交通信号灯控制系统设计报告.docx

1、交通信号灯控制系统设计报告 微机应用系统课程设计报告（ 交通信号灯控制系统 ）课程小组成员：1.姓名：xxxx 班级：xxxxxxxxxx， 学号：xxxxxxxxxx 评语： 成绩： 2.姓名：xxxx 班级：xxxxxxxxxx， 学号：xxxxxxxxxx 评语： 成绩： 3.姓名：xxxx 班级：xxxxxxxxxx， 学号：xxxxxxxxxx 评语： 成绩： 一、课题内容及要求：1. 实验内容：设计一个交通信号灯控制系统，要求：初始状态为两个方向的红灯全亮，时间6秒。主干道绿灯亮，支干道红灯亮，主干道通车，时间为20秒。主干道黄灯闪烁，支干道红灯亮，时间为6秒。主干道红灯亮，支干道

2、绿灯亮，支干道通车，时间为15秒。主干道红灯亮，支干道黄灯闪烁，时间为6秒。循环显示。通过按键输入时间，使主干道和支干道通车时间一样。画出硬件连接电路图，说明各个控制信号的作用。画出程序流程图，编写程序，硬件连接调试，直至正确。编写课程设计报告。2. 实验要求编程实现功能，并撰写课程设计报告一份。二、硬件设计 1、硬件原理框图：2、设计电路： 设计电路主要由四部分组成，一是P1口与十二个发光二极管连接电路，二是P0口、部分P2口和部分P3口与8255连接电路，三是8255的PA口、PB口与四个两位数码管的连接电路，四是8255的PC口与矩阵键盘的连接电路。3、交通灯电路： 设计中采用发光二极管

3、作为交通灯来使用，单片机的I/O接口直接和交通灯（发光二极管）连接。在十字路口的四组红、黄、绿三色交通灯中，东西方向道路上的两组同色灯连接在一起，南北方向道路上的两组同色的灯也彼此连接在，受单片机P1.0P1.5控制。单片机的I/O接口与交通灯电路的具体连接方式为：P1.0P1.2分别接东西方向的红、黄、绿共6个放光二极管，P1.3P1.5分别接南北方向的红、黄、绿共6个发光二极管。12个发光二极管采用了共阴极的连接方式，因此I/O口输出高电平时，与之相连的发光二极管会亮，I/O口输出低电平时，相应的发光二极管会灭。交通灯电路如下图所示 4、倒计时显示电路：该显示装置选用双位数码管来显示交通灯

4、转换的剩余时间，根据控制要求，每个路口需要1个数码管，这样四个路口就要求4个数码管。我们可以选用共阴型数码管。四个路口倒计时显示被置在同一时刻显示不同的数字。电路如下图5、按键模块：按键模块主要利用经过8255扩展之后的PC口来控制的。当有按键被按下时，PC口会产生低电平，按下不同键会调用相应的子程序，根据不同的按键进行相应的处理6、仿真电路及效果图：（1）仿真电路：（2）仿真效果：7、主要元件清单： 名称 件数 参数 选择理由 电阻13220限流，以免烧坏数码管 发光二极管123色便于仿真显示 AT89C511低电压，高性能八位微处理器2位共阴数码管4常用数字显示，便于仿真 开关17单片机复

5、位及键盘 排阻1RESPACK-8驱动数码管排针、排线若干 便于连接电路 晶振112MHz 为单片机工作提供时钟脉冲信号 瓷片电容227pF防止单片机自激电解电容110uF8255A1 扩展并口三、软件设计1、主程序流程图： 2、系统程序设计系统工作原理：（1）主程序：本设计系统以单片机为控制核心，连接成最小系统。按键设置模块产生信号输入，信号灯状态模块显示通行状态，LED倒计时模块模块接受信号并输出。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。在此过程中系统一直查询是否有时间调节服务。（2）按键程序：按键采用查询方式进行处理，

6、当某个键按下时，单片机确认外设已“准备好”，然后进行相应处理，（3）显示程序：显示主要包括数码管的时间显示和交通灯的交通状态显示，本设计包含六种正常交通状态。3、程序源代码： #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define PAC XBYTE0x7fff #define PA XBYTE0x7cff #define PB XBYTE0x7dff #define PC XBYTE0x7eff #define state0 6 #define state1 20 #define stat

7、e2 6 #define state3 0 #define state4 6 #define KEYP PC /定义按键连接到PC口 /定义数码管字形015、af uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f, 0x5f,0x7c,0x58,0x5e,0x7b,0x71; char disp=0x3f; /声明七段显示初值为小数点 uchar scan4=0xef,0xdf,0xbf,0x7f; /显示器几件判断扫描码 sbit red_a=P10; sbit yellow_a=P11; sbit gree

8、n_a=P12; sbit red_b=P13; sbit yellow_b=P14; sbit green_b=P15; uchar flash_count=0,operation_type=0; /延时 void delay_ms(uchar x) uchar h; while(x-) for(h=0;h0;i-) for(n=1000;n0;n-) PB=0x0a; PA=tablei/10; /十位 delay_ms(2); PB=0x05; PA=tablei%10;/个位 delay_ms(2); void traffic_light_1(uchar x) uchar i,n; r

9、ed_a=1;yellow_a=1;green_a=0; /东西 通行 red_b=0;yellow_b=1;green_b=1; /南北 通行 for(i=x;i0;i-) for(n=500;n0;n-) PB=0x0e; PA=tablei/10; delay_ms(1); PB=0x0d; PA=tablei%10;/主东西 delay_ms(1); PB=0x0b; PA=table(i+6)/10; delay_ms(1); PB=0xf7; PA=table(i+6)%10; /支南北 delay_ms(1); void traffic_light_2(uchar x) ucha

10、r i,n; for(i=x;i0;i-) yellow_a=yellow_a; green_a=1; for(n=1000;n0;n-) PB=0x0a; PA=tablei/10; delay_ms(2); PB=0x05; PA=tablei%10; delay_ms(2); flash_count+; if(flash_count=6)break;/闪烁3次 flash_count=0; void traffic_light_3(uchar x) uchar i,n; red_a=0;yellow_a=1;green_a=1; /东西通行 red_b=1;yellow_b=1;gree

11、n_b=0; /南北通行 if(x=0) for(i=15;i0;i-) for(n=250;n0;n-) PB=0x0e; PA=table(i+6)/10; delay_ms(1); PB=0x0d; PA=table(i+6)%10;/主东西 delay_ms(1); PB=0x0b; PA=tablei/10; delay_ms(1); PB=0xf7; PA=tablei%10; /支南北 delay_ms(1); else for(i=x;i0;i-) for(n=248;n0;n-) PB=0x0e; PA=table(i+6)/10; delay_ms(1); PB=0x0d;

12、 PA=table(i+6)%10;/主东西 delay_ms(1); PB=0x0b; PA=tablei/10; delay_ms(1); PB=0xf7; PA=tablei%10; /支南北 delay_ms(1); void traffic_light_4(uchar x) uchar i,n; for(i=x;i0;i-) yellow_b=yellow_b; green_b=1; for(n=1000;n0;n-) PB=0x0a; PA=tablei/10; delay_ms(2); PB=0x05; PA=tablei%10; delay_ms(2); flash_count

13、+; if(flash_count=6)break;/闪烁3次 flash_count=0; / /* 键扫描函数 */ /扫描4x4键盘几4个七段显示器函数 /PC口接入键盘 PC口高4位做输出低4位做输入uchar scanner() /扫描函数开始 uchar col,row; /声明变量（col列，row行） uchar rowkey,kcode; /声明变量（rowkey行键值，kcode按键码） delay_ms(2); /消除键盘抖动 for(col=0;col4;col+) /for循环，扫描第col列 KEYP=scancol; /高4位输出扫描信号，低4位输入行值 PA=d

14、isp; /输出数字 rowkey=KEYP&0x0f; /读入KEYP低4位，再清除高4位求出行键值 if(rowkey!=0) /若有按键按下 if(rowkey=0x01) row=0; /若第0行被按下 else if(rowkey=0x02) row=1; /若第1行被按下 else if(rowkey=0x04) row=2; /若第2行被按下 else if(rowkey=0x08) row=3; /若第3行被按下 kcode=4*col+row; /算出按键号码 disp=tablekcode; /将键值编码后写入最右侧 while(rowkey!=0) rowkey=KEYP

15、&0x0f; /在读入行键值 delay_ms(4); return kcode; /通过按键使交通灯?状态切换 void traffic_light() uchar key,key0,key1; uchar i,m2; key=scanner(); if(key=14) while(1) switch(operation_type) case 0:/东西红灯（主干道），南北红灯（支干道）) traffic_light_0(state0); operation_type=1; break; case 1:/东西绿灯，南北红灯 traffic_light_1(state1); operation

16、_type=2; break; case 2:/东西黄闪，绿灯灭 traffic_light_2(state2); operation_type=3; break; case 3:/东西红灯，南北绿灯 traffic_light_3(state3); operation_type=4; break; case 4:/南北黄闪， traffic_light_4(state4); operation_type=1; break; else if(key=15) /delay_ms(1000); while(scanner()=15); for(i=0;i1;i+) key0=scanner();

17、while(!key0) key0=scanner(); delay_ms(1000); mi=key0; while(scanner()=key0); key1=m0*10+m1; while(1) switch(operation_type) case 0:/东西红灯（主干道），南北红灯（支干道） ) traffic_light_0(state0); operation_type=1; break; case 1:/东西绿灯，南北红灯 traffic_light_1(state1); operation_type=2; break; case 2:/东西黄闪，绿灯灭 traffic_lig

18、ht_2(state2); operation_type=3; break; case 3:/东西红灯，南北绿灯 traffic_light_3(key1); operation_type=4; break; case 4:/南北黄闪， traffic_light_4(state4); operation_type=1; break; /主程序 void main() PAC=0x81; while(1) traffic_light(); 4、调试与运行：（1）按照硬件连接图，东西方向，P1.0接红灯,P1.1接黄灯,P1.2接绿灯；南北方向，P1.3接红灯,P1.4接黄灯,P1.5接绿灯。（

19、2）参考大量资料后，在实验模拟电路板分阶段模拟（LED显示和数码管倒计时）（3）用proteus和keil相关软件模拟，调试程序和修改电路。（4）在仿真成功后又在实验板上模拟，确定毫无问题开始电路板焊接（5）将电路板焊接好后，再进行检查、修改电路，直至功能正常实现。四、课设心得 XXXX：通过两个星期的交通灯课程设计，我对单片机相关知识有了更深的了解。对于管脚及相关的数码管，有了更进一步的巩固和了解，尤其是I/O口的实用及编程，相当于重新细细温习了一遍。特别对protues软件画电路图及仿真的过程，我几乎是从零开始学习并使用的。说到这里，得感谢小组里同学们的帮助，同时也幸好大家都很团结，让我有

20、更多的热情将这些东西变成自己的。这次课程设计的任务是通过单片机的I/O口来控制交通灯。主要完成两大项任务，第一就是硬件连接图；第二是编写相应的程序来实现硬件功能。看似简单，实际上需要过硬的知识作为基础，平时看看书考试那样的过程，是难以完成这样的任务的。这次设计过程中，遇到了很多棘手的问题，很多东西，动起手来束手无策，大多都只得先通过查阅资料或者参考别人做类似课题，才能自己动手设计画图，编程调试。过程中还错误不少，关于编程我们小组成员有各自想法，有喜欢汇编的也有喜欢C的，大家在自己喜欢的方向深入研究学到很多知识。还有就是protues软件仿真原来及整个过程，虽然并不太难，但是我还是通过这次才真正

21、弄明白的。这次课程设计之后，关于单片机的知识我有了更深入的了解，但更多是让我知道了知识的欠缺，很多环节，都是慢慢翻书或者查找资料才能完成。这也让我明白了，在以后的学习中，应更注重知识的应用，更注重实质的掌握。当然这次课程设计，提高了我的知识应用能力和和实践能力，同时提高了我独立思考、独立完成任务的能力。当然组队之间的相互讨论，也加强了大家的合作精神和团结能力，这对以后的学习和工作也都有重要意义。XXXX：经过此次课程设计，我自我感觉收获颇丰，不仅学会了硬件仿真，而且对硬件的连接与焊接有了更进一步的熟悉。因为是第一次用单片机设计一个实用的设备，所以根据自己的实际，我们最终确定做交通信号灯控制系统

22、。课题确定后，我们就各自先找关于交通灯课程设计的资料，然后汇总。可以说我们组是谁有理就听谁的，很是民主。接下来就是分工了，XXXX主要搞软件，XXXX写报告，而我焊电路，偶尔也客串“软件指导”，在这段时间我们都各司其职，向着共同的目标前进。我们的团队合作精神在最后这几天表现得尤为明显，以至于我们的硬件和软件第一次融合就成功了，这跟我们严谨的作风和细致的操作是分不开的。当然在焊接电路的时候，我也遇到了问题，比如按钮那四个引脚是如何连接的，当时没有万用表，所以问了同学，问了后才知道当按钮按下时对角的接通，而相对的引脚是本来就连着的。还有数码管的引脚，也是问了同学并且查阅了相关资料，才知道如何使用万

23、用表检测一个数码管是共阴极的还是共阳极的。操作起来也挺简单的，先把万用表拨到二极管那一档，如果用红表笔接触一个引脚，黑表笔接触其他的引脚，同时当接触一个引脚，数码管有相应的位亮，说明这个数码管是共阳极的，与此相反就是共阴极的。课程设计之前感觉那些东西挺简单的，可当自己亲身实践后才发现真没有想的那么容易。真不知道，如果没有图书馆那些可借的与此课程设计相关的书籍，和那么方便的网络资源，我们还会不会做出这个来。俗话说，熟能生巧，所以以后我要做更多的设计，以便于熟悉更多的设计技巧。我相信在不久的将来我会设计出自己的产品。XXXX：通过这次单片机的学习和课程设计，我才真正的认识到，知识只有在实际生活中得

24、到运用，它才是有意义的。好多的问题其实很简单，但想要找到问题存在的地方就比较麻烦了。同时我们还要学习其他同学做事认真细心的优点，并且要大胆的尝试，不要总停留在理论上，只有试了，才知道对否。在实践中磨练并成长才是最重要的。做课程设计就是将从课本上学到的知识应用于实际中，微机应用系统课程设计就是很好的实践。在交通灯控制系统设计中，就充分的体现了同学们动手能力的强弱和对课本知识的掌握程度。在整个过程中，我认为最重要的是设计过程，它不仅让我们加深了对理论的理解，也使我们对知识有了更深的认识，对书上知识的应用也有了更进一步的直观了解，同时也是对以往所学有了一次小小的总结与回顾。其次，在插线接线的过程中，

25、我们不仅要心灵手巧，更要细心耐心，有条理有目的的按顺序连线，不能遍地撒网，没有目的性，否则再插线还没连完的时候就头晕眼花了。最后的调试更是一次考验。我们不仅要找错误，更要知道错误的原因，这不仅要求我们掌握设计原理，更要求理解设计原理。每一个错误的原因是什么，错在哪里，怎样改正，我们都必须一一弄清楚。在处理所遇到问题的过程中有成功也有失败，但这确实加强了我们的动手能力，最终我们大家还是体会到了成功的喜悦。在这次的设计过程中，我更深深的体会到了理解知识的重要性，如果你不能真正理解你所学到的东西，你就不能去改正错误，不能去实际运用。因此，在今后的学习中不能仅仅局限于知道了某种理论，而关键在于要真正的理解掌握并能实际运用这种知识。