單片機(jī)課程設(shè)計(jì)單片機(jī)設(shè)計(jì)十字路口交通燈設(shè)計(jì)

單片機(jī)課程設(shè)計(jì)題目：十字路口交通燈設(shè)計(jì)班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)時(shí)間：評(píng)語(yǔ)：成績(jī)目錄摘要 -1-1.引言 -2-1.1課程設(shè)計(jì)背景 -2-1.2本文設(shè)計(jì)任務(wù) -2-1.3本課程設(shè)計(jì)目的 -2-2.系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與原理 -3-2.1設(shè)計(jì)思路 -3-2.2設(shè)計(jì)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程 -3-3.硬件設(shè)計(jì) -5-3.1十字路口交通燈控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)圖 -5-3.2硬件的功能分析 -6-4.軟件設(shè)計(jì) -7-4.1主流程圖 -7-4.2倒計(jì)時(shí)顯示流程圖 -8-4.3狀態(tài)地址分配 -9-4.4LED的字形代碼表 -9-4.5程序清單 -10-5.運(yùn)行與調(diào)試 -13-6.心得體會(huì) -15-參考文獻(xiàn) -17-摘要隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問(wèn)題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。探究城市交通發(fā)展中存在問(wèn)題的原因，無(wú)論是從宏觀上還是從微觀上分析，其根本原因在于城市交通系統(tǒng)的管理機(jī)制不適應(yīng)。城市交通控制系統(tǒng)是現(xiàn)代城市智能交通系統(tǒng)的組成之一，主要用于城市道路交通的控制與管理。當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)自動(dòng)化時(shí)代，交通燈控制等很多行業(yè)的設(shè)備都與計(jì)算機(jī)密切相關(guān)。因此，一個(gè)好的交通燈控制系統(tǒng)，將給道路擁擠、違章控制等方面給予技術(shù)革新。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？靠的是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)，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。傳統(tǒng)的交通信號(hào)燈控制電路一般由數(shù)字電路構(gòu)成,電路復(fù)雜、體積大、成本高。采用單片機(jī)控制交通信號(hào),可以簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)、降低成本、減小體積,現(xiàn)在有許多方法可以實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈控制，本文采用AT89C51單片機(jī)為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)。各種交通控制方案，最終都要由路口信號(hào)控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。交通信號(hào)燈控制方式很多，我們可由AT89C51單片機(jī)的定時(shí)器每秒鐘通過(guò)P0口輸送交通信號(hào)信息，在我們的系統(tǒng)中我們采用的是共陽(yáng)極發(fā)光二極管，所以當(dāng)P0口的各引腳輸出為低電平時(shí)，顯示紅、綠、黃燈的燃亮情況，由Pl、P2口用LED顯示每個(gè)燈的燃亮的倒計(jì)時(shí)時(shí)間。通過(guò)AT89C51單片機(jī)的RESET位來(lái)控制系統(tǒng)是工作或設(shè)置初值，當(dāng)復(fù)位信號(hào)為1時(shí)就對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，系統(tǒng)就開始工作。關(guān)鍵詞：AT89C51；LED顯示；交通燈1.引言1.1課程設(shè)計(jì)背景隨著世界范圍內(nèi)城市化和機(jī)動(dòng)化進(jìn)程的加快，城市交通越來(lái)越成為一個(gè)全球化的問(wèn)題。城市交通基礎(chǔ)設(shè)施供給滯后于高速機(jī)動(dòng)化增長(zhǎng)需求，道路堵塞日趨加重，交通事故頻繁，環(huán)境污染加劇等問(wèn)題普遍存在。目前，全國(guó)大中城市普遍存在著道路擁擠、車輛堵塞、交通秩序混亂的現(xiàn)象，交通事故頻發(fā)，這給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)了極大的損失。如何解決城市交通問(wèn)題已成為全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)和大眾的迫切呼聲。為了確保十字路口的行人和車輛順利、暢通地通過(guò),往往采用電子控制的交通信號(hào)來(lái)進(jìn)行指揮。1.2本文設(shè)計(jì)任務(wù)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。1.3本課程設(shè)計(jì)目的（1）掌握十字路口交通燈控制的設(shè)計(jì)原理，并能夠運(yùn)用VHDL編程語(yǔ)言編寫出實(shí)驗(yàn)程序，進(jìn)一步對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行掌握與實(shí)際應(yīng)用。

（2）（3）鍛煉自己獲取信息的能力，以及能夠獨(dú)立自主的思考和解決問(wèn)題的能力。2.系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與原理2.1設(shè)計(jì)思路在交通燈控制系統(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為東西和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)?？梢杂靡粋€(gè)AT89C51的P0口(P0.0～P0.5)分別接上垂直兩個(gè)道口的6盞信號(hào)燈，由AT89C51單片機(jī)的定時(shí)器每秒鐘通過(guò)P0口輸送交通信號(hào)信息，在我的這個(gè)系統(tǒng)中采用的是共陽(yáng)極發(fā)光二極管，所以當(dāng)P0口的各引腳輸出為低電平時(shí)，顯示紅、綠、黃燈的燃亮情況。用AT89C51的Pl、P2口顯示每個(gè)燈的燃亮的倒計(jì)時(shí)時(shí)間，時(shí)間由定時(shí)器來(lái)控制，由P1口的輸出作為倒計(jì)時(shí)時(shí)間的十位數(shù)碼，P2口輸出作為倒計(jì)時(shí)時(shí)間的個(gè)位數(shù)碼，用四個(gè)數(shù)碼管的顯示用動(dòng)態(tài)顯示的方法實(shí)現(xiàn)。。2.2設(shè)計(jì)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程一般十字路口的交通燈控制系統(tǒng)的工作過(guò)程如下：

（1）圖中南北車道綠燈亮，東西車道紅燈亮。表示南北車道上的車輛允許通行，東西車道禁止通行。綠燈亮足25S時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)信號(hào)，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。

（2）南北車道黃燈亮，東西車道紅燈亮。表示南北車道上未過(guò)停車線的車輛停止通行，已過(guò)停車線的車輛繼續(xù)通行，東西車道禁止通行。黃燈亮足5S時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。

（3）南北車道紅燈亮，東西車道綠燈亮。表示南北車道禁止通行，東西車道上的車輛允許通行綠燈亮足25S時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。

（4）南北車道紅燈亮，東西車道黃燈亮。表示南北車道禁止通行，東西車道上未過(guò)停車線的車輛停止通行，已過(guò)停車線的車輛繼續(xù)通行。黃燈亮足5S時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)，系統(tǒng)又轉(zhuǎn)換到第（1）種工作狀態(tài)，就這樣一次循環(huán)的進(jìn)行運(yùn)行。

在實(shí)際中，東西和南北狀態(tài)狀態(tài)1南北綠燈亮狀態(tài)2南北黃燈亮狀態(tài)3東西綠燈亮狀態(tài)4東西黃燈亮四個(gè)狀態(tài)圖2-1四種狀態(tài)的交通燈顯示

3.硬件設(shè)計(jì)3.1十字路口交通燈控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)圖根據(jù)以上的設(shè)計(jì)思路分析，可以得到十字路口交通燈控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)圖如3-1所示。

圖3-1十字路口交通燈控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)圖3.2硬件的功能分析AT89C51單片機(jī)是交通燈控制系統(tǒng)的核心，主要用來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼顯示管、實(shí)現(xiàn)晶振電路和發(fā)光二極管等部件的控制，本設(shè)計(jì)中用到了P0，P1和P2口，用89C51的P0口(P0.0～P0.5)分別接上垂直兩個(gè)道口的6盞信號(hào)燈，P1口輸出作為倒計(jì)時(shí)時(shí)間的十位數(shù)碼，P2口輸出作為倒計(jì)時(shí)時(shí)間的個(gè)位數(shù)碼,所以其實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制。的紅黃綠三種顏色的燈的倒計(jì)時(shí)時(shí)間。通過(guò)89C5l單片機(jī)的RESET位來(lái)控制系統(tǒng)是工作或設(shè)置初值，當(dāng)復(fù)位信號(hào)為1時(shí)就對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，系統(tǒng)就開始工作，復(fù)位開關(guān)K1就是用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的初始化和復(fù)位工作。在東西和南北兩方向垂直的十字路口上，共有12盞交通燈，但有東西整個(gè)道上的分析一樣，南北整個(gè)道上的分析一樣，所以在設(shè)計(jì)時(shí)可用6盞燈來(lái)完成整個(gè)道路的設(shè)計(jì)，所以用3盞燈來(lái)顯示南北方向的紅黃綠，用3盞燈來(lái)顯示東西方向的紅黃綠。整個(gè)設(shè)計(jì)滿足了任務(wù)的要求，即完成了四個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，完成了倒計(jì)時(shí)數(shù)碼管的顯示，所以這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)足以控制十字路口的交通燈正常變換，保證各道車輛的暢通運(yùn)行。軟件設(shè)計(jì)低電平“0”來(lái)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮，所以其具體點(diǎn)的狀態(tài)地址分配如表4-1所示。在單片機(jī)仿真軟件Proteus.Professional.7.1.SP2中進(jìn)行仿真，在初始狀態(tài)下的情況如圖5-1所示。圖5-1十字路口初始狀態(tài)的交通燈圖經(jīng)過(guò)編譯后，得到狀態(tài)1（東西紅，南北綠）情況下的仿真結(jié)果如圖5-2所示。圖5-2狀態(tài)1情況下的仿真結(jié)果經(jīng)過(guò)編譯后，運(yùn)行一段時(shí)間后，我們得到狀態(tài)3（東西綠，南北紅）情況下的仿真結(jié)果如圖5-2所示。圖5-3狀態(tài)3情況下的仿真結(jié)果設(shè)計(jì)完成后，由于各種原因，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室的硬件上未能正確的完成模擬，但在單片機(jī)仿真軟件Proteus.Professional.7.1.SP2上我們通過(guò)畫外部接線圖，裝載程序等步驟進(jìn)行了仿真，最終仿真結(jié)果能按照我們?cè)O(shè)計(jì)的四種狀態(tài)依次循環(huán)的進(jìn)行運(yùn)行，當(dāng)按下復(fù)位鍵時(shí)其重新開始仿真，當(dāng)按下應(yīng)急鍵時(shí)南北東西的紅燈全亮，禁止車輛運(yùn)行，仿真結(jié)果令人滿意，讓人有種苦盡甘來(lái)的感覺(jué)。在今天，紅綠燈安裝在各個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見(jiàn)和最有效的手段。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。通過(guò)這個(gè)星期的學(xué)習(xí)，我對(duì)單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能已有了大體的了解和認(rèn)識(shí)。單片機(jī)在交通控制中起到了舉足輕重的作用，掌握了單片機(jī)的工作原理也就基本了解了交通燈的運(yùn)做原理。為了更好地掌握單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能，為了進(jìn)一步加強(qiáng)自己的實(shí)踐能力，學(xué)院給我們的這次課設(shè)機(jī)會(huì)讓我確實(shí)受益匪淺。在做課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我通過(guò)圖書和上網(wǎng)查閱資料，不僅了解了很多單片機(jī)的知識(shí)，而且鍛煉了我自學(xué)和獨(dú)立思考的能力。我們先通過(guò)題目的要求構(gòu)思出大體的思路，畫出主程序的流程圖和細(xì)節(jié)的復(fù)雜過(guò)程的流程圖，如倒計(jì)時(shí)顯示的流程圖，然后根據(jù)四個(gè)不同的狀態(tài)逐個(gè)編寫程序，在編程時(shí)加入了適當(dāng)?shù)淖⑨?，以防止長(zhǎng)時(shí)間遺忘，或者防止別人看不懂，同時(shí)也可以在調(diào)試的過(guò)程中程序出錯(cuò)時(shí)便于檢查。根據(jù)所設(shè)計(jì)的程序，畫出外部硬件的接線圖是主要完成的內(nèi)容之一，開始時(shí)老師要求我們?cè)赑rotel軟件中畫出這個(gè)圖，但最終由于安裝的問(wèn)題未能用到這個(gè)軟件，所以我只能在visio里面畫了接線圖，我們還在最后就是論文的編寫。值得一提的是我接觸了以前從來(lái)未用到的單片機(jī)仿真軟件Proteus，剛開始拿到這個(gè)軟件的時(shí)候我連安裝都出現(xiàn)這樣那樣的問(wèn)題，通過(guò)上網(wǎng)查閱問(wèn)題，費(fèi)了好大的勁才安裝好，接下來(lái)就是使用軟件了，初次用它，真有點(diǎn)無(wú)處下手的感覺(jué)，通過(guò)同學(xué)的指點(diǎn)和查閱書籍，我慢慢的摸索才漸漸的熟悉了里面的內(nèi)容，硬件電路圖搭建完成后，就是裝載程序仿真了，在這里出現(xiàn)了很多的問(wèn)題，有時(shí)候不顯示，有時(shí)候顯示不是我們期望的結(jié)果，經(jīng)過(guò)我們不斷的修改，不斷的仿真，最終才完成了準(zhǔn)確的仿真，可謂艱辛啊，但是，收獲真的是巨大的，無(wú)論是從知識(shí)的掌握上還是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累上都給了我們很大的鼓舞。這一系列的過(guò)程聽(tīng)起來(lái)可能比較的容易，但做起來(lái)并非如此，它要求我們有非常拘謹(jǐn)和仔細(xì)的態(tài)度，所以課設(shè)不僅教會(huì)了我們很多的學(xué)習(xí)上的知識(shí)，還教會(huì)了我們很多生活和做人的道理。順利完成這次課程設(shè)計(jì)給了我很大的信心，但我感到了自己很多的不足和對(duì)知識(shí)理解的不全面，但我始終相信發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，面對(duì)問(wèn)題，才有可能解決