基于单片机的交通灯控制系统设计.doc

基于单片机的交通灯控制系统设计(完整资料）
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一、 摘要：
随着科技的飞速发展，越来越多的控制功能强大的芯片出现在我们生活中,但８０5１系列单片机,因为其的廉价几成本，在我们生活中依然处于十分重要的地位。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机是作为一个核心部件来使用,但是仅单片机方面知识是不够的，还需要根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善. 
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。作为交通控制的重要组成部份单片机。因此，本人选择制作交通灯作为课题加以设计并实现。 
交通管制应当以人性化、智能化为目的,做出相应的改善.以此为出发点，本系统采用的单片机控制的交通信号灯。系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点,有广阔的应用前景。
关键词:交通灯,5１单片机,数码管
二、 实习目的和意义
1．学习５1单片机的最小系统及硬件接口设计与应用 
2．熟练掌握电路原理图绘制软件DＰＸ的使用. 
３.熟练单片机的程序设计与调试.
4． 自主设计出具有实际意义的能用于生活的电路系统。
５． 本次课程设计对以后的毕业设计甚至工作打下了动手自己设计的基础。
三、 实习要求
１。 完成以8051系列单片机为核心处理器的模拟十字路口交通灯控制的硬件设计（在altium ｄesigner下画出硬件原理图).布线,印制电路板， 并焊接原件搭载硬件电路,做出实物。
2. 完成交通灯控制系统的软件编程。 
3。 软硬件综合调试，模拟实现对交通灯控制系统的控制。 
4． 撰写实验报告:报告中给出硬件方案、软件流程图、软件关键代码
四、 实习内容
1. 设计题目：基于５１单片机交通十字路口信号灯设计

2. 实现功能:具有红、绿、黄三种颜色彩灯，并有一个数码管进行倒计时显示倒计时时间为三十秒。还应具有按键控制特殊情况下十字路口不需要红绿灯的显示(车流量很少的地段深夜可以不设红绿灯)。
五、 系统实现
1. 电路设计：
51单片机介绍： 本实验使用的51单片机为ＳTC８９C52
  STC89Ｃ５２是一个低电压，高性能CMOＳ8位单片机，片内含8kｂytｅs的可反复擦写的只读程序存储器（PＥROM）和１２8 byteｓ的随机存取数据存储器（RAM).
   STＣ８9C51是一个低功耗高性能单片机,40个引脚,32个外部双向输入/输出（I/O）端口。单片机外部引脚图如下:

管脚说明：
VＣC：供电电压.  
GNＤ：接地。  
  P０口：P０口为一个8位漏级开路双向Ｉ/O口,每脚可吸收8TTL门流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P０能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位.在FIAＳH编程时,P0 口作为原码输入口，当FIＡＳH执行 校验时，P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。  
  P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的８位双向Ｉ/Ｏ口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流.P１口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入,Ｐ１口被外部下拉为低电平时，将输出电流,这是由于内部上拉的缘故.在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。  
  P2口:P２口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当Ｐ2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低，将输出电流.这是由于内部上拉的缘故.P2口当用于外部程序存储器或1６位地址外部数据存储器执行 存取时，P２口输出地址的高八位。在给出地址“１”时，它运用 内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器执行 读写时，Ｐ２口输出其特殊功能寄存器的内容.P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号.  
  P3口：Ｐ3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向Ｉ/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1"后,它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流（IＬL）这是由于上拉的缘故. 
Ｐ３口也可作为sｔc89C52的一些特殊功能口,如下所示:      
Ｐ3。0 RXD（串行输入口）   
P３.1 TXD（串行输出口）  
P3.２ /INＴ０(外部中断0）    
P3.3 ／IＮT１（外部中断1） 
P3．4 T０（记时器0外部输入)   
P3。5 T１（记时器1外部输入）   
P3.6 ／ＷＲ(外部数据存储器写选通）    
P3．7 /RD(外部数据存储器读选通）

RＳT:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RSＴ脚两个机器周期的高电平时间。   
ＡLＥ/ＰRＯG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节.在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要留心的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ＡLE的输出可在ＳFR8EＨ地址上置0。此时, ＡＬE只有在执行MOVX，MＯＶC指令是ALＥ才起作用.另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ＡLE禁止，置位无效。 /ＰＳEN：外部程序存储器的选通信号.在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 
ＥA/VPＰ：ＥA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（０000H—FFFFＨ）,不管能不能有内部程序存储器。留心加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高
八段共阳极数码管：

顾名思义,八段二位共阳极数码管是由8x2个二极管组成的，全部点亮时可以显示为8．8。，第一个８。的八个数码管的阳极是接在一起的，第二个也是如此,他们的共阳极分别为引脚 ８、7。 写程序的时候我们只需要8、7引脚接电源，控制其他八个引脚的信号就可以得到我们想要的数字。
2. 元件清单:
器件
数量
STＣ89Ｃ52
1
11.05９２ＭHZ晶振
1
瓷片电容３0pf
2
八段2位共阳极数码管
1
自锁/轻触开关
1／2
电阻１k／10k
7/1
发光二极管红/绿/黄／
3/4/３
电解电容10uＦ
2

3. 电路设计：
单片机最小系统应包含 复位电路、外部时钟电路，即单片机能工作的必要条件。设计电路图如下：
　　　 　 　 　 　　　 　　数码管

最小系统

Ｌed彩灯
　　电源电路
4. 软件流程图:
软件设计是红灯亮三十秒,绿灯亮27秒，黄灯亮3秒。
组成循环如下表:
1. １－27秒 南北绿灯亮，东西方向红灯亮，数码管从30倒数到3
2. 28-3０秒　南北黄灯亮，东西方向红灯亮，数码管从３倒数到1
3. ３1—57秒 南北红灯亮,东西方向绿灯亮,数码管从３0倒数到３
4. 58—6０秒　南北黄灯亮，东西方向红灯亮，数码管从３倒数到1

程序从1-4往复循环。

程序流程图如下：
开始

程序初始化
time=60

判断time的值

If: 33<time<=60
If: 3<time1<=30
If: 0<time1<=3
If: 30<time1<=33

Y
Y
Y
Y

南北红灯亮
东西黄灯亮
Time -1

南北红灯亮
东西绿灯亮
Time -1

南北黄灯亮
东西红灯亮
Time -1

南北绿灯亮
东西红灯亮
time -1

If: time=0

5. 程序调试：

调试窗口

全速运行调试,观察单片机IＯ口信号变化，即可模拟观察程序是否正确,哪里出错.

编译通过，程序实现功能并把程序下载到单片机中装好，进行调试。

实物图：

六、 实习总结：
经过三个星期的时间，从不会到会，从没思路到想法无限多。终于还是把这个设计给弄出来了。
刚开始不知道从何入手,以前都是学一些书本上的知识,还不会灵活应用，而且也没做过什么具体的设计。后来开始动手去做，大量的从网上摄取知识，去图书馆查找资料,复习编程,复习单片机原理。等等.一个小小的电路需要太多的知识,学以致用这个词在这次设计上有了更深刻的体会。
通过设计我对原来学过的知识有了更深的理解，原来想着在大学里学不到很多东西,直到做完实习，才知道是自己不会联系实际应用！当设计接近尾声的时候回顾设计的整个流程，才发现有好多东西都需要更深一步的学习。 
在调试的过程中遇到了很多问题，有时候是硬件上的错误自己却认为是软件的错误,有时候软件错又认为是硬件出错了。总之我觉得学到知识最多的地方不是去查资料的时候,而是在调试过程中学到了很多东西,焊工技术、编程思想、设计电路铺板等等都会影响整个电路的工作情况。
而且到最后的时候发现自己设计的电路上面也有很大的不足，比如直接用Ｐ１口接数码管的阳极，由于单片机IO口输出电流都比较小，所以导致数码管的亮度不是很亮,所以在共阳极数码管的阳极与IO口相连是应加三极管或者锁存器提供更大的电流。
总之这次设计让我学会了很多东西，最主要的是学会了去查询资料，筛选资料，并大大培养了我的动手能力.
七、 参考文献
［1］梅丽凤：单片机原理与技术接口第三版，清华大学出版社
［2]谭浩强:C语言程序设计第四版,清华大学出版社
[3］龙脉工作室：单片机C语言入门,人民邮电出版社
[4］杨素行：模拟电子技术基础简明教程第三版，高等教育出版社
［4］余孟尝：数字电子技术基础简明教程第三版，高等教育出版社

交通灯程序:
＃ｉnclｕdｅ <reg52.h>
＃deｆiｎｅ ｕchar　ｕnsigned char
　#dｅfine ｕiｎt　unsｉｇnｅd int
sbiｔ　lighｔ_R1=P2^0；
ｓｂiｔ liｇhｔ＿Ｇ1＝Ｐ2^１；
sbit　ｌｉght_Y１=P2^２;
sbｉｔ lｉght＿R2=P2^３；
sbit　lｉgｈt_Ｇ2＝P2＾4；
sbｉt light_Ｙ2＝P2^5；
　sbｉｔ D1=P1^0;/／十位段选
sbiｔ　D2＝P1＾1;//个位段选
/＊*＊**＊共阳极数码管编码对应0～9
~0x3f,~0x06，～0x5b，~0x４f，～0x6６,
~0x6ｄ,~0ｘ7d,~0x07,～0x7f,~０x6ｆ
＊＊*＊*＊＊**＊*＊*＊＊＊＊＊＊＊*＊＊＊/
　uchaｒ ｃode ｔaｂ[1０]=｛
ﻩ ～0x3f，~０x0６,~0x5b，～0ｘ4ｆ,～０x66,
　~0x６d,~0x7ｄ，～0x07,~0ｘ7f,～0x6f
　 　　 　 ﻩ｝；
uｃhar　Ｔ,sｈi,ge,s,k,kk；ﻩ
voｉd maｉn（ｖoｉd）
{
ﻩuchar tｉme1＝60;
ﻩＴ=０；
ｋ=0；／/外部中断0控制变量
ｋｋ=0； //外部中断1控制变量
ﻩＴMOD=0ｘ0１；/／开定时器中断
ﻩTH0=（６5536－5０000)/2５6；
TL0=(6５5３6-5000０）％2５6; /／定时器50ms中断一次
ﻩEA=1；ﻩ//开总中断
ﻩET0=1;
TＲ0=1;
IT0＝1; //外部中断0 选择下降沿触发
EX０=1；ﻩ　//开外部 中断 0
ﻩＩT1=１；ﻩ／/外部中断1 选择下降沿触发
ﻩＥＸ1=１；
ﻩshi＝3;
gｅ=０；
while（1）
{
ﻩﻩif(k=＝1）//判断K1是否按下
｛
D１=0;
Ｄ2=0；
ﻩﻩligｈt_G1=1；
ﻩ ｌｉｇｈt_G２=1；
ﻩﻩlｉｇhｔ＿R1=1;
lｉｇｈt_R２=1;

ﻩlight_Y１=０;
ﻩﻩliｇht_Ｙ2=0；
ﻩﻩwhile（ｋ)
｛
ﻩ ﻩif（kk=＝１）//判断K2是否按下
ﻩﻩﻩ{
ﻩ ﻩtiｍe１=60;
ﻩﻩ ｌight_Y1=1；
ﻩﻩﻩ ｌight＿Ｙ2=1；
ﻩ ﻩkk＝0;
ﻩ k=0;
ﻩﻩ}

ﻩ }
｝

ﻩif（ｔiｍe1==60）　　/／初始状态
ﻩ{ﻩ
ﻩｌｉght_Ｇ1=0；
ﻩﻩlｉght_R２=0;
ﻩﻩliｇht_Y2=1;
ﻩlighｔ_R1=1；
ﻩﻩ｝
ﻩﻩＤ１=1;
Ｄ2=０;
ﻩP０＝tab［shi］;
ﻩﻩs=5０;
ﻩﻩwhile(ｓ--);
ﻩﻩP0=0xfｆ；
ﻩﻩD1=0；
ﻩ D2=1;
ﻩＰ0=tａb[ge］；
ﻩ s=50；
ﻩwhiｌｅ(s--);
P0=0xfｆ；ﻩ
ﻩﻩD2=0;

ｉｆ（T==20)
ﻩ｛ﻩ
ﻩﻩＴ=0;
ﻩﻩｔime1－-;
ﻩﻩif(tｉme1＞30）
ﻩ ｛
ﻩshｉ=（time１—30）/１0;
ﻩﻩge＝（ｔｉme1－30)％10;
ﻩ｝
ﻩeｌｓe　
ﻩﻩ｛
ﻩshｉ=time１/10;
ﻩ ge＝tｉmｅ1%10；
}
ﻩ if（(time1－30）==3）
ﻩ{
ﻩlｉght_Ｇ1=1;
ﻩ lｉｇht_Y1=0;
ｌight_R２=0；
}
ﻩｅlse if（ｔｉme1=＝3０)／／转东西方向
ﻩ｛
ﻩ light_Y1=1；
ﻩｌight_R1=0;
ﻩｌigｈｔ_R2=１；
ﻩ ｌiｇht_G２=0；
ﻩﻩ}
elｓe if（ｔime１＝=３)
ﻩﻩ｛
ﻩ ｌiｇht＿G２=1；
ﻩ liｇht_Y2=0;
ﻩﻩliｇｈt_R1=０；
ﻩ｝
ｅlsｅ ｉｆ(time1=＝0)
｛
ｔime1=60；
ﻩ shi=3；
ﻩ ge=０;
ﻩ｝ﻩ
｝
ﻩ｝

｝
voiｄ ｔimer0()　inｔerrupｔ　１ ／/定时器中断
{
TH0=(65536—50000)/2５６；
ﻩTＬ0=(65５36-５00０0)％25６；
ﻩT++；
｝　
ｖｏid inteｒrupt＿0(） interrｕpt 0
｛
　 k=1；
}
void　ｉnｔｅrｒuｐt_1()　intｅrrupt 2
｛
ｋk=1；
｝

整体电路原理图:
（实际设计电路时应当不需要R11与R12（数码管太暗)）

布线图:

长沙航空职业技术学院
毕业设计(论文）

题目: 　 　　　基于单片机的十字路口 　　 　
　交通灯控制系统设计 　 　 　

学生姓名
系 　 别 航空电子电气工程系
专 　 业 应用电子技术专业
学 号
指导教师
职　 称

目录
摘要2
前 言4
第一章 绪论5
１。１背景５
1。２ 设计的目的及意义５
１.3 交通灯控制系统设计的任务与要求5
1．4　设计实现的主要功能6
第二章　交通灯的总体方案设计与论证7
2．１　显示界面方案7
2。２　输入方案7
第三章　交通灯原理分析8
３.1　交通灯显示时序的理论分析8
3。2 交通灯显示的理论分析9
３。2。1倒计时显示的理论分析9
3．2。2状态灯显示的理论分析10
第四章 交通灯系统硬件设计11
4．1　交通灯系统设计芯片选择１1
4.２.１系统构成：１２
4.2．2七段数码管介绍：1２
第五章 交通灯系统软件设计1４
5.1程序设计流程图14
5.２ 交通灯系统编程信息1６
第六章 交通灯的仿真及调试17
6。１ Ｐrｏteus软件仿真1７
６。2功能调试18
６．3 交通灯实物调试１9
结论2１
致 谢２2
参考文献23
附录 Ａ（源程序）２4
附录 B（电路原理图)27
附录 Ｃ(PCＢ图）２８

摘要
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.
十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道,人行人道,有条不紊.那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用MCS－5１系列单片机ＡT89C５1为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8０51芯片的Ｐ1口设置红、绿、黄灯燃亮时间的功能;红绿灯循环点亮，倒计时剩3秒时黄灯警示,显示时间通过P2口输出至双位数码管。本系统设计周期短、可靠性高、实用性强、操作简单、维护方便、扩展功能强。

关键词：单片机;交通灯；AT89C51

Abstract
Iｎ　ｒｅcｅnｔ yｅars, with the ｒａpid　deｖelｏｐmenｔ of science　and teｃhnｏlogy， the aｐplicatioｎ oｆ SCM is goiｎg　deep,　ｄriｖing the ｔraditional　detecｔion ｔecｈｎiquｅs to ｒeｎew daｙ by　day. Iｎ ｔhe ｒeaｌ-ｔｉmｅ　exａmiｎａｔiｏn anｄ　iｎ the automatic control monolithic　inｔｅgrated cｉrcuiｔ　applｉcａtion sysｔeｍ, thｅ ｍoｎoliｔhiｃ integraｔed cｉｒcuit ofｔen toｏｋ　a cｏre ｐart uses。The　monoliｔｈiｃ integratｅｄ　circｕiｔ aspｅcｔ knowledgｅ ｉs onlｙ　ｉnsuffｉｃｉent, but shouｌｄ also act according to　ｔhe coｎcretｅ　hardｗarｅ ａｒchitecｔｕrｅ software and　ｈardware uniｏn， to　ｂe ｉｍproved。
The intersｅctｉon veｈiｃles sｈuｔｔlｅ,　the　ｐedestｒiaｎ is　bustliｎg，　car deaｌｅrsｈip traｆｆｉｃ lａｎe， ｐersｏn sidewalk， mｅthodicａl.　Tｈｅn ｄｅpendiｎg　on what　to reａlizes　this oｒderly oｒder？ 　the tｒaffiｃ　ｌights ｏｎ　ｔｈｅ autｏmatic controｌ systｅｍ。 Tｈｅrｅ aｒｅ great ｎｕmber kinds ｏｆ ｍｏｄｅｓ　to conｔrol tｈe traffic lightｓ． Tｈe　system usｅs a ｓeｒｉes oｆ　ＭCS—５１ as　tｈe　ceｎｔｅｒ AT8９C5１　sｉngle-chｉp ｄevicｅ　dｅｓiｇned　to ｃontｒoｌ　the ｔraｆｆic ｌights，so as　ｔo ｒealiｚe the fｕnctioｎ　ｏf seｔｔinｇ red, green　lｉgｈt　tｉme by ８051 chiｐ'ｓ　P1 port accordinｇ ｔo　the actuａl　ｔrａffic flowｓ，　ｌightinｇ the　rｅd—ligｈt , green－lｉgｈt and　yｅllｏw—lｉｇht by turn aｎd ligｈｔｉｎg the yｅllow-lｉgｈt to ｓｈｏw　whiｌe　3　seconｄs ｌeft，ｏutpｕiｎg tｈe　time　bｙ P2 aｎd shoｗing the　tｉｍｅ ｏｎ　dｏuｂlｅ—digｉtsｎixiｅ tube. Shｏｒt ｏf the ｄｅsign cycｌe, hiｇｈ reliaｂiｌity, ｐractｉcａl, siｍpｌe ｏperation, easy　ｍainteｎaｎce， ｔhe　expａnｓｉoｎ of　pｏwerful　iｓ this syｓtｅm．

Kｅｙ　wｏrｄs：　SCM； MＣU；　traffiｃ light；　ＡＴ89C51

前　言
不同的城市有不同城市的问题，但共性就是混合交通流问题。在交叉口如何解决混合交通流中的互相影响或彼此的互相影响，就是解决问题的关键!随着我国城市化建设的发展,越来越多的新兴城市的出现,使得城市的交通成为了一个主要的问题。同时随着我国经济的稳步发展，人民的生活水平日渐提高，越来越多的汽车进入寻常百姓的家庭，再加上政府大力发展的公交、出租车,车辆越来越多了。这不仅要求道路越来越宽阔,而且要求有新的交通管理模式的出台。旧有的交通控制系统的弊病和人们越来越高的要求激化了矛盾，使原来不太突出的交通问题被提上了日程。现有关部门愈来愈多的注重在交通管理中引进自动化、智能化技术,比如“电子警察”、自适应交通信号灯以及耗资巨大的交通指挥控制系统等。随着经济的发展和社会的进步,道路交通愈来愈成为社会活动的重要组成部分。对交通的管控能力,也就从一个侧面体现了这个国家对整个社会的管理控制能力，因此各国都是很重视用各种高科技手段来清华对交通的管控能力.现在次提出用单片机空盒子的简易交通红绿灯系统，借以解决单主干道的常规交通问题。

第一章 绪论
１。１背景
由于我国经济的快速发展从而导致了汽车数量的猛增,大中型城市的城市交通，正面临着严峻的考验，从而导致交通问题日益严重，其主要表现如下:交通事故频发,对人类生命安全造成极大威胁;交通拥堵严重，导致出行时间增加,能源消耗加大；空气污染和噪声污染程度日益加深等.日常的交通堵塞成为人们司空见惯而又不得不忍受的问题，在这种背景下，结合我国城市道路交通的实际情况,开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统已经成为当前的主要任务.随着电子技术的发展,利用单片机技术对交通灯进行智能化管理，已成为目前广泛采用的方法。
1．２　设计的目的及意义
单片机具有性价比高、集成度高、可靠性好、抗干扰性强等特点，广泛运用于各种智能仪器中。基于新型规则的可编程交通控制系统,可以实现对车辆、行人的控制，使的交通便于管理.所以，采用单片机自动控制交通灯有现实的社会意义。
１．3 交通灯控制系统设计的任务与要求
1．以单片机为核心芯片,通过控制三色LED的亮灭来控制各干道的通行。
2． 电源：220VＡC±10%，50Hz±10%，用数码管显示时间。
3。 每次绿灯变红灯时，要求黄灯先亮3秒钟.　主干道每次放行4５秒；支干道每次放行3０秒。
4。 用计算机辅助设计软件Pｒotｅl设计电路原理图及PCB图

1。4 设计实现的主要功能
本系统需要采用MSC-5１系列单片机AT89C５１作为中心器件来设计交通灯控制器，实现以下功能：
1。初始东西（支干道）绿灯亮，南北(主干道）红灯亮,东西方向通车.
2．延时2７ｓ,东西路口绿灯熄灭，黄灯延时3秒.（支干道放行3０ｓ）
３。黄灯闪烁后,东西路口红灯亮同时南北路口绿灯亮,南北方向开始通车。
４。延时42s，南北方向绿灯灭，黄灯延时3秒,（主干道放行4５ｓ）然后又切换成东西方向通车,如此重复。

第二章交通灯的总体方案设计与论证
２.１　显示界面方案
倒计时显示：该系统要求完成倒计时的功能。因只需显示数字,基于上述原因，完全采用数码管显示，四个路口分别采用一个二位阴极数码管即可。
状态灯显示:
按照要求，各个路口都只有一种直行通行方式,这是最简单的交通路口通行方式.所以，一个路口３种灯都只有一种显示方式。状态灯在绿灯变红灯前，先亮3秒.
2．２ 输入方案
８０51共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3），用于对外部数据的传输。本设计将P1口设置红、绿、黄灯的燃亮；红绿灯循环点亮，倒计时剩3秒时黄灯警示,显示时间通过P2口输出至双位数码管。该方案的优点是：使用灵活，并且可提供较多I/O口，节省了AＴ8９C５1的中断口资源.

第三章 交通灯原理分析
3。１　交通灯显示时序的理论分析
N
S
W
E
N
S
W
E
下图所示为一种红绿灯规则的状态图。

图3.1 状态S1东西直行通行

图3.2 状态S2南北直接通行

共两种状态，分别设定为S１、S２，交通灯以这两种状态为一个周期，循环执行如下图所示:

开始

S2
S1

图3.3 交通灯状态循环图

依据上述车辆行驶的状态图，可以列出各个路口灯的逻辑表如下表所示(其中逻辑值“１"代表直行通行,逻辑值“0”代表禁止通行）：

Ｓ１的状态
E
S
Ｗ
N
逻辑值
1
0
１
0
显示时间
延时30S
S２的状态
E
S
Ｗ
N
逻辑值
0
1
0
1
显示时间
延时４5Ｓ
图3.4 东西支干道通行

图3.5 南北主干道通行

程序就是在上述两种状态下循环转化的。一个周期两个状态,整个周期下共花费７5ｓ。

３．2 交通灯显示的理论分析
3。2.1倒计时显示的理论分析
利用定时器中断，设置TH0=(6553６－50000)/2５6,TL0=（6５5３6—5000０）％２5６,即每0。05秒中断一次。每到第20次中断即过了20＊0。05秒=1秒时，使时间的计数值减1,便实现了倒计时的功能。

３.2．2状态灯显示的理论分析
AT89C５１芯片的P1口分配:
Ｐ1＾0南北方向红灯， P1^１南北方向绿灯
P1＾2南北方向黄灯, P1^5东西方向红灯
P1^6东西方向绿灯， P1＾７东西方向黄灯

这里黄灯只要求亮，所以更为简单。如果要求将黄灯设置为闪烁,则同样可以利用定时器中断,只要将黄灯标志位反置，每到第10次中断即过了10*0.05秒=0．5秒时,即可让黄灯１秒闪烁一次。

第四章 交通灯系统硬件设计
4。1 交通灯系统设计芯片选择
图4.1 89C51引脚图

AT8９Ｃ５１是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOＳ 8位单片机，有40个引脚,3２个外部双向输入／输出（I／O）端口，同时内含2个外中断口,３个1６位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，片内含8k bytｅs的可反复擦写的Flash只读程序存储器和25６ bｙteｓ的随机存取数据存储器(RAM），器件采用AＴMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCＳ－51指令系统及８051产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Ｆlash存储单元，可以按照常规方法对其进行编程,也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flaｓｈ存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Fｌａsh存储器可有效地降低开发成本。
4。2交通灯显示电路设计

整体连接电路图

4.2．1系统构成:
电路板一块，AT８９Ｃ５1单片机一片，七段数码管两个，发光二极管13个（12个用于交通控制，一个用于标识电源)，一个按键，一个数据下载线。

4。2.2七段数码管介绍：
在单片机系统中，常用的显示器有:发光二极管显示器，简称ＬED;液晶显示器，简称LＣD；荧光管显示器。而发光二极管显示又分为固定段显示和可以拼装的大型字段显示，此外还有共阳极和共阴极之分等。
LＥD段显示器结构与原理
ＬED显示器是由发光二极管显示字段组成的显示块，有7段和“米”字段之分。这种显示块有共阳极和共阴极两种.此外，显示块中还有一个圆点型发光二极管（在图中以dP表示)用于显示小数点.通过发光二极管亮、暗的不同组，可以显示多中数字、字母以及其他符号。
LＥＤ显示块中的发光二极管共有两种连接方法：
（１)共阳极接法
发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。使用时公共阳极接+5V,这样，阴极端输入低电平的段的发光二极管被点亮,相应的段被显示；而输入高电平的段则不点亮.
(2)共阴极接法
图4.2 数码管引脚图
发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极。使用时公共阴极接地，这样，阳极端输入高电平的段的发光二极管被点亮,相应的段被显示；而输入低电平的段则不点亮.

共阴和共阳结构的LＥD显示器各笔划段名和安排位置是相同的。当二极管导通时,相应的笔划段发亮，由发亮的笔划段组合而显示的各种字符。8个笔划段dP、ｇ、ｆ、e、d、ｃ、b、a对应于一个字节（8位）的D7、D6、Ｄ5、Ｄ4、Ｄ3、D2、D1、D0,于是用8位二进制码就可以表示欲显示字符的字形代码。例如，对于共阴LED显示器,当公共阴极接地(为零电平），而阳极dP、g、f、e、d、c、b、a各段为０11１011时，显示器显示＂Ｐ＂字符，即对于共阴极LED显示器，“Ｐ"字符的字形码是73H。如果是共阳LED显示器,公共阳极接高电平,显示“P”字符的字形代码应为１0０01100（8CH)。用ＬＥD显示器显示十进制转换成十六进制数的字形代码在表４。3中列出。

表　4.３ＬＥD十六进制的数字代码表
字形
共阳极代码
共阴极代码
字形
共阳极代码
共阴极代码
0
C0H
３ＦＨ
9
90H
６FH
1
F9H
0６H
A
８8Ｈ
77H
2
A4Ｈ
5BH
B
８3Ｈ
7ＣH
3
ＢＯＨ
４FH
C
C6H
３９H
４
99Ｈ
66Ｈ
D
A１H
5EH
5
９２H
6DH
E
８６H
79H
6
82Ｈ
7DＨ
F
8EH
71H
7
Ｆ８Ｈ
07H
灭
ＦFH
00H
8
80H
７ＦH

第五章交通灯系统软件设计
5。1程序设计流程图
开始
AT89C51 初始化
东西直行通行南北禁止

通行30s
南北黄灯亮3s
南北直行通行东西禁止
通行45s
东西黄灯亮3s
Y
N
Y
N

图5.1 主程序流程图

T0响应
到0.05s
中断一次
第20次
计数值减1
返回
Y
N

图5.2 中断程序

中断程序实现定时与计数的功能，上面已经分析过，TH０=（6553６－５0000）/２5６，TL０＝（65536—５0000)％256,即每0．05秒中断一次。每到第20次中断即过了20*0．05秒＝1秒时,使时间的计数值减1,即实现了倒计时功能.

5.2 交通灯系统编程信息
定时器的中断设置
在单片机中，中断技术主要用于实时控制.所谓实时控制,就是要求计算机能及时地响应被控对象提出的分析、计算和控制等请求，使被控对象保持在最佳工作状态，以达到预定的控制效果。由于这些控制参量的请求都是随机发出的，而且要求单片机必须做出快速响应并及时处理，对此，只有靠中断技术才能实现。
相应中断服务子程序
void　T0_ｉnit（）
{
ＴMOD|＝0ｘ０1； ﻩﻩ／/定时器0设置为16位定时器
TH0=(65５36—50000）/256；ﻩ//定时器0赋初值
ﻩTＬ０＝(655３6-50000）%2５６；
EA=1；ﻩ 　　//开总中断
ﻩET0＝１; 　 //开定时器０中断
ﻩＴR0=1；ﻩﻩ　 ／/定时器打开
}
if(ａａ　＝＝ 20)
ﻩ{
ﻩﻩﻩaa = ０;
ﻩﻩ vａlue ＋+;//vａlue单位为秒,
ﻩ nｂnuｍ —-;
ﻩ dxnum --;
ﻩ｝
voｉd　ｔｉｍｅ_ｔ0(） inｔｅｒrｕpｔ　1
｛
TH0＝（65536-５000０）／2５6;
TL0=（６5536-50０0０）%256;
ﻩaa++；/／aa等于2０，,20＊5０00０大概是1秒
｝

第六章 交通灯的仿真及调试
6.1Ｐrｏtｅuｓ软件仿真
根据系统设计要求，进行Kｅｉl和Pｒoteus系统仿真，不断调试程序,直到符合功能要求。Proteus总体仿真图如下。

图6.1 Proteus仿真图

6.2功能调试
调试步骤
1. 在Ｐroｔeｕs仿真软件中打开目标电路图。
2. 将在Ｋeil编程软件中生成的hex文件导入到电路图中。
3. 点击开始按钮进行仿真测试。

图6.2 东西支干道通行

图6.3 东西支干道黄灯警示

图6.4 南北主干道通行

测试结果： 发光二极管，数码管都能按要求显示，符合要求。
6.3 交通灯实物调试
调试步骤
1. 对照电路图连接实物板，再接上电源。
2. 打开电源开关,电路板的发光二极管，数码管开始运作，进行多次循环调试，确认无误后得出结论。

图6.5 东西支干道通行

图6.6 东西支干道黄灯警示

图6.7 南北主干道通行

调试结果：发光二极管,数码管都能按要求显示，各功能都能实现,符合要求.
结论
本系统采用MＳC-51系列单片机AT８9C5１为中心器件来设计交通灯控制器，芯片的P1口设置红、绿、黄灯燃亮,P2口输出至数码管实现倒计时的功能。
经过仿真和实物调试，发光二极管正常显示,数码管能按要求实现倒计时且能够和二极管同步。基本功能都能实现,符合设计要求。
通过这次毕业设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧(特别是汇编语言）的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。

致 谢
我在指导老师老师的精心指导和严格要求下,经过自己的努力,终于完成了这次毕业设计。同时获得了丰富的理论知识，极大地提高了实践能力，并对当前电子领域的研究状况和发展方向有了一定的了解,尤其在单片机及其接口技术方面，这对我今后进一步学习应用电子方面的知识有极大的帮助。通过大量阅读资料，我拓宽了自己的知识面，并懂得将所学知识融会贯通到实践中去.在获得知识的同时，我也认识到了自己还需要学习的东西很多，理论需要很好的结合实践,全面分析并解决问题的能力有待提高。
另外,此次毕业设计还获得了各位领导和老师的大力支持。在此，我衷心感谢各位老师的指导和支持。在未来的工作和学习中,我将以更好的成