基于51單片機(jī)交通信號(hào)燈課程設(shè)計(jì)

1、精選文檔電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目:交通信號(hào)燈控制器姓 名： 院 系： 電 力 學(xué) 院 專業(yè)： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間: 年 月 日設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)過程成績(jī)?cè)u(píng)定指導(dǎo)教師評(píng)語課程設(shè)計(jì)等級(jí)目 錄一、 任務(wù)和目的 二、 總體設(shè)計(jì) 三、 硬件設(shè)計(jì)：原理圖（接線圖）及簡(jiǎn)要說明四、 程序框圖和清單五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和體會(huì)目的和要求本次課程設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)一個(gè)交通信號(hào)燈控制器，使其擁有以下功能：1. 在十字路口每個(gè)入口處設(shè)置一個(gè)紅綠燈，并且有數(shù)碼管顯示通行時(shí)間。2. 主干道通行的時(shí)候支路禁止通行，支路通行時(shí)主干道禁止通行。3. 主干道通行時(shí)間為45S，支路通行時(shí)間為25S，中間有5S黃燈過渡。4.

2、 在支路設(shè)有傳感器，當(dāng)檢測(cè)不到有支路有車時(shí)，主干道將一直通行?？傮w設(shè)計(jì)核心為AT89C51單片機(jī)，輸出計(jì)時(shí)秒表采用單片機(jī)程序輸出BCD碼再由74LS47譯碼至共陽數(shù)碼管上。紅綠燈輸出則使用74LS160計(jì)數(shù)器的前四位進(jìn)行循環(huán)譯碼至紅綠燈，并且使用單片機(jī)程序控制輸出固定脈沖至計(jì)數(shù)器CLK端使計(jì)數(shù)器按紅綠燈計(jì)時(shí)跳變輸出。檢測(cè)支路是否來汽車可由在馬路內(nèi)放置壓力傳感器，當(dāng)有汽車停靠在白線內(nèi)等待紅燈時(shí)，傳感器向單片機(jī)某端口輸入低電平使其被檢測(cè)到。硬件設(shè)計(jì)紅綠燈電路首先分析十字路口紅綠燈總用會(huì)有多少種可能，如下表：燈狀情況支紅(SR）支黃(SY)支綠(SG)主紅(MR)主黃(MY)主綠(MG)001000

3、01011000101000110011010100我們不難從表中看出，十字路口的紅綠燈狀態(tài)最多分為4中。所以我們可以取74LS160計(jì)數(shù)器的低2位進(jìn)行編碼。然后將每一位對(duì)應(yīng)相應(yīng)的顯示規(guī)則，電路原理圖如下：當(dāng)74LS160輸出為00時(shí)，4條譯碼規(guī)則中中只有NAND4這一條輸出為高電平，此時(shí)對(duì)應(yīng)狀態(tài)為主干道綠燈亮，支路紅燈亮。當(dāng)74LS160輸出為01時(shí)，對(duì)應(yīng)主干道黃燈亮，支路紅燈亮。當(dāng)74LS160輸出為10時(shí)，主干道紅燈亮，支路綠燈亮。當(dāng)74LS160輸出為11時(shí)，主干道紅燈亮，支路黃燈亮。當(dāng)74LS160輸出跳變至100時(shí)，Q2端向74LS160返回復(fù)位信號(hào)，重歸00狀態(tài)。因此，依照設(shè)計(jì)規(guī)

4、則00狀態(tài)與01狀態(tài)期間間隔為45S，01與10為5S，10與11為25S，11與復(fù)位之間的間隔為5S。在實(shí)際電路中，紅綠燈往往不是由幾個(gè)單一的LED組成，而是由數(shù)量較多的LED組成燈珠。因此，單單靠單片機(jī)輸出功率來帶動(dòng)紅綠燈是不現(xiàn)實(shí)的。但是可以靠將以上4個(gè)譯碼輸出加載在雙極性晶體管作為驅(qū)動(dòng)，而使用電力電子開關(guān)來控制電路。如下圖：通過電力電子開關(guān)，可以使單片機(jī)電源與LED燈珠組電源隔離開，使得紅綠燈能使用大功率的燈珠組。數(shù)碼管電路數(shù)顯電路采用由單片機(jī)P0.7P0.4輸出BCD碼高位，P0.3P0.0輸出BCD碼低位，再通過兩個(gè)74LS47譯碼顯示至共陽極的數(shù)碼管上，電路原理圖如下：數(shù)碼管真值表

5、。74LS47真值表。因此當(dāng)P0口輸出為45H00H時(shí)，數(shù)碼管會(huì)顯示相印的數(shù)字。檢測(cè)車輛電路由于支路只需要檢測(cè)是否有車到來，而并不是需要反饋路上車輛的具體壓力。因此無需在馬路上設(shè)置特殊的壓力傳感器，只需通過車輛自身的壓力使得單片機(jī)某段信號(hào)接地即可。以下為設(shè)想：當(dāng)車輛在?？烤€內(nèi)側(cè)等待紅燈時(shí)，由于車輛施加的壓力，使得馬路內(nèi)部小空間發(fā)生微小形變，使兩個(gè)觸點(diǎn)相接，并通過相應(yīng)轉(zhuǎn)換電路使得相當(dāng)于單片機(jī)該端口接地，處于低電平狀態(tài)。或者是使用類似表面貼片式的形式來檢測(cè)是否有車到來。紅綠燈總體電路圖程序框圖主程序：ORG00HAJMPSTARTORG030HSTART:MOVP0,#088HPRE:MOVR7,

6、#0；數(shù)顯表顯示偏移量，偏移量為0時(shí)首顯為45MOVR6,#40；偏移量40時(shí)首顯為5MOVR5,#20；首顯為25C1:MOVA,R7ACALLSEG45MOVP0,A；將數(shù)顯表內(nèi)顯示數(shù)值送入P0口ACALLDELAY1ACALLDELAY1；調(diào)用延時(shí)子程序INCR7；顯示一次偏移量+1CJNER7,#45,C1；是否顯示45次MOVR7,#00H；重新填裝偏移量JBP2.5,C1；檢測(cè)支路是否有車到來，若無車到來則繼續(xù)主干道綠燈CLRP2.4ACALLDELAY5SETBP2.4；向74LS160芯片輸出一個(gè)CLK脈沖C2:MOVA,R6ACALLSEG45MOVP0,AACALLDELA

7、Y1ACALLDELAY1INCR6CJNER6,#45,C2MOVR6,#40CLRP2.4ACALLDELAY5SETBP2.4C3:MOVA,R5ACALLSEG45MOVP0,AACALLDELAY1ACALLDELAY1INCR5CJNER5,#45,C3MOVR5,#20HCLRP2.4ACALLDELAY5SETBP2.4C4:MOVA,R6ACALLSEG45MOVP0,AACALLDELAY1ACALLDELAY1INCR6CJNER6,#45,C4MOVR6,#40CLRP2.4ACALLDELAY5SETBP2.4AJMPC1DELAY5:NOP；脈沖延時(shí)NOPNOPNO

8、PNOPNOPNOPNOPNOPNOPNOPRETDELAY1:MOV R3,#250；500MS延時(shí)，調(diào)用兩次即為1S延時(shí)D1: MOV R2,#250D2: NOP NOP NOP NOP NOP NOP DJNZ R2,D2 DJNZ R3,D1 RETSEG45:INCA；秒表數(shù)顯庫MOVCA,A+PCRETDB045H,044H,043H,042HDB041H,040H,039H,038HDB037H,036H,035H,034HDB033H,032H,031H,030HDB029H,028H,027H,026HDB025H,024H,023H,022HDB021H,020H,019

9、H,018HDB017H,016H,015H,014HDB013H,012H,011H,010HDB009H,008H,007H,006HDB005H,004H,003H,002HDB001H,000H；從450的2位BCD碼END器件清單AT89C51單片機(jī)，74LS160計(jì)數(shù)器，74LS47譯碼器，7SEG共陽極數(shù)碼管，74LS00與非門，74LS04非門，ZTX360雙極性晶體管，電容，12MHz晶振。檢測(cè)車輛是否到來電路在仿真過程中暫時(shí)用一個(gè)刀閘開關(guān)接地來進(jìn)行模擬。仿真模擬在Proteus ISIS環(huán)境中，該交通信號(hào)燈控制器能夠完美的實(shí)現(xiàn)各路交通信號(hào)燈的指示，計(jì)時(shí)器也能正常工作。在刀閘

10、開關(guān)開啟時(shí)能模擬支路沒有汽車到來的情況，當(dāng)?shù)堕l開關(guān)合上時(shí)，能也能模擬出支路有汽車的情況，和設(shè)計(jì)要求基本一致。課程設(shè)計(jì)體會(huì)經(jīng)過這個(gè)課程設(shè)計(jì)，我真正體會(huì)到了學(xué)有所用而且也加強(qiáng)了自己對(duì)以前學(xué)習(xí)到知識(shí)的掌握，將單片機(jī)知識(shí)還有數(shù)字電路知識(shí)以及電力電子知識(shí)融合在一起，用來完成仿真實(shí)踐。大大的提高了自己的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。同時(shí)也讓我更加深刻的了解數(shù)字邏輯電路的重要性，真正體會(huì)到一種共同學(xué)習(xí)、共同進(jìn)步的學(xué)習(xí)氣氛，一種大討論的學(xué)習(xí)氛圍。這次設(shè)計(jì)對(duì)我來說感觸最深的是，要做好一個(gè)設(shè)計(jì)，首先要了解每一個(gè)部分所涉及的知識(shí)點(diǎn)，掌握它的原理；然后將大的電路分成一個(gè)個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真。當(dāng)各模塊設(shè)計(jì)仿真完成，并且能正常工作時(shí)，將其組裝成一塊成為一個(gè)整體電路，再稍加調(diào)試和修改便能基本完成所需要的任務(wù)。而且隨著設(shè)計(jì)要求以及電路的復(fù)雜化，一個(gè)人單干效率往往不是很高。此時(shí)與同學(xué)合作，一同思考往往會(huì)取得更好的效果。而且整個(gè)設(shè)計(jì)我都參與其中，這令我的分析設(shè)計(jì)以及動(dòng)手能力有了很大的提高，培養(yǎng)了我思考問題的全面性；讓我明白，做學(xué)問要有一絲不