单片机交通灯课程设计报告文档格式.docx
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KeyWords:
AT89C51,Trafficlights,LED
1引言
本设计是基于单片机交通灯控制系统。
其核心器件是AT89C51单片机。
LED显示红灯，黄灯，绿灯来指挥车辆和行人，其中红灯亮表示该条道路上禁止通行；
黄灯亮表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行；
绿灯亮表示该条道路上允许通行。
两位共阴极数码管显示时间。
六个按键用来对交通灯进行控制。
本系统为实现交通道路的管理，分析应用了单片机实现交通灯管制的控制系统以及该系统软件、硬件的设计方法。
2设计方案及原理
2.1总体设计方案
本系统由AT89C51单片机，手动按键控制部分，共阴极数码管显示部分，LED灯显示部分组成。
2.2系统原理框图（如图1所示）
图1系统设计框图
2.3系统工作原理
系统通过LED灯（红灯、黄灯、绿灯）来指挥车辆和行人，AT89C51的P2口用来驱动LED灯显示；
74LS245芯片驱动两位共阴极数码管的8位段码显示，P1.0口和P1.1口驱动两位共阴极数码管的位码显示，两位共阴极数码管显示时间；
六个按键对交通灯进行控制。
3硬件设计
电路图共有六个按键，每个按键都对交通灯进行不同的控制。
每个按键及其对应的功能如表1所示。
表1按键及对应的功能
按键
对应的功能
P1.6
加时间
P1.7
减时间
P2.7
确认
P3.1
紧急停车
P3.2
强制东西通行
P3.3
强制南北通行
3.1两位共阴极数码管显示设计
两位共阴极数码管用来显示时间，74LS245驱动数码管显示，其中74LS245的B0~B7驱动ABCDEFG及DP八个段码显示，AT89C51驱动1和2这两个位码显示。
连接图如图2所示。
图2两位共阴极数码管连接图
3.2LED灯显示设计
分东西南北方向，每个方向分别有红灯、黄灯和绿灯。
其中红灯亮表示该条道路上禁止通行；
连接图如图3所示。
图3LED灯显示连接图
3.3整体硬件连接图
本系统由单片机总控制器部分，手动按键控制部分，共阴极数码管显示部分以及LED灯显示部分组成。
其整体硬件连接图如图4所示。
图4整体硬件连接图
4软件设计
4.1主程序流程图
程序主要包括：
主程序、按键处理子程序、显示子程序和中断程序。
其中主程序设定为定时器0，工作方式1（TMOD=0X01），开总中断（EA=0），打开定时器0（ET0=1），启动定时器0（TR0=1），开外部中断0（EX0=1），开外部中断1（EX1=1）等。
主要控制LED灯的显示，LED灯开始默认状态为东西绿灯，南北红灯，开始倒计时，倒计时完毕，东西黄灯闪烁5秒，东西变为红灯，南北变为绿灯，开始倒计时，倒计时至5秒黄灯开始闪烁（因为程序中南北的时间比东西多5秒），闪烁结束后东西变为绿灯，南北变为红灯，开始倒计时，依次循环。
主程序流程图如图5所示。
图5主程序流程图
4.2按键处理子程序流程图
系统共有六个按键，程序中有按键扫描子程序函数voidkey（）和按键处理子程序函数voidkey_to（），分别对按键进行扫描和处理。
按键处理子程序流程图如图6所示。
4.3数码管显示子程序流程图
程序中共阴极数码管显示用voiddisplay（）函数，其流程图如图7所示。
图6按键处理子程序流程图图7数码管显示子程序流程图
5系统仿真及实际调试
系统初始默认为东西亮绿灯，南北亮红灯。
开始倒计时（倒计时的时间可以根据车流量进行设定），东西绿灯倒计时为零就开始闪烁5秒钟的黄灯，而南北仍为红灯。
当东西黄灯闪烁完毕，南北就变为亮绿灯，东西变亮红灯。
然后开始倒计时，倒计时至5秒南北就开始闪烁黄灯（因为程序中南北的时间比东西多5秒）。
南北黄灯闪烁完毕，东西变亮绿灯，南北变亮红灯。
这便是一个循环周期，以后按次周期依次循环。
六个按键可以对交通灯及数码管显示的时间进行控制。
按键P1.6和P1.7可以根据车流量加、减时间；
P3.1是紧急停车按键，例如当十字路口发生交通事故时，可以按下P3.1键，使东西南北同时显示红灯；
按键P2.7是确认按键。
按键P3.2是强制东西通行按键，按键P3.3是强制南北通行按键。
当救护车、消防车等有非常紧急事情的车辆通行时，可以给控制中心打电话，控制中心就会按下P3.2或P3.3键，从而保证这些紧急车辆一路绿灯。
仿真图为东西闪烁黄灯，南北为红灯，倒计时至3秒，如图8所示。
图8仿真图
6总结
本文是基于单片机的交通灯设计。
在设计过程中，我遇到了一些问题：
首先是在keilc中运行程序时出现了一些错误，经检查是一些变量没有定义和一些标点符号的不合理造成的；
其次在protues中画硬件连接图时多费了些时间，比如有些器件很难找到，但是上网查阅都解决了。
最后把kailc中生成的目标代码导入硬件连接图中成功显示。
参考文献
[1]马忠梅.单片机应用程序设计（第四版）[M].北京:
北京航空航天大学出版社,2010年5月:
20-50.
[2]赵俊生.单片机技术原理与实训[M].北京:
电子工业出版社,2009年3月:
217-231.
[3]冯先成.单片机应用系统设计（第一版）[M].北京:
北京航空航天大学出版社,2009:
22-27.
[4]苏玉萍.基于单片机的交通灯控制系统设计[J].甘肃科技,2011（10）:
2-5.
附录源程序代码
#include<
reg51.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
uchardatabuf[4];
uchardatasec_dx=20;
//东西数默认
uchardatasec_nb=25;
//南北默认值
uchardataset_timedx=20;
uchardataset_timenb=25;
intn;
uchardatab;
//定时器中断次数
sbitk1=P1^6;
//定义4组开关
sbitk2=P1^7;
sbitk3=P2^7;
sbitk4=P3^1;
sbitYellow_nb=P2^5;
//南北黄灯标志
sbitYellow_dx=P2^2;
//东西黄灯标志
sbitGreen_nb=P2^4;
sbitGreen_dx=P2^1;
bittime=0;
//灯状态循环标志
bitset=1;
//调时方向切换键标志
ucharcodetable[11]={//共阴极字型码
0x3f,//--0
0x06,//--1
0x5b,//--2
0x4f,//--3
0x66,//--4
0x6d,//--5
0x7d,//--6
0x07,//--7
0x7f,//--8
0x6f,//--9
0x00//--NULL
};
//函数的声明部分
voiddelay（intms）;
//延时子程序
voidkey（）;
//按键扫描子程序
voidkey_to1（）;
//键处理子程序
voidkey_to2（）;
voidkey_to3（）;
voiddisplay（）;
//显示子程序
//主程序
voidmain（）
{
TMOD=0X01;
TH0=0XD8;
TL0=0XF0;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
EX0=1;
EX1=1;
P2=0Xc3;
//开始默认状态，东西绿灯，南北红灯
sec_nb=sec_dx+5;
while
（1）
{
key（）;
//调用按键扫描程序
display（）;
//调用显示程序
}
}
//函数的定义部分
voidkey（）//按键扫描子程序
if（k1!
=1）
{
delay（10）;
if（k1!
{
while（k1!
{
key_to1（）;
for（n=0;
n<
40;
n++）
{display（）;
}
}
}
if（k2!
if（k2!
while（k2!
key_to2（）;
if（k3!
TR0=1;
//启动定时器
sec_nb=set_timenb;
//从中断回复，仍显示设置过的数值
sec_dx=set_timedx;
if（time==0）
{P2=0X99;
sec_nb=sec_dx+5;
else{P2=0xC3;
sec_dx=sec_nb+5;
if（k4!
delay（5）;
while（k4!
=1）
key_to3（）;
voiddisplay（）//显示子程序
{
buf[1]=sec_dx/10;
//第1位东西秒十位
buf[2]=sec_dx%10;
//第2位东西秒个位
buf[3]=sec_nb/10;
//第3位南北秒十位
buf[0]=sec_nb%10;
//第4位南北秒个位
P1=0xff;
//初始灯为灭的
P0=0x00;
P1=0xfe;
//片选LCD1
P0=table[buf[1]];
delay
（1）;
P1=0xff;
P1=0xfd;
//片选LCD2
P0=table[buf[2]];
delay
（1）;
P1=0Xfb;
//片选LCD3
P0=table[buf[3]];
P1=0xff;
P1=0Xf7;
P0=table[buf[0]];
//片选LCD4
voidtime0（void）interrupt1using1//定时中断子程序
b++;
if（b==19）//定时器中断次数
{b=0;
sec_dx--;
sec_nb--;
if（sec_nb<
=5&
&
time==0）//东西黄灯闪
{Green_dx=0;
Yellow_dx=!
Yellow_dx;
}
if（sec_dx<
time==1）//南北黄灯闪
{Green_nb=0;
Yellow_nb=!
Yellow_nb;
}
if（sec_dx==0&
sec_nb==5）
sec_dx=5;
if（sec_nb==0&
sec_dx==5）
sec_nb=5;
if（time==0&
sec_nb==0）
{P2=0x99;
time=!
time;
sec_nb=set_timenb;
sec_dx=set_timenb+5;
if（time==1&
sec_dx==0）
{P2=0Xc3;
sec_dx=set_timedx;
sec_nb=set_timedx+5;
}
voidkey_to1（）//键盘处理子程序之+
TR0=0;
//关定时器
if（set==0）
set_timenb++;
//南北加1S
else
set_timedx++;
//东西加1S
if（set_timenb==100）
set_timenb=1;
if（set_timedx==100）
set_timedx=1;
//加到100置1
sec_nb=set_timenb;
//设置的数值赋给东西南北
sec_dx=set_timedx;
voidkey_to2（）//键盘处理子程序之-
set_timenb--;
//南北减1S
set_timedx--;
//东西减1S
if（set_timenb==0）
set_timenb=99;
if（set_timedx==0）
set_timedx=99;
//减到1重置99
voidkey_to3（）//键盘处理之紧急车通行
P2=0Xc9;
sec_dx=00;
sec_nb=00;
voidint0（void）interrupt0using1//只允许东西通行
voidint1（void）interrupt2using1//只允许南北通行
P2=0X99;
voiddelay（intms）//延时子程序
uintj,k;
for（j=0;
j<
ms;
j++）
for（k=0;
k<
124;
k++）;
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