基于单片机的十字路口交通灯的设计.doc

单片机课程设计报告 一、背景 1 二、方案设计 1 2.1 设计思路 1 2.1.1 红绿灯端口个数 1 2.1.2 通行时间设计 1 2.1.3 数码管显示设计 1 2.2 方案论证 2 2.3 设计方框图 2 2.3.1电路方框图 2 三、硬件设计： 3 3.1、时钟电路和复位电路： 3 3.2、数码管和红绿灯显示电路： 4 四、软件设计： 5 五．系统调试与结果： 15 六、课程设计体会与建议 16 6.1、设计体会 16 6.2、设计建议 17 一、背景 a)十字路口交通灯的产生背景： 近年来随着科技的飞速发展，单片机广泛的应用于现实生活中，同时带动传统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，针对具体应用对象的特点,配以其它器件来加以完善.伴随人口车辆的日益增长，那么十字路口车辆穿梭，行人熙攘，如何才能使交通井然有序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。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。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让正在路口内直行的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。本系统采用MSC-51系列单片机来设计交通灯控制器，实现了是中国传统玩具之一，灯笼的一种，常见于元夕、元宵、中秋等节日。灯内点上蜡烛，烛产生的热力造成气流，令轮轴转动。轮轴上有剪纸，烛光将剪纸的影投射在屏上，图象便不断走动。因多在灯各个面上绘制古代武将骑马的图画，而灯转动时看起来好像几个人你追我赶一样，故名走马灯。走马灯内的蜡烛需要切成小段，放入走马灯时要放正，切勿斜放。2.1 设计思路 2.1.1 红绿灯端口个数 十字路口共四个方向，其中东西方向与南北方向各自灯亮灭是一致的。所以，采用六位信号控制各方向红、黄、绿灯即可。 2.1.2 通行时间设计 红绿灯显示时间：以南北向为例，南北方向绿灯，东西方向红灯，2.1.3 数码管显示设计 为使倒计时显示代码更简洁直观，倒计时显示采用静态显示，直接由I/O接口输出给对应数码管红绿灯、数码管输出采用并口输出，在需要延时时CPU进行空操作延时。各方向红绿灯的亮灭用传送指令给相应端口赋值。数码管显示程序，采用每调用一秒延时程序，为数码管对应端口赋一次值的算法。南北向、东西向强通各使用一个中断，当其中一个中断响应后，CPU执行对应的中断程序，使红绿灯、数码管按程序点亮，然后CPU进行死循环。当需要结束强通时，只需按下复位键，单片机即可从新工作。 采用P1口低六位来控制东西方向和南北方向的红、黄、绿灯。P2口低四位和高四位分别输出倒计时的十位和个位BCD码，经过译码器输出到数码管。东西、南北方向强通靠中断来实现。 设计方框图 图1 电路方框图 电路方框图有单片机、复位电路、时钟电路、强通电路、倒计时驱动电路、倒计时显示电路、红绿灯驱动电路、红绿灯显示电路构成，其各部分的主控与被控关系如电路中箭头所示。 单片机上电后，从0000H开始执行，程序直接跳往主程序。在主程序中，首先对单片机进行初始化，初始化包括开启中断服务，并打开中断0、中断1，以便按下强通按钮后可以跳转到中断程序复位电路采用按键电平复位式复位电路。如复位电路所示，单片机正在工作时，当按下RESET键时，RST端相当于接高电平，从而单片机即可复位。 电路使用一个12M晶振和两个30PF电容，配合片内振荡器产生12MHZ片内时钟信号，供单片机正常工作使用。 3.2、数码管和红绿灯显示电路： 如图所示，红绿灯显示电路使用P口位，然后送给对应红绿灯，使其按照程序熄灭。74ls245的AB/BA端接高电平，表示数据由A端向B端输送。发光管的公共端进过一分压二极管接到VCC，因此为低电平有效。在设计方案中提到，南向和北向，东向和西向的红绿灯显示一致，所以南向和北向，东向和西向的红绿灯应接到相同的I/O口，在本电路中，南向和北向，东向和西向的红绿灯相串联接如P1口。其中，P1.0、P1.1、P1.2 P1.3输出控制南北向红灯、绿灯、黄灯；P1.4、P1.5P1.7、P1.输出控制东西向红灯、绿灯、黄灯数码管显示电路由口控制，其中高四位输出十位BCD码，低四位输出个位BCD码，然后输出对应的BCD码输入端口。经74ls47译码后的a~g7位数码显示信号直接输入到数码管a~g各对应端口。在此电路中，只需向P2口写入所要显示的BCD码即可，不需对P2口所需显示码进行复杂的计算。为使74ls47芯片能正常工作，其各