51交通灯控制系统.docx

MCS-51单片机课程设计报告——交通灯控制系统 姓名：朱正威 学号：110901418 指导老师：潘 峰 东华大学信息学院自动化系2014.6.22目录一、项目概述3二、系统设计31.设计思想32.方案可行性分析33.总体方案3三、硬件设计51.单片机最小系统部分52.LED数码管串行显示部分53.独立按键部分5四、软件设计61.软件设计思想62.程序流程图63.程序清单7五、系统仿真及调试13六、结果与展望15七、参考文献15项目概述 项目所要设计的是交通灯控制系统，十字路口交通灯由红、绿两色LED显示器（两位8段LED显示器）组成，LED显示器显示切换倒计时，以秒为单位，每秒更新一次；为确保安全，绿LED计数到0转红，经5秒延时（显示红色0）后，另一道开始绿色倒计时。主干道(A道)先通行且通行时间为45s；（加5秒红灯延时，共50秒）支道(B道)通行时间为25 s；（加秒红灯延时，共30秒）主道与支道的车辆交错通行；若遇紧急情况，按开关时，主道与支道都为红灯20 s根据实时交通堵塞情况人为控制时，按K2时，主道延时30 s通行，按K3时，支道延时30 s通行。设计以AT89C51为核心的控制电路，并编写相关的系统软件。系统设计设计思想 该模拟交通灯控制系统采用模块化结构，主要分为定时器中断控制、按键扫描、LED数码管显示三个部分。在设计完成一个方向上的红绿灯数码管计时后，再进行两个方向红绿灯的切换显示以及特殊情况下的处理。方案可行性分析采用AT89C51作为系统主控芯片，其包含两个定时器中断T0和T1、两个外部中断，以及4个I/O端口P0到P3端口。本系统采用其定时器T1进行定时，每隔一定时间定时中断一次，在中断程序内进行变量自加，以此可以设置任意长的定时时间。如设置1s的定时改变红绿灯LED数码管显示值，设置0.2m的按键扫描周期进行按键定时扫描。为了节省I/O口资源以及硬件连接上的方便，采用串口显示芯片MAX7219进行LED数码管显示部分的设计。整个方案设计结构清晰明了，硬件连接简洁，软件编程模块清晰，经实践验证，此方案可行。总体方案 在Proteus环境中进行硬件电路的设计和搭建，具体硬件电路设计如图1、2所示。在Keil环境下进行软件设计51单片机编程，为定时器中断和MAX7219串口显示和主函数部分分别建立相应的源文件和头文件，进行模块化编程。 图1、硬件连接图图2、整体系统图硬件设计系统硬件设计主要分为三个部分，即单片机最小系统部分、LED数码管串行显示部分和独立按键部分。单片机最小系统部分 按要求选用AT89C51型号单片机，晶振频率12MHz，使用内部RAM和ROM。由于Proteus环境下默认无需晶振电路和复位电路等，所以并未画出。LED数码管串行显示部分 MAX7219是一种集成化的串行输入/输出共阴极显示驱动器,与单片机只需三根信号进行通信，可以连接8位数字的7段LED数码管。其内部集成了数据保持、BCD译码器、多路扫描器、段驱动器和位驱动器。每片MAX7219最多可同时驱动8个LED数码管，而交通灯控制系统正好需要8个LED数码管。同时，利用其内部BCD译码功能，可以省去额外的软件或硬件译码操作。具体连接如图3所示。图3、MAX7219连接图独立按键部分该系统需要根据外部按键K1、K2和K3进行人工干预，按键较少，可以采用三个独立按键接在三个单片机I/O引脚上，在定时中断内进行按键的扫描。按键连接部分如图4所示。图4、按键连接图软件设计软件设计思想在Keil环境下进行软件设计51单片机编程，软件部分主要分为定时器中断、MAX7219串口显示和主函数部分，进行模块化编程，为各个部分分别建立相应的.h头文件和.c源文件。定时器中断部分：选用定时器T1，方式2，8位自动重装初值。250us产生一次定时器中断，由于单片机晶振为12MHz，经计算，计数初值为6。在中断服务程序内进行变量counter的自加，当counter自加40次之后即为一次10ms中断，以此为基本时间单位可以进行进一步的定时。MAX7219串口显示部分：首先定义串口数据发送函数MAX7219_write，然后按照命令控制字，初始化MAX7219工作模式。主要需要初始化的几个寄存器为： 寄存器地址功能0x0A亮度控制，0x00~0x0F,0x0F最亮0x0B设置扫描LED个数0x0C工作模式 0x00ShutDown 0x01:Normal0x09编码模式 对应bit为1则支持编码程序流程图 整个程序的流程图如图5所示。图5、程序流程图程序清单MAX7219串口显示程序#include reg51.h#include MAX7219.h#define uchar unsigned charsbit MAX7219_DIN