protues课程设计

题目：基于单片机十字路口交通灯设计

课程名称： Proteus 学生姓名：赵德平

学生学号： 1214030443 系别：电子工程学院

专业：通信工程

年级： 2012 级

任课教师：王守亚

电子工程学院制

2015年4月

课程论文题目:基于单片机十字路口交通灯设计

学生：赵德平

指导教师：王守亚

电子工程学院通信工程

1 设计要求

1.1 程序开始运行先南北段通行、东西段禁止60s，后东西段通行、南北段禁止60s，依此循环。

1.2 系统分三种工作模式：正常模式、繁忙模式、特殊模式，并且通过三个按钮“正常”、“繁忙”、“特殊”可相互转化。

1.3 正常模式：

直行时间显示数码管显示60。此时南北段直行通行（绿灯）、东西段禁止（红灯）40s，南北段人行道通行（绿灯），东西段人行道禁止（红灯），同时南北段和东西段方向的数码管分别从40s和60s开始倒计时，至最后5s时南北段绿灯变成黄灯闪烁；此后南北段左拐（左拐灯亮）通行、东西段禁止（红灯）20s，南北段、东西段人行道都禁止（红灯），同时南北段和东西段方向的数码管都从20s开始倒计时，至最后5s时南北段左拐灯变成黄灯闪烁；再后东西段直行通行（绿灯）、南北段禁止（红灯）40s，东西段人行道通行（绿灯），南北段人行道禁止（红灯），同时东西段和南北段方向的数码管分别从40s和60s开始倒计时，至最后5s时东西段绿灯变成黄灯闪烁；最后东西段左拐（左拐灯亮）通行、南北段禁止（红灯）20s，东西段、南北段人行道都禁止（红灯），同时东西段和南北段方向的数码管都从20s开始倒计时，至最后5s时东西段左拐灯变成黄灯闪烁。

1.4 繁忙模式：

繁忙指示灯亮，南北段、东西段的通行时间改为45s，其中左拐的时间改为15s，其它与正常模式类似。

1.5 特殊模式：

特殊模式灯亮，南北段、东西段的通行时间改为75s，其中左拐的时间改为20s，其它与正常模式类似。

2 设计目的

2.1 了解交通灯管理的基本工作原理

2.2 熟悉AT89C51的工作原理和应用编程

2.3 熟悉AT89C51并行接口的各种工作方式和应用

2.4 熟悉AT89C51计数器/定时器的工作方式和应用编程外部中断的方法

2.5 掌握多位LED显示问题的解决

3 方案比较、设计与论证

3.1 显示界面方案

3.1.1 倒计时显示

该系统要求完成倒计时的功能。因只需显示数字，基于上述原因，我们考虑完全采用数码管显示，四个路口分别采用一个二位阴极数码管即可。

3.1.2 状态灯显示

该系统要求完成状态灯显示的功能。求于简单，我们把各个路口的红灯和黄灯设成直行和左拐两个通行方式所共有，也就是说，一个路口只需四个状态灯，一个直行通行的绿灯，一个左拐通行的绿灯，一个共有的红灯，一个共有的黄灯。

3.2 输入方案

该系统要求能手动改变东西与南北的通行时间、紧急情况处理，我们采用扩展I/O

口方法，在外部中断P32口上扩展三个中断口，分别连接三个按钮。该方案的优点是：使用灵活，并且可提供较多I/O 口,节省了AT89C51的中断口资源。

4 原理分析

4.1 交通灯显示时序的理论分析 下图所示为一种红绿灯规则的状态图。

图4.1 状态S1南北直行通行

图4.2 状态S2南北左拐通行

图4.3 状态S3东

西直行通行

图4.4 状态S4东

西左拐通行

共四种状态，分别设定为S1、S2、S3、S4，交通灯以这四种状态为一个周期，循环执行如下图所示：

图4.5 交通灯状态循环图

依据上述车辆行驶的状态图，可以列出各个路口灯的逻辑表如下表所示(其中逻辑值“1”代表直行通行，逻辑值“0”代表禁止通行，逻辑值“L”代表左拐通行)：

程序就是在上述四种状态下循环转化的。一个周期四个状态，在正常模式下共花费2分钟。

4.2 交通灯显示的理论分析

4.2.1 倒计时显示的理论分析

利用定时器中断，设置TH0=TH1＝(65536-50000)/256，即每0.05秒中断一次。每到第20次中断即过了20*0.05秒＝1秒时，使时间的计数值减1，便实现了倒计时的功能。

4.2.2 状态灯显示的理论分析

黄灯闪烁同样可以利用定时器中断。每到第10次中断即过了10*0.05秒＝0.5秒时，使黄灯标志位反置，即可让黄灯1秒闪烁一次。

5 程序设计流程图

图5.2 主程序流程图

6 总体设计与电路图

6.1 芯片选择

图6.1 AT89C51芯片引脚图6.2 电路设计

图6.2 电路图

图中大部分连线采用总线形式。共五个二位阴极数码管，其中四个分别用于四个路口的倒计时显示，另外一个用于总体的直行时间显示，五个数码管的阳极都接到AT89C51的P0口，阴极接到P2口；共32个发光二极管，其中16个绿色发光二极管，14个红色发光二极管，2个黄色发光二极管，四个路口每个路口各有一个红（禁行）、黄（警告）发光二极管，二个绿色发光二极管（通行），一个用于直行通行，一个用于左拐通行，四个人行道，每个人行道两边各有一红、绿发光二极管，另外两个红色发光二极管分别用于繁忙模式和特殊模式的指示，其中四个路口的二极管接到P1口，人行道的发光二极管接到P3口，繁忙模式和特殊模式的指示灯接P2口;外部中断0接上三个按钮，分别用于繁忙、特殊、正常模式的转化。

7 总结与展望

7.1 软件延时与定时器计时

软件延时，设计简单，使用方便，但是无法进行精确计时，无法在实际应用中进行使用，本次设计采用了定时器0进行计时，每50ms产生一个脉冲信号，可以准确的计时并方便8段数码管进行显示。

7.2 使用中断的好处

使用中断可以进行多样化设计，强化程序功能与执行效率。

在本设计中程序每50ms请求一次中断，实现精确定时与数码管显示刷新。

7.3 关于本次设计

本次课程设计的过程是艰辛的，不过收获却是很大的。

在设计过程中，会出现了一些问题，但都是常见的小问题，如：代码中双引号的使用并不是在英语书写状态下，输入字母出错等，在调试时出现异常，不过这些都是经常性错误，经过调试修改都一一解决，程序顺利完成，并实现了其功能。

综合课程设计让我把以前学习到的知识得到巩固和进一步的提高认识，对