51单片机红绿灯课程设计.doc

1 电源提供方案 
为使模块稳定工作，须有可靠电源。因此考虑了两种电源方案: 方案一：采用独立的稳压电源。此方案的优点是稳定可靠,且有各种成熟 电路可供选用;缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。 
方案二：采用单片机控制模块提供电源。改方案的优点是系统简明扼要，节约成本；缺点是输出功率不高。 综上所述，选择方案二。 
2 显示界面方案 
该系统要求完成倒计时功能。基于上述原因，我考虑了二种方案： 
方案一：采用数码管显示。这种方案只显示有限的符号和数码字符,简单，方便。 方案二：采用点阵式LED 显示.这种方案虽然功能强大，并可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等，但实现复杂,成本较高。 
综上所述，选择方案一。
3 输入方案： 
设计要求系统能调节灯亮时间，并可处理紧急情况，我研究了两种方案： 方案一：采用8155扩展I/O 口及键盘，显示等. 
该方案的优点是:使用灵活可编程，并且有RAM,及计数器。若用该方案，可提供较多I/O 口,但操作起来稍显复杂。 
方案二: 直接在I/O口线上接上按键开关。 
由于该系统对于交通灯及数码管的控制，只用单片机本身的I/O 口就可实现，且本身的计数器及RAM已经够用。 
综上所述，选择方案二。  
3.1单片机交通控制系统的通行方案设计 
设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间,将通行禁行方向对换。其具体状态如下图所示。说明：黑色表示亮，白色表示灭.交通状态从状态1开始变换，直至状态6然后循环至状态1，周而复始,即如图2。1所示：

 图1 交通状态 
本系统采用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： 
Ø 初始东西绿灯亮，南北红灯亮,东西路口车通行，时隔24s，黄灯闪烁6次。之后，南北绿灯亮，东西红灯亮，方向开始通车,时隔24s，南北黄灯闪烁6次,然后又切换成东西方向通车，如此重复. 
Ø 当发生交通意外(中断产生)时，全部亮红灯，进行交通事故的处理.当事故处理完毕（再次按中断键)，重新按上述方式工作. 
Ø 当南北路口的流量大时,可以增加南北路口亮绿灯的时间，当东西路口的流量大时，可以增加东西路口亮绿灯的时间，结束后调回正常状态。
下面我们可以用图表表示灯状态和行止状态的关系如下

东西南北四个路口均有红绿黄3灯和数码显示管2个,在任一个路口，遇红灯禁止通行，转绿灯允许通行，之后黄灯亮警告行止状态将变换。状态及红绿灯状态如表1所示。说明:0表示灭，1表示亮。
3.3单片机智能交通灯控制系统的基本构成及原理 
单片机设计智能交通灯控制系统,可用单片机直接控制交通信号灯的状态变化,实现倒计时、紧急情况处理与时间调整等功能.

据此,本设计系统以单片机为控制核心，连接成最小系统，由按键设置模块产生输入，信号灯状态模块、LED倒计时模块接受输出。系统的总体框图如上所示。 
单片机上电后，系统进入正常工作状态，执行交通灯状态显示控制，同时将时间数据倒计时输入到LED数码管上实时显示.在此过程中随时通过键盘调用急停按键和时间调节中断。 
交通灯系统硬件设计
此设计采用的是AT89C51单片机为内部控制芯片，外部接有按键中断电路以及复位电路以外，还有4个两位数码管，用以倒计时和4个路口的灯，共12个LED灯。
        四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 
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第二章 交通灯系统硬件设计 
此设计采用的是AT89C51单片机为内部控制芯片，外部接有按键中断电路以及复位电路以外,还有4个两位数码管,用以倒计时和4个路口的灯,共12个LED灯。 
2.1 系统框架图 
电路板一块，AT89S51单片机一片,八段LED数码管四个。发光二极管12个（4个绿的，4个红，4个黄的），8个电阻，2个电容,1个晶振，1个电解电容，1个按键开关。（系统结构框图：图2。1）

2。3.1 MSC—51芯片简介 
MCS—51单片机内部结构 
8051是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。 
8051单片机包含中央处理器、程序存储器（ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明： 
·中央处理器: 
中央处理器（CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器,能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。 
·数据存储器（RAM) 
8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的,专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据,运算的中间结果或用户定义的字型表。

2.3。2 LED显示数码管 
八段LED显示器由八个发光二极管组成.其中7个长条形的发光管排列成“日”字形，另一个圆点形的放光管在显示器的右下角作为显示小数点用,它能显示各种数字及部分英文字母.LED显示器有两种不同的形式:一种是8个发光二极管的阳极都连在一起的，称为共阳极LED显示器如图2-2所示;另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起的，称为共阴极LED显示器
3.3 晶体振荡器 
石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整,作用是为系统提供基本的时钟信号。我们在晶体某一方向加一电场，从而在与此垂直的方向产生机械振动，有了机械振动，就会在相应的垂直面上产生电场，从而使机械振动和电场互为因果，这种循环过程一直持续到晶体的机械强度限制时，才达到最后稳定，这种压电谐振的频率即为晶体振荡器的固有频率。

附录
原程序代码  
#include〈reg51.h〉 
＃define uint unsigned int//宏定义
 #define uchar unsigned char//宏定义 
uchar aa,cc,NBshi,NBge，DXshi，DXge，NBtemp,DXtemp；//定义变量 
sbit NBR=P3^0;//南北红灯 
sbit NBY=P3^1；//南北黄灯 
sbit NBG=P3^4；//南北绿灯 
sbit DXY=P3^5;//东西黄灯 
sbit DXG=P3^6;//东西绿灯 
sbit DXR=P3^7;//东西红灯  
uchar code table［］=｛   
0x3f，0x06,0x5b，0x4f,   
0x66,0x6d,0x7d，0x07，   
0x7f，0x6f｝； //数字的代码从0-9

//数字的代码从0—9 
void init（)；//初始化子程序的申明 
void displayNB（uchar NBshi，uchar NBge）；//显示子程序的申明 void delay(uint z);//延时子程序的申明 
void fenjieNB()；//南北数码管显示数字的分解函数 void fenjieDX()；//东西数码管显示数字的分解函数  
void main() 
void init(）；//初始化子程序的申明 
void displayNB(uchar NBshi，uchar NBge）;//显示子程序的申明 
void delay（uint z）；//延时子程序的申明 
void fenjieNB（)；//南北数码管显示数字的分解函数 
void fenjieDX（)；//东西数码管显示数字的分解函数
void main()
｛   
 init(）；//初始化子程序  while(1)  ｛ 
   if(cc==82）//循环一次结束    {     cc=0;//从新进行下一次循环 
}  
 ｝   
void delay（uint z）//带参数的延时函数
void delay(uint z）//带参数的延时函数
 {  uchar x，y;//定义两个变量  for（x=z；x〉0;x——）//循环延时   
for（y=110;y>0；y—-）；//循环延时   
}  
void init（)//初始化子程序 ｛   EA=1；//开总中断 
 ET0=1;//允许定时器0中断  EX0=1；//允许外部中断0中断  TR0=1；//启动定时器0 
 TMOD=0x01；//设置定时器0工作方式1 
TH0=（65536-50000）/256;//给定时器的高8为赋初值
TL0=(65536—50000)%256；//给定时器的低8为赋初值 
}  
void fenjieNB()//南北数码管显示数字的分解函数 
{  NBshi=NBtemp/10;//将要显示的时间的十位赋给变量  
NBge=NBtemp％10；//将要显示的时间的个位赋给变量   
NBtemp—-； 
｝   

void fenjieDX()//东西数码管显示数字的分解函数
｛  DXshi=DXtemp/10;  DXge=DXtemp%10；   DXtemp-—; 
｝  
void displayNB(uchar NBshi,uchar NBge）//带参数的数码管显示函数
 ｛      
//显示南北十位   P2=0xfe; 
  P0=table[NBshi］；   
  delay(5）；  
 //显示南北个位   
P2=0xfd;
P0=table［NBge];    
delay（15）;
｝
void displayDX(uchar DXshi,uchar DXge) {    
//东西十位   
P2=0xfb; 
 P1=table[DXshi］；   
  delay(5）；   
//东西个位  
 P2=0xf7； 
  P1=table［DXge]；     
delay（5)；
}
void timer0() interrupt 1//定时器0的中断函数
 ｛   
 TH0=（65536—50000)/256;//重装计数初值  
TL0=（65536—50000）%256;//重装计数初值  
aa++； 
 if（aa==20)//判断定时1分钟是否到  
 ｛     
aa=0；//计数次数清0   
 if（cc==0)//南北亮红灯40秒，东西亮黄灯5秒   
 ｛   
   DXY=0;//东西的黄灯亮    
 DXG=1;//东西的绿灯不亮
DXR=1;//东西的红灯不亮
NBY=1;//南北的黄灯不亮     
NBG=1;//南北的绿灯不亮   
 NBR=0;//南北的红灯亮    
 DXtemp=5；//东西的黄灯亮5秒    
 NBtemp=40；//南北的红灯亮40秒 
   } 
  else if(cc==6)//南北继续亮红灯40秒，东西亮绿灯34秒    
 {   
 DXY=1；//东西的黄灯不亮    
  DXG=0;//东西的绿灯亮     
 DXR=1；//东西的红灯不亮      
NBY=1；//南北的黄灯不亮      
NBG=1；//南北的绿灯不亮
NBR=0;//南北的红灯亮 
DXtemp=34；//东西的绿灯亮34秒       
} 
   else if(cc==41)//南北亮黄灯5秒,东西亮红灯40秒     
{     
 DXY=1；//东西的黄灯不亮     
 DXG=1;//东西的绿灯不亮      
DXR=0;//东西的红灯亮     
 NBY=0;//南北的黄灯亮     
 NBG=1;//南北的绿灯不亮
NBR=1；//南北的红灯不亮     
 NBtemp=5;//南北的黄灯亮5秒  
DXtemp=40;//东西的红灯亮40秒
} 
  else if（cc==47)//南北亮绿灯34秒，东西继续亮红灯40秒     ｛   
  DXY=1；//东西的黄灯不亮   
 DXG=1;//东西的绿灯不亮      
DXR=0;//东西的红灯亮      
NBY=1；//南北的黄灯不亮     
 NBG=0;//南北的绿灯亮     
NBR=1;//南北的红灯不亮 
 NBtemp=34；//南北的绿灯亮34秒      
DXtemp=34；//东西的红灯亮40秒  
    ｝   
fenjieNB（)；//调用南北分解函数 
   fenjieDX();//调用东西分解函数
 cc++;//判断亮灯的变量自加1
}  
displayNB（NBshi，NBge）;//调用NB红灯40秒的显示程序  
displayDX(DXshi，DXge）;//调用DX黄灯5秒的显示程序 
 ｝  
void JJZD（） interrupt 0 //紧急中断程序，南北东西都亮红灯 
｛
DXY=1;//东西的黄灯不亮   
DXG=1；//东西的绿灯不亮
DXR=0;//东西的红灯亮  
NBY=1;//南北的黄灯不亮  
NBG=1；//南北的绿灯不亮  
NBR=0；//南北的红灯亮 
 displayNB（0，0);//南北数码管都显示0   
 displayDX（0，0)；//东西数码管都显示0   
cc=0；//重最开始显示
｝