《基于单片机的交通灯控制系统》.doc

目 录 1 设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍 1 1.1 设计课题任务 1 1.2 功能要求说明 1 1.3 设计课题总体方案介绍及工作原理说明 1 2 硬件系统的设计 3 2.1 硬件系统各模块功能简要介绍 3 2.2 电路原理图、PCB图、元器件布局图 3 2.3 元器件清单 3 3 软件系统的设计 4 3.1 单片机资源使用的情况 4 3.2 软件系统模块功能介绍 4 3.3 程序流程框图 4 3.4 程序清单 7 4 设计结论及误差分析 8 4.1 数字电子钟的设计结论及使用说明 8 4.2 误差分析 8 5 设计总结与体会 9 5.1设计总结 9 5.2 教学建议 9 参考文献 10 附录A 11 附录B 13 附录C 14 设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍 1.1 设计课题任务 设计一个具有特定功能的十字路口交通灯。 1.2 功能要求说明 该交通灯上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”， 进入准备工作状态。按开始键则开始工作，按结束键则返回“P.”状态。要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，甲车道为主车道，每次通车时间为60秒，乙车道为次车道，每次通车时间为30秒，要求黄灯亮3秒，并且1秒闪烁一次。有应急车辆出现时，红灯全亮，应急车辆通车时间10秒，同时禁止其他车辆通过。 1.3 设计课题总体方案介绍及工作原理说明 1.3.1 总体方案介绍 本课程设计用单片机直接控制信号灯的状态变化，基本上可以指挥交通的具体通行，而接入LED数码管就可以显示倒计时以提醒行使者，更具人性化。本系统在此基础上，加入了紧急状态下的运行。本设计系统以单片机为控制核心，连接成最小系统，由独立式键盘模块、复位电路模块、晶振电路模块产生输入，LED信号灯状态模块，数码管倒计时模块接受输出。系统的总体框图如图1所示。 键盘设置模块对系统输入模式选择及具体通行时间设置的信号，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。在此过程中还要实时紧急按键信号，以达到对异常状态进行实时控制的目的。 图1 交通灯系统框图 1.3.2 工作原理 本交通灯的所有的软件、参数均存放在89S52的Flash ROM和内部RAM中，减少了芯片的数量整机的电流。低功耗、高性能CMOS8位微控制器 b.输入模块：有2个按键，1个电源开关，1个复位键，单片机运行期间，利用按键完成复位操作。3个按键独立式键盘，按左键1使交通灯的正常运行，按左键2启动交通灯应急系统，按左键3键结束。键1、2任一键都独自连一个I/O口线，说明它们可以独立实现相应的交通灯的功能。 c.输出模块：设计显示为8位，采用两个四位一体数码管（共阳极）作为显示窗口，既可以节约成本又能简化电路。数码管驱动为三极管驱动。 d.电源模块：直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路组成。直流稳压电源设计的主要内容是根据性能指标，选择合适的电源变压器、集成稳压器、整流二极管及滤波电容。本设计中所需要的电源有PC机的USB口直接供电，没有设计直流稳压电源，故在此不作详细介绍。 2.2 电路原理图、PCB图、元器件布局图 见附录A 2.3 元器件清单 见附录B 3 软件系统的设计 3.1 单片机资源使用的情况 本设计采用独立式键盘，键盘直接接在P1口上且按键的结果存贮在单片机的内部数据存储器里面。用到的LED显示器接到了单片机的P0口线上和P2口线上。 3.2 软件系统模块功能介绍 本设计的软件系统主要采用以下基本模块来实现：主程序、中断服务程序、键盘输入程序模块、数码管及其驱动模块。 主程序：主要是用于对输入信号的处理、输出信号的控制和对各个功能程序模块的运用及其控制。 中断服务程序：主要是用于交通灯的准确运行、数据输入过程中的闪烁。 数码管及其驱动模块：主要是用于驱动数码管及利用数码管显示时间。 键扫描程序模块：主要是用于确定按键并得到特定的键码值。 3.3 程序流程框图 3.3.1 主程序 主程序的主要功能是负责准备状态提示符“P.”显示，等待按键按下进入各键功能子程序完成各项功能，其程序流程见图5所示； 图5 主程序流程框图 3.3.2 紧急通道中断服务程序 图6 紧急中断服务程序流程框图 3.3.3 数码管显示子程序 图7 显示子程序框图 3.3.4 键扫描程序 流程框图如8所示； 图8 键盘扫描子程序框 3.4 程序清单 见附录C 4 设计结论及误差分析 4.1 数字电子钟的设计结论及使用说明 4.1.1 设计结论 本课程设计课题是单片机交通灯控制，设计说明书介绍了基于单片机的控制系统的设计，对整个硬件电