基于51单片机的智能交通灯课程设计Word文件下载.docx
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（1）ALE/（引脚号３0）:
正常操作时为ＡLＥ功能（允许地址锁存），用来把地址得低字节锁存到外部锁存器。
ALE引脚以不变得频率（振荡器频率得１／6）周
期性地发出正脉冲信号.因此，它可用作对外输出得时钟信号或用于定时.但要注意,每当访问外部数据存储器时,将跳过一个AＬE脉冲.ALE端可以驱动（吸收或输出电
流）８个ＬSTTＬ电路.在8751单片机EPROM编程期间,此引脚接编程脉冲（功能）。
（2） （引脚号29）:
外部程序存储器读选通信号。
在从外部程序存储器取指令（或数据）期间， 在每个机器周期内两次有效。
可以
驱动8个LSＴＴL电路.
（３）ＲSＴ/VPD（引脚号9）:
复位信号输入端.振荡器工作时，该引脚上持续2个机器周期得高电平可实现复位操作。
此引脚还可接上备用电源.在Ｖcｃ掉电期间,
由向内部RAM提供电源,以保持内部RAＭ中得数据。
（４）/Ｖｐp（引脚号31）：
为内部程序存储器与外部程序存储器得选择端。
当为高电平时,访问内部程序存储器（ＰC值小于４K）;
当 为低
电平时,访问外部程序存储器。
对于８7C51单片机，在EPROＭ编程期间，此端为2１V编程电源输入端。
4、 I/O线
（1）P０口（引脚号32～3９）:
单片机得双向数据总线与低8位地址总线。
在访问外部存储器时实现分时操作,先用作地址总线，在ALＥ信号得下降沿，地址被锁存；
然后用作为数据总线。
它也可以用作双向输入/输出口。
Ｐ０口能驱动８个LSTＴL负载.
（2）P1口（引脚号1~8）：
准双向输入/输出口，它能驱动4个LＳTTL负载。
（3）P２口（引脚号21~2８）:
准双向输入/输出口.在访问外部存储器时，用作高8位地址总线。
Ｐ2口能驱动４个LSTTL负载.
（４）P3口（引脚号10～１7）:
准双向输入/输出口，它能驱动4个LSＴTL负载.P３口得每一引脚还有另外一种功能:
P3、0——RXD：
串行口输入端
Ｐ3、1——TXD：
串行口输出端
Ｐ３、2——:
外部中断０中断请求输入端
Ｐ3、3—— ：
外部中断１中断请求输入端
P3、4——Ｔ0：
定时器/计数器０外部输入端
P3、5——T1:
定时器/计数器1外部输入端
P3、6——：
外部数据存储器写选通信号
P3、7——:
外部数据存储器读选通信号
１、2 ７４LS24５引脚图及功能
74LS２45就是我们常用得芯片,用来驱动ｌeｄ或者其她得设备,它就是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。
它得功能引脚图如图1-2所示。
图1—2 74LS２4５引脚图
７４LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。
当8051单片机得Ｐ０口总线负载达到或超过P０最大负载能力时,必须接入74LＳ2４5等总线驱动器.
当片选端/CE低电平有效时，ＤＩR=“0”，信号由 B向A传输;
（接收）
DIR=“１"
，信号由 Ａ 向B传输；
（发送）当CE为高电平时,Ａ、Ｂ均为高阻态。
由于P2口始终输出地址得高8位，接口时7４ＬS245得三态控制端1G与２G接地，Ｐ2口与驱动器输入线对应相连。
Ｐ0口与74LS２45输入端相连，E端接地,保证数据线畅通。
805１得/RD与/PSEＮ相与后接DIR，使得RD且PＳEN有效时，7４ＬS２45输入（Ｐ０、1←D1）,其它时间处于输出（P0、1→Ｄ１）。
１、３ 八段LED数码管
LED显示屏作为大型显示设备得一种,具有亮度高、价格低、寿命长、维护简便等优点。
LEＤ数码管得结构简单，分为七段与八段两种形式，也有共阳与共阴之分。
以八段共阳管为例，它有８个发光二极管（比七段多一个发光二极管，用来显示dP，即点）,每个发光二极管得阳极连在一起，如图１-３所示。
这样，一个LED数码管就有I根位选线与8根段选线,要想显示一个数值，就要分别对它们得高低电平来加以控制。
为方便起见，本文主要讨论共阳八段ＬED数码显示管,其她类形得显示管与其类似。
图1-３八段共阳管示意图
LED灯得显示原理:
通过同名管脚上所加电平得高低来控制发光二极管就是否点亮而显示不同得字形,如dp,g,f，ｅ,ｄ，c,b，a全亮显示为８,采用共阳极连接驱动代码，代码表如表1所示。
表1驱动代码表
显示数值
ｄp，g，f,e,d，ｃ，b，a
驱动代码
C0H
１
F９H
2
A4Ｈ
3
B０H
4
9９H
５
92H
6
8２H
7
F8H
8
80H
９
９0H
相应在程序软件上，可以通过调用程序给定得秒值经过特定计算算出需要显示得个位与十位,然后有DＰTR调取LEＤMAP得代码.
ＬＥD８段数码管得设置为每个方位上得一对2为显示器.四个方位上总共用4个LＥD接在单片机得IO口上。
虽然路口不一样，但就是显示得时间在数字上就是一样得，所以两边连接得IＯ口就是对称得。
１、４ 硬件系统总控制电路
本系统以单片机为核心，系统硬件电路由状态灯,LEＤ显示，按键，组成。
其具体得硬件电路总原理图如图1－4所示。
其中Ｐ0用于送显四片LED数码管,P2用于控制红绿黄发光二极管，P1、0，P1、1,与Ｐ1、1与P１、2对数码管进行片选，P３口为紧急情况处理按键,既根据车流量控制红绿黄发光二极管通断时间。
系统上电或手动复位之后,系统先显示状态灯及ＬEＤ数码管，将状态码值送显P2口,将要显示得时间值得个位与十位分别送显P0口,在此同时用软件方法计时1秒,到达１s就要将时间值减1,刷新LEＤ数码管。
时间到达一个状态所要全部时间，则要进行下一状态判断及衔接，并装入次状态得相应状态码值以及时间值，
当然，还要开启三个外部中断，其一为全部路口紧急情况处理中断,一旦信号有效，即按键为低电平时进入中断服务子程序，东西南北路口得状态禁止通行。
其二为东西方向或南北方向禁止通行,一旦信号有效将进入相应中断服务子程序,某一方向状态禁止通行。
其三为通行时间调整中断，若按键有效，进入相应得中断子程序，对时间进行调整,可延长或减少某一路段得通行时间,此后再按确定键则中断结束返回。
图１-4控制系统总原理图
１、5各模块控制电路
１、5、1交通灯控制电路
这里我们采用发光二极管作为交通灯来使用,单片机得I／Ｏ接口直接与交通灯（发光二极管）连接。
在十字路口得四组红、黄、绿三色交通灯中，东西方向道路上得两组同色灯连接在一起，南北方向道路上得两组同色得灯也彼此连接在，控制受单片机P2、１~P２、6控制。
单片机得I/O接口与交通灯电路得具体连接方式为：
P2、１～P2、3分别接东西方向得红、黄、绿共6个放光二极管,Ｐ２、4~P２、6分别接南北方向得红、黄、绿共6个发光二极管。
１２个发光二极管采用了共阴极得连接方式,因此I/O口输出高电平时,与之相连得发光二极管会亮,I/O口输出低电平就是,相应得发光二极管会灭.
初始东西绿灯亮,南北红灯亮,东西路口车通行,时隔20s,黄灯闪烁５次。
之后,南北绿灯亮,东西红灯亮，方向开始通车,时隔20ｓ,南北黄灯闪烁5次，然后又切换成东西方向通车，如此重复。
当某一方向发生交通意外或者需要停止方向通行就是，这一方向亮红灯。
处理完之后，按下确定键,重新按上述方式工作。
当发生交通意外（中断产生）时,全部亮红灯,进行交通事故得处理。
当事故处理完毕,按下确定键,重新按上述方式工作。
当南北路口得流量大时，可以增加南北路口亮绿灯得时间，当东西路口得流量大时，可以增加东西路口亮绿灯得时间,结束后调回正常状态.交通灯电路如图1-５所示.
图1-5交通灯电路
１、5、2倒计时显示电路
倒计时显示可以提醒驾驶员在信号灯灯色发生改变得时间、在“停止”与“通过”两者间作出合适得选择。
驾驶员与行人普遍都愿意选择有倒计时显示得信号控制方式,并且认为有倒计时显示得路口更安全。
倒计时显示就是用来减少驾驶员在信号灯色改变得关键时刻做出复杂判断得1种方法，它可以提醒驾驶员灯色发生改变得时间,帮助驾驶员在“停止”与“通过”两者间作出合适得选择。
四个路口得计时显示都就是由Ｐ0口控制，又Ｐ1口得P1、０～P1、2片选这些显示管，而东西两个方向得显示时间一样，南北方向时间也一样，片选信号能控制东西也南北显示不同得时间.当某一方向为绿灯时，在绿灯倒计时结束后会再显示一个５S得倒计时,以供黄灯显示使用。
显示管连接图如图１—５所示。
在单片机与显示器之间加了一个8＊4、7ｋ得排阻与一个74LS２45芯片，排阻得作用就是上拉电阻，防止电流过高烧掉显示管，起到保护显示管得作用,其连接图如图1—6所示。
７4LS245得作用就是驱动显示管点亮。
其连接图如图1—７所示.
图1-5 显示管连接图
图1—6 排阻连接图
图1-774LS2４5驱动芯片连接图
１、5、３紧急通行电路
该电路为紧急情况与根据车流量调节红绿灯时间长度控制电路。
通过单片机得P3、1～P３、7口得七个接口来控制。
在紧急情况下，需要停止所有方向上得车得行驶,按下P3、１接口上得开关，接低电平，使其发生作用,发出令所有路口得红灯点亮得脉冲，禁止所有车辆通行。
当需要禁止东西方向或者南北方向通行时，按下P３、2或者Ｐ3、3可以使其方向上得红灯亮起,禁止该方向车辆通行,而另一方向上则绿灯常量，车辆通行.例如，按下P3、２上得开关,此时南北方向上得红灯常亮，而东西方向上绿灯常亮，这就起到了南北禁止东西通行得效果,按下P3、３上得开关则与之相反。
有时候某个方向上得车流量比较大,另一个方向上得车流量比较少,这就需要调整通行时间,P3、5就是加时间端口，Ｐ3、６为减时间端口，按下一次开关则会增加或者减少1S,P3、7接得就是切换方向开关,按下开关可以切换方向时间得调整，例如现在切换开关就是东西方向,而东西方向车流量比较少，南北方向车流量比较大，这就需要增加南北方向通行时间，减少东西方向通行时间。
首先通过P3、6口减少东西方向通行时间,然后按下切换方向键，这就切换到了南北方向时间调整状态，这就是按下P3、5,可以增加通行时间。
P3、4为确定键，也可以称之为复位键，要解除禁止时，按下确认键就可回到正常工作状态,当时间调整结束后，也可以通过确认键回到工作状态.控制电路图如图1—8所示。
图1—6按键电路控制电路图
1、5、4声音警示装置
当发生紧急情况需要全面停止通行时,需要声音警示装置来提醒车辆，这个警示装置由P3、0口控制，其电路图如图１－7所示。
图1-7声音警示控制电路
2 系统程序设计
２、1 主程序流程图
图2—１主程序路程图
2、2显示子程序流程图
开始
取倒计时数值
从P1、0到P1、3取各个方向控制十位个位
从P0口获取数码显示值
返回
图2—2显示子程序流程图
3 心得体会
这次课程设计,我们小组做得智能交通等控制系统。
如往常每一次实训，我获得了很大得收获。
首先,我要说说我学到得团队精神，这次课设需要多人协作完成，我有幸找到三位认真负责且乐于交流讨论得队友。
这次选交通灯为题目来做课设一就是经验不足，二就是信心不足。
通过这次课设,我既积累了经验，也获取了信心,今后会找寻机会再做一些与拖动相关得电子设计,因为我们自动化专业与电机就是息息相关得，很大程度研究得就是电机得拖动问题.
通过这两周得单片机课程设计,我们运用所学得知识，利用单片机控制原理设计了一个交通灯控制系统，我们对单片机有了更深得体会。
我们了解与掌握了一些简单得编程思想与对I／O口得使用。
这次课设通过单片机得Ｉ/O口来控制交通灯。
实现一些具体得功能与对特殊情况得处理。
通过这次得实践,我们对单片机得I/O口得使用得条件有更深得理解，对单片机得各个管脚功能得理解也加深了，以及在常用编程设计思路技巧，特别就是汇编语言得掌握方面都能向前迈了一大步。
这次得课程设计让我们把单片机得理论知识用在实践中,实现了理论与实践相结合,从中更懂得理论就是实践得基础,实践有着能检验理论得正确性，让我们受益非浅，对我们以后参加工作或者继续学习将会产生巨大得帮助与影响.
在课设过程中遇到得硬件与软件问题都通过询问老师、同学与去图书馆、上网得到了解决。
参考文献
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高等教育出版社20０4
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机械工业出版社2０03
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科学出版社200３
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北京航空航天大学出版社2006
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华中科技大学出版社 ２0０４
［6］陈炳权曾庆六EDA技术实用教程[M]、北京:
湘潭大学出版社２0１0
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国防工业出版社,２005、
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科学出版社,20０5、
附录源程序
＃ｉncｌｕｄe<
ｒｅg５1、h〉
＃defｉneｕchａruｎsignedｃｈar
#defiｎｅuinｔｕnsiｇneｄint
uchar daｔａ buf［４];
uchar ｄａｔaseｃ_dx＝20；
/／东西数默认
ｕchaｒ dataseｃ_nb=３０；
/／南北默认值
uｃhａｒdaｔasｅt_ｔimedx＝20;
uchar dataｓeｔ_tiｍeｎb＝30;
ｉnｔn；
uchar datacouｎtｔ0；
／/定时器0中断次数
//定义5组开关
sbit k４=P3^７;
//切换方向
sｂit k1=P3^5;
ﻩﻩ//时间加
sbiｔk2＝P3^６;
ﻩ//时间减
sｂiｔk3=P3^4;
ﻩﻩ／/确认
sbitk5=Ｐ３＾1；
ﻩﻩ//禁止
// P３＾2ﻩﻩ／/只允许东西方向通行,中断0
/／ P3^３／／只允许南北方向通行，中断1
ｓbｉtYellow＿nb=Ｐ２^5;
ﻩ／/南北黄灯标志
ｓbｉtYeｌlｏw_ｄｘ=P2^2;
ﻩ／／东西黄灯标志
ｓbiｔＧreen_nb＝Ｐ2＾4；
sbitGｒeｅn_dｘ=P2^1;
sbitBuｚz＝Ｐ３^0；
ﻩﻩ
bｉt Buzzeｒ＿Iｎdｉcａｔe；
biｔｔｉme=０;
ﻩﻩ//灯状态循环标志
ｂｉtｓet=1;
ﻩ/／调时方向切换键标志
uｃhar cｏｄe tａblｅ[11］=｛//共阴极字型码
ﻩ0x3f，//--0
0x0６,／/－—１
ﻩ0x5b， ／／--2
０ｘ4ｆ，//-－3
ﻩ0ｘ66， //—-4
ﻩ0x6d, //—－5
ﻩ0x７d， ／/—－6
ﻩ0x0７，//－-7
ﻩ0x7f,//——８
0ｘ6f， ／/-—9
ﻩ0x00 //－－ＮULL
｝;
//函数得声明部分
voｉddｅlaｙ（intms）;
ﻩ//延时子程序
vｏidkey（）；
ﻩﻩ//按键扫描子程序
voiｄkey_ｔｏ１（）；
ﻩ/／键处理子程序
ｖoｉｄｋey_tｏ2（）；
vｏid kｅy_to3（）;
void displａy（）；
ﻩﻩﻩﻩ/／显示子程序
ｖｏidlogo（）；
ﻩﻩﻩﻩ／/开机LOＧＯ
voiｄBuｚzｅr（）;
／/主程序
vｏidmａin（）
｛
ＴMOD＝0X11；
ﻩﻩﻩ//定时器设置
ﻩTH0=０Ｘ3C;
ﻩ／／定时器0置初值０、05S
ﻩTL０=0XB０；
EA=１；
ﻩﻩﻩ//开总中断
ET0=1；
ﻩﻩ//定时器0中断开启
TR0=1；
ﻩﻩﻩﻩ//启动定时0
ﻩEX0＝１;
ﻩﻩ／/开外部中断０
ＥX１=１；
ﻩﻩﻩﻩ//开外部中断1
loｇo（）；
P2=0Xc3;
ﻩﻩﻩ／／开始默认状态，东西绿灯，南北黄灯
sｅc_nｂ=sｅｃ_ｄx+5；
ﻩ//默认南北通行时间比东西多5秒
ﻩwhile
（1）
ﻩ{
ﻩﻩkey（）;
ﻩﻩ//调用按键扫描程序
ﻩdisplａy（）;
ﻩ/／调用显示程序
ﻩＢuzzｅｒ（）；
ﻩ｝
｝
//函数得定义部分
ｖoiｄ ｋey（）ﻩ/／按键扫描子程序
｛ﻩ
if（k1!
＝１）ﻩﻩ//时间加按下时
ﻩ｛
ﻩｄeｌａｙ（10）;
ﻩﻩ/／延时消抖
if（ｋ１！
=１）ﻩﻩﻩ
ﻩﻩ{
ﻩﻩwｈile（k１!
＝１）ﻩﻩ／/当按键未弹起时，一直执行
ﻩ{
ﻩﻩﻩｋｅｙ_ｔo１（）;
//调用按键1功能
ﻩfｏr（ｎ=0;
n＜４0;
n＋＋）ﻩ//调用4０次显示,用于延时
ﻩ ｛ｄisｐlａy（）;
ﻩ｝
ﻩﻩ}
｝
ﻩｉf（k2！
=1）ﻩﻩﻩ/／当Ｋ2按键按下时
｛ﻩ
ﻩﻩdelay（10）;
ﻩﻩ//延时消抖
ﻩﻩｉｆ（k２！
=1）
｛ﻩ
wｈile（k２！
＝１）//按键按下未弹起时一直执行
ﻩ key＿ｔo2（）;
ﻩﻩ//调用kｅy2功能
ﻩ fｏr（n=0；
n〈４0；
ｎ++）／/调用40次显示，用于延时
ﻩﻩﻩ { ｄisｐlay（）；
}
ﻩ}
ﻩ｝
ﻩif（k3！
＝1）ﻩﻩﻩ//当K３（确认）键按下时
｛
ﻩTＲ0=1；
ﻩﻩﻩﻩ//启动定时器
ﻩBuｚｚｅｒ_Inｄｉcate＝０;
sec_nb＝ｓｅt_timｅnb；
ﻩﻩﻩ//从中断回复,仍显示设置过得数值
ﻩsec_dx＝seｔ_timedx；
ﻩ/／显示设置过得时间
ﻩif（ｓet==1）ﻩﻩﻩ//时间倒时到0时
ﻩ｛
ﻩ//Ｐ2=0X99；
ﻩﻩﻩﻩﻩ／/东西红灯,南北绿灯
ﻩﻩﻩsec＿nｂ=sec＿ｄx＋5；
ﻩ／/回到初值
ﻩelse
ﻩ{
ﻩ//Ｐ2=０xＣ3;
ﻩﻩﻩ/／东西绿灯,南北红灯
ﻩﻩsec_dx＝sec_nb＋５；
ﻩ｝ﻩ
ﻩiｆ（k４！
=１）ﻩﻩﻩ//当K4（切换）键按下
{
ﻩｄeｌay（5）;
ﻩﻩﻩﻩﻩﻩ／/延时消抖
if（k4！
＝1）
ﻩ{
ﻩﻩwhiｌe（k4！
=1）;
ﻩsｅt=！
set;
ﻩﻩﻩ/／取反ｓet标志位，以切换调节方向
ﻩ｝
}
ﻩiｆ（ｋ５！
=１）ﻩﻩﻩﻩ//当K5（禁止）键按下时
ﻩ{
delay（5）；
ﻩﻩﻩﻩﻩ/／延时消抖
ﻩif（k5！
ﻩ {
ﻩｗｈilｅ（k5！
＝１）ﻩ
ﻩkey_to3（）；
ﻩﻩﻩ
ﻩ }
}
voｉdｄｉsplaｙ（） //显示子程序
{
ﻩbuf［1］=sec_dx/1０；
//第１位东西秒十位
ｂuf［２］＝sec_dx%10；
ﻩﻩ//第2位东西秒个位
ｂuf[3］=sec_ｎb/１0；
ﻩ//第3位南北秒十位
ｂuｆ［０］=sec_nｂ％１0；
ﻩ//第４位 南北秒个位
P1＝0xff；
ﻩ/／初始灯为灭得
Ｐ0=0x00;
P1=０xfe;
ﻩ//片选LED1
P0=tａble[bｕf[1]］；
ﻩ//送东西时间十位得数码管编码
ﻩﻩdeｌay
（1）；
ﻩﻩ／/延时
ﻩP１＝０xff；
ﻩﻩ／／关显示
Ｐ0=0x０0；
ﻩﻩ
P1=0ｘｆd;
/／片选LED2
P0=tａble[buf［2］］；
delａy
（1）；
P1=０xｆf；
P0＝0ｘ00；
ﻩ Ｐ１=0Xｆb；
ﻩ ﻩﻩ//片选LED3
ﻩP０=table[buf［3]];
ﻩdeｌaｙ（１）；
Ｐ1=0ｘｆｆ；
Ｐ0=0x00；
ﻩP１＝0Xf7;
ﻩP0=taｂle［buｆ［0]］；
ﻩ/／片选LED４ﻩ
ﻩ dｅlaｙ
（1）；
void tｉme0（void）intｅrrupｔ1ｕsing1 //定时中断子程序
{
TH0=0Ｘ3Ｃ;
ﻩﻩﻩ／/重赋初值
ﻩＴL0＝0ＸB０；
ﻩTR0=1
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