單片機(jī)——信號(hào)交通燈說(shuō)明書(shū)

1、裝訂線長(zhǎng) 春 大 學(xué) 課程設(shè)計(jì)紙基于51單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)摘要 近年來(lái)隨著單片機(jī)芯片的發(fā)展，單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越多，單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，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，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)軟硬件結(jié)合，加以完善。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(lái)實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。交通信號(hào)燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用STC89C51單片機(jī)以及單片機(jī)最小系統(tǒng)和三極管驅(qū)動(dòng)電路以及外圍的按鍵和數(shù)碼管顯示等部件，設(shè)計(jì)一個(gè)基于51單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)通過(guò)兩位一體共陰極數(shù)碼管顯示，并能通過(guò)按鍵對(duì)

2、定時(shí)進(jìn)行設(shè)置。本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。設(shè)計(jì)通過(guò)STC89C51單片機(jī)以及單片機(jī)最小系統(tǒng)和74HC245驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管以及外圍的按鍵和數(shù)碼管顯示等部件，數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示時(shí)間。關(guān)鍵詞 單片機(jī)；74HC245；交通信號(hào)燈The traffic light control system based on 51 single chip microcomputerAbstract In recent years, with the development of single-chip microcomputer, single-chip computer application in all f

3、ields, more and more single chip microcomputer often as a core component to use, in real-time detection and automatic control of microcomputer application system, only single chip microcomputer aspects knowledge is not enough, still should according to the specific combination of hardware and softwa

4、re, hardware structure, perfected.Crossroads transports, bustling, bike lanes, pedestrian footbridge humanitarian, in an orderly way. So what to do this in order? Rely on is the automatic command system of traffic lights. A lot of traffic signal lamp control way. This system adopts the STC89C51 micr

5、ocontroller and the single chip microcomputer minimum system and transistor drive circuit and peripheral keys and digital tube display components, such as design a traffic light ? based on 51 single chip microcomputer. Key Words Singlechip；74HC245；Traffic lights目 錄第1章緒論1第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求3第3章系統(tǒng)設(shè)計(jì)43.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框

6、圖43.2 各模塊原理說(shuō)明43.2.1 最小系統(tǒng)STC89C51模塊43.2.2 74HC245芯片模塊53.2.3 顯示模塊功能63.2.4 控制按鈕模塊63.3 系統(tǒng)總原理圖說(shuō)明73.4 系統(tǒng)的操作說(shuō)明73.5 系統(tǒng)操作注意事項(xiàng)7參考文獻(xiàn)8附錄10附錄一.電路總原理圖10附錄二.源程序11III裝訂線長(zhǎng) 春 大 學(xué) 課程設(shè)計(jì)紙第1章 緒論單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展從而導(dǎo)致了汽車數(shù)量的猛增，大中型城市的城市交通，正面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，從而導(dǎo)致交通問(wèn)題日益嚴(yán)重，其主要表

7、現(xiàn)如下：交通事故頻發(fā)，對(duì)人類生命安全造成極大威脅；交通擁堵嚴(yán)重，導(dǎo)致出行時(shí)間增加，能源消耗加大；空氣污染和噪聲污染程度日益加深等。日常的交通堵塞成為人們司空見(jiàn)慣而又不得不忍受的問(wèn)題，在這種背景下，結(jié)合我國(guó)城市道路交通的實(shí)際情況，開(kāi)發(fā)出真正適合我們自身特點(diǎn)的智能信號(hào)燈控制系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前的主要任務(wù)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，利用單片機(jī)技術(shù)對(duì)交通燈進(jìn)行智能化管理，已成為目前廣泛采用的方法。第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 1.用單片機(jī)STC89C51設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈系統(tǒng)，并用數(shù)碼管顯示時(shí)間，LED指示通行。2、用74HC245來(lái)驅(qū)動(dòng)4個(gè)數(shù)碼管，使數(shù)碼管在白天也能清晰可見(jiàn)。3.按鍵功能：黃燈常亮（深夜模式）、禁行（緊急

8、模式）、東西通行、南北通行、確定、時(shí)間加、時(shí)間減、切換。4.用12MHz的晶振頻率產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。5.使用共陰極八段數(shù)碼管顯示時(shí)間。4.電路供電電源5V。5.初始東西綠燈亮，南北紅燈亮，東西方向通車。 6.延時(shí)25s，東西路口綠燈熄滅，黃燈閃爍3次。 7.黃燈閃爍后，東西路口紅燈亮同時(shí)南北路口綠燈亮，南北方向開(kāi)始通車。8.延時(shí)35s，南北方向綠燈滅，黃燈閃爍3次，然后又切換成東西方向通車，如此重復(fù)。 9.當(dāng)發(fā)生交通意外(中斷產(chǎn)生)時(shí)，全部亮紅燈，進(jìn)行交通事故的處理。當(dāng)事故處理完畢（再次按中斷鍵），重新按上述方式工作。 10.當(dāng)南北路口的流量大時(shí)，可以增加南

9、北路口亮綠燈的時(shí)間，當(dāng)東西路口的流量大時(shí)，可以增加?xùn)|西路口亮綠燈的時(shí)間，結(jié)束后調(diào)回正常狀態(tài)。第3章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖 STC89C51單片機(jī)紅黃綠信號(hào)燈8段LED數(shù)碼管復(fù)位電路最小系統(tǒng)外圍接口按鍵控制驅(qū)動(dòng)顯示 單片機(jī) 圖3-1系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖3.2 各模塊原理說(shuō)明3.2.1 最小系統(tǒng)STC89C51模塊STC89C51是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用STC公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Fl

10、ash存儲(chǔ)單元，STC89C51單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。STC89C51主要管腳說(shuō)明：VCC（40腳）：供電電壓 GND（20腳）：接地 RST：復(fù)位輸入。/EA/VPP(31腳)：當(dāng)/EA為低電平時(shí)，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，只選用片外存儲(chǔ)器，外部程序存儲(chǔ)器地址為：0000H-FFFFH。反之當(dāng)單片機(jī)上電或復(fù)位后選用片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。XTAL1（19腳）：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2(18腳)：來(lái)自反向振蕩器的輸出。單片機(jī)最小系統(tǒng)采用5V電源供電，利用晶振電路給單片機(jī)工作運(yùn)行提供脈沖。圖3-2 最小系統(tǒng)3.2.2 74HC245芯片模塊 74HC245是一

11、款高速CMOS器件，74HC245引腳兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。 74HC245八路收發(fā)器在發(fā)送和接收兩個(gè)方向上都具有正相三態(tài)總線兼容輸出。74HC245的輸出使能端用于實(shí)現(xiàn)輕松級(jí)聯(lián)，而發(fā)送/接收端（DIR）用于控制方向?？刂戚敵?，使得總線被有效的隔離輸出。 圖3-3 74HC245芯片引腳圖3.2.3 顯示模塊功能顯示模塊分別用數(shù)碼管顯示和LED顯示，數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示可以提醒駕駛員在信號(hào)燈顏色發(fā)生改變的時(shí)間、在“停止”和“通過(guò)”兩者間作出合適的選擇。駕駛員和行人普遍都愿意選擇有倒計(jì)時(shí)顯示的信號(hào)控制方式，并且認(rèn)為有倒計(jì)時(shí)顯示的路口更安全。倒計(jì)時(shí)顯示是用來(lái)減少駕駛員在信號(hào)燈色改變

12、的關(guān)鍵時(shí)刻做出復(fù)雜判斷的一種方法，它可以提醒駕駛員燈色發(fā)生改變的時(shí)間，幫助駕駛員在“停止”和“通過(guò)”兩者間作出合適的選擇 。通過(guò)兩種顯示結(jié)合，是本設(shè)計(jì)更合理可靠。如下圖3-4所示。圖3-4 顯示模塊功能圖3.2.4 控制按鈕模塊 本系統(tǒng)要求的按鍵控制不多，單片機(jī)的I/0口足夠，可直接采用獨(dú)立式。按鍵可以設(shè)置系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，禁行狀態(tài)為數(shù)碼管均顯示“00”，紅燈全亮；復(fù)位按鍵可以將整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位；時(shí)間加減可以設(shè)置通行和等待通行的時(shí)間；切換按鍵可以切換加減的方向時(shí)間。通過(guò)按鍵模塊的控制，使得整個(gè)系統(tǒng)具有靈活性，實(shí)用性。如下圖3-5所示。圖3-5 控制按鈕模塊3.3 系統(tǒng)總原理圖說(shuō)明當(dāng)接通5v電源后，按

13、下電源開(kāi)關(guān)，南北方向數(shù)碼管顯示“25”。數(shù)碼管開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，到5秒的時(shí)候，將切換紅綠黃燈。系統(tǒng)總原理圖見(jiàn)附1。按鍵1復(fù)位、按鍵2黃燈常亮（深夜模式）、按鍵3 紅燈常亮（緊急模式）、按鍵4東西通行、按鍵5南北通行、按鍵6確定、按鍵7時(shí)間加、按鍵8時(shí)間減、按鍵9切換。3.4 系統(tǒng)的操作說(shuō)明1.接好電路中的電源供電線。2.檢查好電路板中沒(méi)有短路現(xiàn)象、電源供電線都接好后通電使用。3.電路安裝好后，通電即可正常使用。3.5系統(tǒng)操作注意事項(xiàng)1.通電使用前先對(duì)照電路板與電路圖是否有錯(cuò)焊、漏焊、短路、開(kāi)路、元器件相碰等現(xiàn)象，有要處理好后再使用。2.通電使用前先檢查好電路板是否與電源供電線、驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)關(guān)與負(fù)載供電

14、線、負(fù)載供電線之間相互接反，不得在接錯(cuò)的情況下通電，要處理好后再使用。3. 應(yīng)把電極片與電路板隔離，避免電極片與電路板上元器件相碰觸發(fā)生短路現(xiàn)象。4. 通電時(shí)應(yīng)把電路板放在絕緣物體上，避開(kāi)其他導(dǎo)電物體避免發(fā)生短路現(xiàn)象。 5. 使用時(shí)聞到燒焦味、發(fā)現(xiàn)元器件或集成塊冒煙燒毀應(yīng)立即斷開(kāi)電源，待電路板查明原因處理好后才可以繼續(xù)通電使用。6. 調(diào)試電路時(shí)應(yīng)小心操作，避免萬(wàn)用表筆或其它導(dǎo)電工具造成人為短路，更換電路板元件、焊接時(shí)應(yīng)斷開(kāi)電源后再操作避免造成元器件擊穿或電路短路現(xiàn)象。參考文獻(xiàn)1 李建忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.西安電子科技大學(xué)出版社，20082 張毅剛. 單片機(jī)原理及接口技術(shù).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大

15、學(xué)出版社,19993 徐愛(ài)鈞.8051單片機(jī)實(shí)踐教程M.北京電子工業(yè)出版社，20054 樓然苗,李光飛.51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例M.北京航空航天大學(xué)出版社，20065 陳小忠，黃寧.單片機(jī)接口技術(shù)實(shí)用子程序M，北京：北京人民郵電出版社，20056 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì).北京:北京理工大學(xué)出版社,2004年8月. 7 韓全立.趙德申編著.微機(jī)控制技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008 8 王守中，聶元銘. 51單片機(jī)開(kāi)發(fā)入門與典型實(shí)例M.北京：人民郵電出版社，2009附錄附錄一：電路總原理圖附錄二：源程序代碼#include <reg51.h>/頭文件#define uchar

16、 unsigned char#define uint unsigned int/宏定義uchar data buf4;/秒顯示的變量uchar data sec_dx=20; /東西數(shù)默認(rèn)uchar data sec_nb=30;/南北默認(rèn)值uchar data set_timedx=20;/設(shè)置東西方向的時(shí)間uchar data set_timenb=30;/設(shè)置南北方向的時(shí)間int n;uchar data countt0,countt1;/定時(shí)器0中斷次數(shù)/定義6組開(kāi)關(guān)sbit k4=P37; /切換方向sbit k1=P35;/時(shí)間加sbit k2=P36;/時(shí)間減sbit k3=P3

17、4;/確認(rèn)sbit k5=P31;/禁止sbit k6=P15;/夜間模式sbit Red_nb=P26;/南北紅燈標(biāo)志sbit Yellow_nb=P25;/南北黃燈標(biāo)志sbit Green_nb=P24; /南北綠燈標(biāo)志sbit Red_dx=P23;/東西紅燈標(biāo)志sbit Yellow_dx=P22;/東西黃燈標(biāo)志sbit Green_dx=P21;/東西綠燈標(biāo)志bit set=0;/調(diào)時(shí)方向切換鍵標(biāo)志 =1時(shí)，南北，=0時(shí)，東西bit dx_nb=0;/東西南北控制位bit shanruo=0;/閃爍標(biāo)志位bit yejian=0;/夜間黃燈閃爍標(biāo)志位uchar code table1

18、1=/共陰極字型碼0x3f, /-00x06, /-10x5b, /-20x4f, /-30x66, /-40x6d, /-50x7d, /-60x07, /-70x7f, /-80x6f, /-90x00 /-NULL;/函數(shù)的聲明部分void delay(int ms);/延時(shí)子程序void key();/按鍵掃描子程序void key_to1();/鍵處理子程序void key_to2();void key_to3();void display();/顯示子程序void logo(); /開(kāi)機(jī)LOGOvoid Buzzer();/主程序void main()TMOD=0X11; /定時(shí)器

19、設(shè)置TH1=0X3C;TL1=0XB0;TH0=0X3C;/定時(shí)器0置初值 0.05STL0=0XB0;EA=1;/開(kāi)總中斷ET0=1;/定時(shí)器0中斷開(kāi)啟ET1=1; /定時(shí)器1中斷開(kāi)啟TR0=1;/啟動(dòng)定時(shí)0TR1=0; /關(guān)閉定時(shí)1EX0=1;/開(kāi)外部中斷0EX1=1;/開(kāi)外部中斷1 logo();/開(kāi)機(jī)初始化P2=0Xc3;/ 開(kāi)始默認(rèn)狀態(tài)，東西綠燈，南北黃燈 sec_nb=sec_dx+5; /默認(rèn)南北通行時(shí)間比東西多5秒while(1) /主循環(huán) key(); /調(diào)用按鍵掃描程序display(); /調(diào)用顯示程序/函數(shù)的定義部分void key(void)/按鍵掃描子程序 if(k

20、1!=1)/當(dāng)K1(時(shí)間加)按下時(shí)display(); /調(diào)用顯示，用于延時(shí)消抖if(k1!=1)/如果確定按下 TR0=0; /關(guān)定時(shí)器shanruo=0;/閃爍標(biāo)志位關(guān)P2=0x00;/滅顯示TR1=0;/啟動(dòng)定時(shí)1if(set=0)/設(shè)置鍵按下set_timedx+; /南北加1Selseset_timenb+; /東西加1Sif(set_timenb=100)set_timenb=1;if(set_timedx=100)set_timedx=1; /加到100置1sec_nb=set_timenb ; /設(shè)置的數(shù)值賦給東西南北sec_dx=set_timedx; do display(

21、); /調(diào)用顯示，用于延時(shí)while(k1!=1); /等待按鍵釋放if(k2!=1)/當(dāng)K2(時(shí)間減)按鍵按下時(shí)display(); /調(diào)用顯示，用于延時(shí)消抖 if(k2!=1)/如果確定按下 TR0=0; /關(guān)定時(shí)器0shanruo=0;/閃爍標(biāo)志位關(guān)P2=0x00;/滅顯示TR1=0;/關(guān)定時(shí)器1if(set=0)set_timedx-; /南北減1Selseset_timenb-; /東西減1Sif(set_timenb=0)set_timenb=99;if(set_timedx=0 )set_timedx=99; /減到1重置99sec_nb=set_timenb ; /設(shè)置的數(shù)值賦

22、給東西南北sec_dx=set_timedx; do display(); /調(diào)用顯示，用于延時(shí)while(k2!=1); /等待按鍵釋放if(k3!=1)/當(dāng)K3（確認(rèn)）鍵按下時(shí)display(); /調(diào)用顯示，用于延時(shí)消抖if(k3!=1)/如果確定按下TR0=1; /啟動(dòng)定時(shí)器0sec_nb=set_timenb;/從中斷回復(fù)，仍顯示設(shè)置過(guò)的數(shù)值sec_dx=set_timedx;/顯示設(shè)置過(guò)的時(shí)間TR1=0;/關(guān)定時(shí)器1if(set=0)/時(shí)間倒時(shí)到0時(shí) P2=0X00; /滅顯示Green_dx=1;/東西綠燈亮Red_nb=1;/南北紅燈亮sec_nb=sec_dx+5; /回到初

23、值else P2=0x00;/南北綠燈，東西紅燈Green_nb=1;Red_dx=1;sec_dx=sec_nb+5; if(k4!=1)/當(dāng)K4（切換）鍵按下 display(); /調(diào)用顯示，用于延時(shí)消抖if(k4!=1)/如果確定按下 TR0=0;/關(guān)定時(shí)器0set=!set;/取反set標(biāo)志位，以切換調(diào)節(jié)方向TR1=0;/關(guān)定時(shí)器1dx_nb=set;dodisplay(); /調(diào)用顯示，用于延時(shí)while(k4!=1); /等待按鍵釋放if(k5!=1)/當(dāng)K5（禁止）鍵按下時(shí) display(); /調(diào)用顯示，用于延時(shí)消抖 if(k5!=1)/如果確定按下 TR0=0;/關(guān)定時(shí)器

24、P2=0x00;/滅顯示Red_dx=1;Red_nb=1;/全部置紅燈TR1=0;sec_dx=00;/四個(gè)方向的時(shí)間都為00sec_nb=00;dodisplay(); /調(diào)用顯示，用于延時(shí)while(k5!=1);/等待按鍵釋放 if(k6!=1)/當(dāng)K6（夜間模式）按下 display(); /調(diào)用顯示，用于延時(shí)消抖 if(k6!=1)/如果確定按下 TR0=0;/關(guān)定時(shí)器P2=0x00;TR1=1;sec_dx=00;/四個(gè)方向的時(shí)間都為00sec_nb=00;dodisplay(); /調(diào)用顯示，用于延時(shí)while(k6!=1);/等待按鍵釋放 void display(void)

25、 /顯示子程序buf1=sec_nb/10; /第1位 東西秒十位buf2=sec_nb%10; /第2位 東西秒個(gè)位buf3=sec_dx/10; /第3位 南北秒十位buf0=sec_dx%10; /第4位 南北秒個(gè)位P1=0xff; / 初始燈為滅的P0=0x00; /滅顯示P1=0xfe; /片選LED1P0=tablebuf1;/送東西時(shí)間十位的數(shù)碼管編碼delay(1);/延時(shí)P1=0xff;/關(guān)顯示P0=0x00;/滅顯示 P1=0xfd; /片選LED2P0=tablebuf2; /送東西時(shí)間個(gè)位的數(shù)碼管編碼delay(1); /延時(shí)P1=0xff;/關(guān)顯示P0=0x00;/關(guān)

26、顯示P1=0Xfb; /片選LED3P0=tablebuf3;/送南北時(shí)間十位的數(shù)碼管編碼delay(1);/延時(shí)P1=0xff; /關(guān)顯示P0=0x00; /關(guān)顯示P1=0Xf7; /片選LED4P0=tablebuf0;/送南北時(shí)間個(gè)位的數(shù)碼管編碼delay(1);/延時(shí)void time0(void) interrupt 1 using 1 /定時(shí)中斷子程序TH0=0X3C;/重賦初值TL0=0XB0;/12m晶振50ms/重賦初值TR0=1;/重新啟動(dòng)定時(shí)器countt0+;/軟件計(jì)數(shù)加1if(countt0=10)/加到10也就是半秒if(sec_nb<=5)&&

27、;(dx_nb=0)&&(shanruo=1) /東西黃燈閃 Green_dx=0;Yellow_dx=0; if(sec_dx<=5)&&(dx_nb=1)&&(shanruo=1) /南北黃燈閃 Green_nb=0;Yellow_nb=0;if(countt0=20) / 定時(shí)器中斷次數(shù)=20時(shí)（即1秒時(shí)）countt0=0;/清零計(jì)數(shù)器sec_dx-;/東西時(shí)間減1sec_nb-;/南北時(shí)間減1if(sec_nb<=5)&&(dx_nb=0)&&(shanruo=1) /東西黃燈閃 Green_

28、dx=0;Yellow_dx=1; if(sec_dx<=5)&&(dx_nb=1)&&(shanruo=1) /南北黃燈閃 Green_nb=0;Yellow_nb=1; if(sec_dx=0&&sec_nb=5) /當(dāng)東西倒計(jì)時(shí)到0時(shí)，重置5秒，用于黃燈閃爍時(shí)間 sec_dx=5;shanruo=1;if(sec_nb=0&&sec_dx=5)/當(dāng)南北倒計(jì)時(shí)到0時(shí)，重置5秒，用于黃燈閃爍時(shí)間 sec_nb=5;shanruo=1;if(dx_nb=0&&sec_nb=0)/當(dāng)黃燈閃爍時(shí)間倒計(jì)時(shí)到0時(shí)，P2=0x00;/重置東西南背方向的紅綠燈Green_nb=1;Red_dx=1;dx_nb=!dx_nb;shanruo=0;sec_nb=set_timenb;/重賦南北方向的起始值sec_dx=set_timenb+5;/重賦東西方向的起始值if(dx_nb=1&&sec_dx=0)/當(dāng)黃燈閃爍時(shí)間到P2=0X00;/重置東西南北的紅綠燈狀態(tài)Green_dx=1; /東西綠燈亮Red_nb=1; /南北紅燈