交通灯课程设计---交通信号灯控制的设计.doc

课程设计任务书 一、设计题目 交通信号灯控制的设计 二、设计目的 巩固《单片机技术》课程所学的有关知识。 通过硬件设计、软件设计，使学生掌握用单片机组成应用系统的方法，提高软件设计能力。 掌握单片机用于各种功能控制的方法。 学会产品设计方法。 三、设计要求 1. 绘出仿真原理图、编写出源程序并调试。 2. 要求实现绿灯亮20S放行后，黄灯闪烁4S警告，然后依次按北、西、南、东向转换。 四、设计步骤 1. 按要求画出硬件连线图。 2．画出程序流程图。 3．编写源程序。 4．进行软件调试，检查功能是否完善。 5. 完成proteus仿真。 提高部分 1. 保证车辆在一定时间内可以向三个方向行驶。 2. 人行道也给出红绿灯指示。 第一章 设计任务分析和系统方案论证 1.1 交通灯变化规律的分析 按照常规我们假设一个十字路口为东西南北走向。初始状态为状态1，南北方向绿灯通车，东西方向红灯。经过一段时间（假定60S）转换状态2，南北方向绿灯熄灭转亮黄灯，延时3S，东西方向仍然红灯。再转换到状态3，东西方向绿灯通车，南北方向红灯。过一段时间（30S）转换到状态4，东西方向绿灯熄灭转亮黄等灯，延时3S，南北方向仍然红灯。最后循环至南北绿灯，东西红灯。在这些状态下有时钟倒计时供行人和司机查看时间。 在实际生活中，根据不同交通道路的通车情况有不同的变化规律。比如有的路口是三叉路口，有的道路分主干道与次干道等。不同的路况有不同的通车情况，需设计者根据实际情况来设计交通灯的亮和灭。考虑到实际情况，本次设计对设计任务做了适当的扩充来满足更高的要求。 1.2 系统的方案论证 1.2.1 设计任务 交通信号灯控制系统设计利用单片机的定时器定时，令十字路口的红绿灯交替点亮和熄灭，并且用数码管显示时间。用8051做输出口，控制十二个发光二极管燃灭，模拟交通灯管理。设计框图如图2-1。 图2-1 设计框图 1.2.2 方案介绍 本系统是交通灯的控制设计，所以要了解实际交通灯的变化情况和规律。假设一个十字路口为东西南北走向。初始状态0为东西红灯，南北红灯。然后转状态1东西红灯，南北绿灯通车。过一段时间转状态2南北绿灯灭，黄灯闪烁几次，东西仍然红灯。再转状态3，东西绿灯通车，南北红灯。过一段时间转状态4，东西绿灯灭，闪几次黄灯，南北仍然红灯。最后循环至状态1。 本系统就是利用了AT89C51芯片的I/O引脚。系统采用美国ATMEL公司生产的单片机AT89C51，以及其它芯片来设计交通灯控制器，实现了红灯亮60秒,绿灯50秒，黄灯闪烁10秒。P1输出口设置红、绿灯燃亮的功能和P2输出口设置实现在七段数码管上的时间显示。简单的来说，就是用单片机控制二极管的闪灭亮和显示时间。 第二章 交通灯系统硬件的设计 2.1 单片机介绍 2.1.1系统框图 图2-1 硬件系统框图 单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。 通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机经过几代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。以下是对AT89C51单片机介绍： AT89C51是MCS-51系列单片机的典型产品，其包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线。MCS-51单片机基本结构示意图3-1。 图2-2 单片机基本结构 2.1.2 电源电路 图2-3 电源电路 2.2 时钟与复位电路的设计 单片机本身是一个复杂的同步时序系统，为保证同步工作方式的实现，单片机必须有时钟信号以使其系统在时钟信号的控制下按时序协调工作。单片机的时钟电路由振荡电路和分频电路组成。振荡电路是通过输入引脚XTAL1和输出引脚XTAL2在芯片外并接石英晶体和两只电容组成的。石英晶体为一感性元件，与电容构成振荡回路，为片内放大器提供正反馈和振荡所需的相移条件，从而构成一个稳定的自激振荡器。晶振频率范围为1.2-33MHz，我们选择12MHz晶振。电 容范围为30pF左右，我们选择33pF。振荡电路产生的振荡信号并不直接为单片机所用，而要经过分频电路的分频后再使用。二分频后为系统的时钟信号，再三分频产生ALE信号，在二分频的基础上再六分频得到机器周期信号。 复位是单片机的硬件初