51单片机交通灯设计报告

课程设计说明书

课程名称：《单片机技术》

设计题目：交通灯设计

学院：电子信息与电气工程学院

学生姓名：

学号：

专业班级：

指导教师：

2017年4 月20日

课程设计任务书

交通灯设计

摘要：

近年来随着科技的发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面的知识是不够的，还应该根据具体硬件结构软硬结合，加以完善。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊，那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用51系列单片机ATMEL89C51为核心控制器件来设计交通信号灯控制器，实现亮绿灯通行，亮黄灯闪烁并发声警示，亮红灯禁止通行的功能，并显示通行或禁止通行倒计时，紧急按键信号灯加时和紧急按键南北、东西红绿灯跳变。本系统使用性强，操作简单，容易实现，扩展功能强，可自行修改程序扩展自己想要实现的功能。

关键词：交通灯，单片机，复位电路

目录

1. 设计背景 (1)

1.1设计原因 (1)

1.2个人意义 (1)

2.设计方案 (1)

2.1总体方案提出 (1)

2.2稳压电源方案设计与分析 (1)

2.3复位电路方案设计与分析 (2)

3. 方案实施 (2)

3.1总体设计框图 (2)

3.2硬件设计 (3)

3.3软件设计 (6)

3.4电路仿真 (10)

3.5制板子与安装过程 (11)

3.6软硬件调试 (11)

4. 结果与结论 (12)

5 收获与致谢 (12)

6. 参考文献 (12)

7. 附件 (13)

7.1硬件电路图 (13)

7.2元器件清单 (14)

7.3作品实物图 (15)

7.4源程序： (16)

1. 设计背景

1.1设计原因

随着社会的进步，交通的高速发展，红绿灯已经成为了我们生活中不可或缺的一部分，如今，红绿灯已经安装在各个道路的交接口处，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。根据单片机具有物美价廉、功能强、使用方便灵活、可靠性高等特点，不少人提出了一种用S-51单片机自动控制交通信号灯及时间显示的方法，同时给出了软硬件的实现方法，为交通指挥自动化提供了一种新的廉价手段，具有一定的推广意义。

1.2个人意义

本设计是由单片机控制的交通信号灯，运用89S51单片机实现交通灯的控制，实现红绿灯自动跳变，倒计时显示，黄灯蜂鸣器警示灯功能。在这次设计作品中，不仅可以增加对整套系统运行的合理安排，为未来做大的项目打下基础，也可以增加对软硬件的在系统中的作用的了解，同时也培养了我们团队的合作能力。

2.设计方案

2.1总体方案提出

实现一种系统功能或者技术指标都具有多种可行的设计方案，每一种设计方案针对不同的应用场合都具有它自己的缺点。在设计的过程中要考虑到其功能，系统稳定性，技术指标，成本和所需要的技术条件等方面的因素。

方案一：PLC控制交通灯

PLC主要应用于强电方面的工业控制，或者整条流水线的控制。虽然比较稳定,但是功耗要大，成本也比较高。

方案二：单片机控制交通灯

单片机具有结构简单、编程方便、经济、易于连接等优点，特别是其内部定时器计数器、中断系统资源丰富可对交通灯进行精确的控制，有应用价值，可扩展功能多，灵活性比较强，线路也非常简单，成本也是比较低的。

由于此次课程设计是单片机设计，还有结合从各方面优缺点来看，以及简便方面，成本方面，和结构、控制方面来看。为了同时满足课程设计要求，综上所述，选择了方案二，做为本设计的方案选择。

2.2稳压电源方案设计与分析

方案一：采用电源变压器，整流滤波电路和稳压电路，其中稳压电路是使用分立元件，通过取样，放大，比较和调整四个环节，晶体管选用3DD或3DG等型号方案二：采用电源变压器，整流滤波电路和稳压电路，其中稳压电路时使用集成电路LM7805三端稳压器，该电路能输出固定的正5V的直流电压，

方案一一般来说比较复杂，而且验证过程也比较麻烦且所有用到的分立元件较多且误差较多，因此不采用这种方案制作电源，方案二的电源设计较方案一结构简单，所用元器件比较少，且容易调试，因此，本次电源设计采用方案二。

2.3复位电路方案设计与分析

方案一：根据复位原理，只需要在复位引脚提供两个机器周期以上的高电平信号，单片机便会从地址零开始运行。对此，可以在复位引脚通过按键连接到电源正极，当按键按下的时候，复位引脚即可获得高电平信号，实现电路的复位。

方案二：通过RC电路实现复位功能，当按键没有按下的时候，复位引脚时低电平，电容充满电，当按键按下的时候，电容放电，直至电容两端电压为零时，复位引脚才会达到5V的高电平信号。

方案一通过按键直接使复位引脚接收高电平信号，由于按键会产生机械震动，使得信号产生不稳定，电平信号宽度达不到两个机器周期以上，使得电路复位发生错位，方案二，利用电容两端电压不突变的特性，实现消除抖动，而且还有复位延时作用，消除了复位信号不稳定的因素，因此，该设计采用方案二的复位电路设计。

3. 方案实施

3.1总体设计框图

交通灯组成框图，如图3-1所示

图3-1 系统总体框图

据此，本设计系统以单片机为控制核心，连接成最小系统，和按键设置模块等产生输入，信号灯状态模块，LED倒计时模块和接受输出。

3.2硬件设计

3.2.1电源设计

电源电路采用拨动开关。原理图部分如下：

图3.2.1电源电路

3.2.2复位电路设计

单片机在可靠的复位之后，才会从0000H地址开始有序的执行应用程序。同时，复位电路也是容易受到外部噪声干扰的敏感部分之一。因此，复位电路应该具有两个主要的功能：

1.必须保证系统可靠的进行复位；