专题讲座资料(2021-2022年)单片机课程设计报告十字路口交通灯控制.docx
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1、宁夏大学新华学院课 程 考 核课程名称微机接口姓 名学 号专 业年 级班 级系 别分 数任课教师签字批改日期备 注 绪 论主要内容:随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要,第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器,被安装在纽约市五号街的一座高塔上,由于它的诞生,使城市交通大为改善。黄色信号灯的发明者是我国的胡汝鼎,他怀着“科学救国”的抱负到美国深造,在大发明家爱迪生为董事长的美国通用电器公司任职员。一天,他站在繁华的十字路口等待绿灯信号,当他看到红灯而正要过去时,一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过,吓了他一身冷汗。回到宿舍,他反复琢磨,终于想到在红、绿灯
2、中间再加上一个黄色信号灯,提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面的肯定。于是红、黄、绿三色信号灯即以一个完整的指挥信号家族,遍及全世界陆、海、空交通领域了。 交通灯控制器设计主要功能是用单片机控制LED灯模拟指示。模拟东西南北方向的十字路口交通灯信号控制情况。以89C51单片机为核心芯片,采用中断方式实现控制。本模拟系统由单片机硬/软件系统,两位8段数码管和LED灯显示系统。和复位电路控制电路等组成,较好的模拟了交通路面的控制。基本要求: 利用单片机的定时器产生秒信号,控制十字路口的红、绿、黄灯交替点亮和熄灭,并且用4只LED数码管显示十字路口两个方向的剩余时间。要求能用按键设置两个方向的
3、通行时间(绿、红等点亮的时间)和暂缓通行时间(黄灯点亮的时间)。 系统的工作应符合一般交通灯控制的要求。 参考文献: 1 张毅刚,彭喜元 编著.单片机原理与应用设计 2 郭天祥 编著.新概念51单片机C语言教程:入门、提高、开发、拓展全攻略 3编写本课程设计内容的软件设计(包含程序流程图和对程序注释)。4硬件实验部分可选用实验箱测试或Proteus仿真软件实现。目录1 绪论21.1主要内容21.2 基本要求31.3 参考文献32 设计方案简介53 系统需求分析64 单片机概述65 本设计的简要概述76 本设计主要包括几个主要的元件87 模块设计97.1硬件原理图97.2软件系统结构图107.3
4、软件流程图108 源程序129 主要函数说明33对本设计的简单评述34附录A35附录B35设计方案简介: 交通在人们的日常生活中占有重要的地位,随着人们社会活动的日益频繁,这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现,使交通得以有效管制,对于疏导交通流量、提高道路通行能力,减少交通事故有明显效果。近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断深入,同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构软硬件结合,加以完善。 本设计系统由单片机I/O口系统、交通灯状态显示系统、复位电路等几大部分组成。
5、系统具有基本的交通灯功能,较好的模拟实现了十字路口可能出现的状况。 本设计系统利用单片机的工作原理设计一个十字路口交通信号灯,要求东、西、南、北四个方向各有红黄绿色三个灯,当东西方向亮绿灯时,南北方向红灯亮起;反之,如果南北方向亮绿灯,同时东西方向亮绿灯;绿灯亮时车辆行驶,红灯亮时车辆停止。即在同一时间内保证只有两个对应方向的车辆可以行驶。 本设计系统软件上采用Keil uVision3、Proteus。使用C51编程,主要编写了主程序、中断子程序、延时子程序、数码管显示子程序、交通控制子程序、矩阵键盘子程序。 本设计系统经过整机调试,实现了对十字路口交通灯运作与设置的模拟。 系统需求分析:
6、本设计系统单片机89C51为中心器件来设计交通灯控制器,系统实用性强、操作简单、扩展性强、成本较低。本设计就是采用单片机模拟十字路口交通灯的各种状态显示。利用单片机完成交通信号灯控制器的设计,该交通信号灯控制器由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口,在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯,数码管显示剩余时间。红灯亮禁止通行,绿灯亮允许通行,黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯,8 管共阴极数码管显示剩余时间,矩阵键盘用来设置交通灯的显示时间和状态。单片机概述: 单片机(Microcontrollers)是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处
7、理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统,在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代,由当时的4位、8位单片机,发展到现在的300M的高速单片机。本设计的简要概述: 本设计系统利用单片机的工作原理设计一个十字路口交通信号灯,要求东、西、南、北四个方向各有红黄绿色三个灯,当东西方向亮绿灯时,南北方向红灯亮起;反之,如果南北方向亮绿灯,同时东西方向亮绿灯;绿灯亮时车辆行驶,红灯亮时车辆停止。说明:南北方向红绿灯
8、时间: 红灯 15s 绿灯 15s 黄灯5s 东西方向红绿灯时间: 红灯 20s 绿灯 10s 黄灯5s按键1:暂停按键2:设置时间按钮 按键3:设置完成重启按键4:测试交通灯各个设备的好坏按键5:设置南北绿灯时间 +按键6:设置南北黄灯时间 +按键7:设置南北绿灯时间 - 保证交通合理,绿灯最小值计时3s,绿灯不再减少按键8:设置南北黄灯时间 -按键9:设置东西绿灯时间 +按键10:设置东西黄灯时间 +按键11:设置东西绿灯时间 -按键12:设置东西黄灯时间 -按键13:南北紧急情况:南北绿灯常亮 东西红灯常亮按键14:东西紧急情况:东西绿灯常亮 南北红灯常亮本设计主要包括几个主要的元件:1
9、. AT89C51: AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器(FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS 8位微处理器,俗称单片机。为本科单片机教学主要芯片TMS320F2812,DSP原理与应用技术。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图所示。现在AT89S51/52已经取代了AT89C51/52。2.4*4矩阵键盘: 在键盘中按键数量较多时,为了减少I/O口的占用,通常将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中,每条水平线和垂直线在交叉处不直接连
10、通,而是通过一个按键加以连接。这样,一个端口(如P1口)就可以构成4*4=16个按键,比之直接将端口线用于键盘多出了一倍,而且线数越多,区别越明显,比如再多加一条线就可以构成20键的键盘,而直接用端口线则只能多出一键(9键)。由此可见,在需要的键数比较多时,采用矩阵法来做键盘是合理的。3. RESPACK-8: 一般是接在51单片机的P0口,因为P0口内部没有上拉电阻,不能输出高电平,所以要接上拉电阻。排阻就是好多电阻连载一起,他们有一个公共端。硬件原理图:Proteus 仿真绘制软件系统结构图和软件流程图:(1) 系统结构图: (2) 流程图: 十字路口交通灯控制流程图源程序:#includ
11、e#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code table= /共阴极数码管码表0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0xC9,0xFF,0x40 ;/设置码,测试码,不计时码void delay(uint x);/延时函数void display(uchar,uchar,uchar,uchar);/数码管显示函数void scankeys();/键盘函数void traffic();/交通灯函
12、数uchar num,num1,num2, /1南北 2东西shi1,ge1,shi2,ge2,value1,value2,/南北 绿灯时间 黄灯时间value3,value4,/东西 绿灯时间 黄灯时间count1,count2,flag1,flag2; /南北标记 东西标记南北设置标记 东西设置标记void main()TMOD=0x01;/设置定时器0位工作模式1(M1,M0位0,1)TH0=(65536-45872)/256; /装初值11.0592M晶振定时50ms数为45872TL0=(65536-45872)%256;EA=1;/开总中断ET0=1;/开定时器0中断TR0=1;/
13、启动定时器0/*初状态*/value1=15; /南北 黄绿灯默认值value2=5; value3=10; /东西 黄绿灯默认值value4=5;num1=value1; /南北数码管先绿灯时间num2=value2+value1;/东西红灯时间 20sP1=0x41;/初始状态:东西红灯 南北绿灯 20 15while(1)if(num=20) /定时器1snum=0;num1-;num2-;traffic();shi1=num1/10;ge1=num1%10;shi2=num2/10;ge2=num2%10; scankeys(); display(shi1,ge1,shi2,ge2);
14、 /*红绿灯主控制程序*说明:南北方向红绿灯时间: 红灯 15s 绿灯 15s 黄灯5s东西方向红绿灯时间: 红灯 20s 绿灯 10s 黄灯5s*/void traffic()if(num1=0) /1南北 count1+; /南北标志位 if(count1=1) /南北方向红灯15s倒计时结束,P1=0x42; /东西方向仍为红灯,南北方向变为黄灯num1=value2; /黄灯时间为5sif(count1=2) /南北方向黄灯5s倒计时结束,P1=0x14; /东西方向变为绿灯,南北方向变为红灯num1=value3+value4; /南北方法红灯时间为15sif(count1=3) /
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