xué)的幫助，是他們讓我有了一個(gè)更好的認(rèn)識(shí)，無(wú)論是學(xué)習(xí)還是生活，生活是實(shí)在的，要踏實(shí)走路。課程設(shè)計(jì)時(shí)間雖然很短，但我學(xué)習(xí)了很多的東西，使我眼界打開(kāi)，感受頗深。 雖然設(shè)計(jì)仿真調(diào)試的過(guò)程很艱辛，但結(jié)果還是好的，看到仿真結(jié)果出來(lái)，看到交通燈的循環(huán)閃爍，心情頓時(shí)好起來(lái)，調(diào)試過(guò)程講解要一絲不茍的去聽(tīng)去想，因?yàn)橹挥卸济靼琢?，做起設(shè)計(jì)就會(huì)

15、事半功倍，如果沒(méi)弄明白，就迷迷糊糊的去選題目做設(shè)計(jì)，到頭來(lái)一點(diǎn)收獲也沒(méi)有。最后，要重視程序的模塊化，修改的方便，也要注重程序的調(diào)試，掌握其方法。在這次難得的課程設(shè)計(jì)過(guò)程中我鍛煉了自己的思考能力和動(dòng)手能力。通過(guò)題目選擇和設(shè)計(jì)電路的過(guò)程中，加強(qiáng)了我思考問(wèn)題的完整性和實(shí)際生活聯(lián)系的可行性。在方案設(shè)計(jì)選擇和芯片的選擇上，培養(yǎng)了我們綜合應(yīng)用單片機(jī)的能力,對(duì)單片機(jī)的各個(gè)管腳的功能也有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。還鍛煉我們個(gè)人的查閱技術(shù)資料的能力，動(dòng)手能力，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。并且我們熟練掌握了有關(guān)器件的性能及測(cè)試方法。致 謝回顧起此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，讓我感慨很多，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在這段的日子里，可以

16、說(shuō)是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多書本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。在課程設(shè)計(jì)的研究及整理期間，導(dǎo)師給了我很大的支持和鼓勵(lì)，才使得論文得以順利的完成，在此謹(jǐn)向?qū)煴硎局倚牡母兄x和崇高的敬意。為了這次課程設(shè)計(jì)老師付出了很多，老師們不辭辛苦地為我們解決課程設(shè)計(jì)所遇到的問(wèn)題，還有同學(xué)們的熱心幫助使我順利的完成了這次課程設(shè)計(jì)，在此感謝老師和同學(xué)們的幫助。參考文獻(xiàn)1 蔡美琴等-2版.mcs-51系列單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用.北京：高等教育出版社，2004.1-42 張毅剛，劉杰. mcs-51系列單片機(jī)原理及應(yīng)用.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004.256

17、-2703 蔡美琴，張為民等.mcs-51系列單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用.北京：高等教育出版社，1992.68-964 陳寧，單片機(jī)技術(shù)項(xiàng)目教程. 南京：南京東南大學(xué)出版社,2008-45李曉林等，單片機(jī)原理與接口技術(shù).北京：電子工業(yè)出版社，2010-12附 錄系統(tǒng)程序：#include<reg51.h>sbit p10=p10;sbit p11=p11;sbit p12=p12;sbit p13=p13;sbit p14=p14;sbit p15=p15;sbit p00=p00;sbit p01=p01;sbit p02=p02;unsigned char tab_seg10=0x3f

18、,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;void delayms(unsigned int ms)unsigned char i;while(ms-)for(i=0;i<=120;i+);main() unsigned char i;ea=1;et0=1;tr0=1;tmod=0x01;while(1)for(i=37;i>0;i-) p2=tab_segi/10; p3=tab_segi%10;p10=1;p11=0;p12=0;p13=0;p14=0;p15=1; delayms(1000);for(i=3;i>0;i-) p2=tab_segi/10; p3=tab_segi%10;p10=0;p11=1;p12=0;p13=0;p14=0;p15=1; delayms(1000);for(i=37;i>0;i-) p2=tab_segi/10; p3=tab_segi%10;p10=0;p11=0;p12=1;p13=1;p14=0;p15=0; delayms(1000); for(i=3;i>0;i-) p2=tab_segi/10; p3=tab_segi%10;p10=0;p11=0;p12=1;p13=0;p14=1;p1