百货大楼人车分行交通信号灯设计.docVIP

单片机原理及接口技术 课程设计报告 设计题目： 学 号： 姓 名： 指导教师： 信息与电气工程学院 二零一四年六月 百货大楼人车分行交通信号灯设计 自从1858年英国人，发明了原始的机械扳手交通灯之后，随后的一百多年里，交通灯改变了交通路况，也在人们日常生活中占据了重要地位，随着人们社会活动日益增加，经济发展，汽车数量急剧增加，城市道路日渐拥挤，交通灯更加显示出了它的功能，使得交通得到有效管制，对于交通疏导，提高道路导通能力，减少交通事故有显著的效果。近年来，随着科技的飞速发展，电子器件也随之广泛应用，其中单片机也不断深入人民的生活当中。本模拟交通灯系统利用单片机AT89C51作为核心元件，实现了通过信号灯对路面状况的智能控制。从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题。系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有广泛的应用前景。 本模拟系统由单片机硬/软件系统，两位8段数码管和LED灯显示系统。和复位电路控制电路等组成，较好的模拟了交通路面的控制，利用单片机良好的控制功能来进行设计，应用更灵活，功能更强大，也更智能化。 百货大楼人车分行交通信号指挥灯系统，通过C语言编程，单片机做控制，加上8个LED灯指示交通红绿灯、8155控制数码管倒计时显示来实现基本功能，外加处理突发中断情况的的紧急按钮来模拟儿童在红灯过程中误闯的情况，并有带蜂鸣器报警。 1. 设计任务 结合实际情况，基于AT89C51单片机设计一个百货大楼十字路口人车分行交通信号灯系统。该系统应满足的功能要求为： (1) 交通信号由红绿灯显示； (2) 设置有倒计时提示； (3) 有儿童过马路提示。 列写交通灯变化表如表1-1所示。 表1-1 百货大楼路口交通灯变化情况表 状态延时（s） 状态 维持时间 亮：人行白灯，东西、南北直行红灯 不亮：左转白灯 15s 亮：左转白灯，东西、南北直行红灯 不亮：人行白灯 20s 亮：东西直行绿灯，南北直行红灯 不亮：人行白灯，左转白灯 12s 亮：东西直行黄灯，南北直行红灯 不亮：人行白灯，左转白灯 3s 亮：南北直行绿灯，，东西直行红灯 不亮：人行白灯，左转白灯 17s 亮：南北直行黄灯，，东西直行红灯 不亮：人行白灯，左转白灯 3s 主要硬件设备：AT89C51单片机、8155I/O口扩展芯片、LED输出模块、拨码开关、六位数码管显示器。 2. 整体方案设计 百货大楼人车分行交通信号指挥灯系统以AT89C51单片机作为整个系统的控制核心，应用其强大的接口功能，构成整个交通信号指挥灯控制的硬件系统。该系统将C语言编译的程序送入单片机，经单片机接收后通过其端口来控制各个模块，从而实现交通信号灯各个功能。 本系统硬件主要AT89C51单片机、8155I/O口扩展芯片、LED输出模块、拨码开关、六位数码管显示器，蜂鸣器六部分组成。各模块的主要功能如下： (1) AT89C51作为整个系统的控制核心，通过编程控制各个模块； (2) 8155的功能是控制数码管显示器； (3) LED输出模块的功能是指示两个路口的红绿灯、人行及左转白灯变化情况； (4) 数码管显示器的功能是显示倒计时时间； （5）拨码开关的功能是在儿童误闯状况时按下，使蜂鸣器发出报警声，防止发生交通事故。 系统的整体设计方案设计图如图2-1所示。 图2-1 系统的整体方案设计图 3. 统硬件电路设计 3.1 时钟电路 AT89C51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器，如图3-1所示。 图3-1 AT89C51内部时钟方式的电路图 3.2 复位电路 单片机AT89C51的复位是由外部的复位电路来实现的，采用了按键电平复位电路，RST端经电阻和电源VCC接通，经电容的充放电来维持两个机器周期的高电平从而实现复位，如图3-2所示。 图3-2 按键电平复位电路图 3.3 8155I/O口扩展芯片的基本介绍 图3-3 8155I/O口扩展芯片引脚图 (1) 其基本外型如图3-3所示。 (2) 管脚说明： 1) VCC：供电电压。 2) VSS：接地端。 3) AD7~AD0(8条)：为地址/数据线，与AT89C51单片机的P0口相连，用于实时传送地址/数据信息。 4) I/O总线(22条)：PA7~PA0为通用I/O线，用于传送PA口上的外部设备数据，数据传送方向由写入8155的命令字决定；PB7~PB0为通