电路CAD交通信号灯的设计

一、设计任务和要求

1.1要求和任务

①东西与南北方向灯轮流交替工作，按照下面示意图进行。

图一循环流程图

②要求设计中所用的计数器为一个到两个，定时时间最长为4分钟。在南北向和东西向增加强行绿灯按钮，可以强制某个方向通行而另一个方向禁止。

③路口增加车辆传感器，某方向无车辆时可跳过绿灯时段。

④红绿灯时段长度做成可调的，方便设置通行的时间。

⑤增加译码显示电路，使用数码管显示倒计时。

二、方案选择与论证

2.1使用数字逻辑电路

使用数字电路需要进行计时电路以及显示电路的设计，元件规模小，电路也可靠，采用状态机方式实现也具有可操作性。

2.2选择使用51单片机控制电路

使用51单片机的优点是电路简单，作为本次设计完全具备硬件控制要求，在成本上也与数字逻辑电路相当。另外，单片机控制方便，电路修改性强，可根据具体的情况修改程序，从而达到更切合实际的效果。

综上，此次我们选择STC89C51单片控制电路实现。

三、单片机资源分配与程序设计

3.1一秒定时的实现

由于单片最长定时时间为65536us，所以无法需要计数形式的定时。我们采用方式二定时，一次定时200us，则需要重复5000次，具体定时程序如下：

TMOD=0x2; //设置为采用方式二定时

TH0=0x38; //赋初值

TL0=0x38; //赋初值

设置一个变量Y，当Y=5000时，定时器溢出，则开始下一次计时。这样实现了1s的定时。

3.2控制选择设置

本次需要增加了方向传感器和强制按钮以及检测按钮，所以设计嵌套和优先级关系，还有时间调节按钮。它们关系为时间调节按钮最大，强制开关是稍次，其次是检测开关，控制循环结构的跳转，最低的是最基本的灯循环工作结构。对应程序部分如下：

i f(q1==0)

{

时间调节部分；

}

else if(q2==0)

{

南北方向强制控制部分；

}

else if(q3==0)

{

东西方向强制控制部分；

}

else

{

基本指示循环工作；

}

3.3数码管显示倒计时设计

本次采用四位数码管，基本的循环指示状态下两位数码管显示倒计时，而在调节时间是，每两位分别显示当前南北和东西的绿灯定时时间。数码管采用三极管共阳形式接法。

图二数码管驱动原理

3.4循环指示工作的实现

对于循环工作的实现，本次设计定义了两个标志a和b，共计四种状态。a=0且b=0时为东西绿灯，南北红灯；a=0,b=1时为东西绿灯闪烁，南北红灯;a=1，b=0时为东西红灯，南北为绿灯；a=1,b=1时为东西红灯，南北绿灯闪。程序实现如下

if(a==0&&b==0)

{

if(timegre1<=5)

{

a=0；b=0；

}

if(a==0&&b==1)

{

if(timegre1<=0)

{

a=1；b=0；

}

｝

if(a==1&&b==0)

{

if(timegre2<=5)

{

a=1；b=1;

}

}

if(a==1&&b==1)

{

if(timegre2<=0)

{

a=0；b=0;

}

｝

3.5时间调节的设计

针对时间的调节部分，我们采用按键形式，分别定义东西绿灯时间加和减，南北时间加和减，共计四个按键。采用扫描判断，有低电平来时，认为按键按下，对应数码管显示当前设置的时间。具体部分程序入下

if(q1==0)

{

关闭各个方向的指示灯；

if(zz==0)

{

yanshi(10); //消除抖动

i f(zz==0)

{

按键按下，执行东西方向绿灯时间加动作；

}

while(!zz) ; //等待按键的弹起

}

if(jj==0)

{

yanshi(10) ;

if(jj==0)

按键按下，执行东西方向绿灯时间减动作；

}

while(!jj) ;

}

if (jj2==0)

{

yanshi(10) ;

if (jj2==0)

{

按键按下，执行南北方向绿灯时间加动作；

}

while(!jj2) ;

}

if (zz2==0)

{

yanshi(10) ;

if (zz2==0)

{

按键按下，执行东西方向绿灯时间减动作；

}

while(!zz2) ;

}

dispaly2(z_timegre1 ,z_timegre2 ) ; //调用数码管显示函数，同时显示两个方向时间}

本次设计完整的程序设计详见附录一。

3.6单片机输入输出端口分配以及基本参数定义

有以上分析，我们对单片机的输入输出端口进行分配，还针对控制部分定义参数。输入部分管脚定义输出部分管脚定义参数定义说明

时间调节

控制按钮q1=P3^5;东西绿灯gre1=P2^5timegre1东西绿

灯

时间变

量

东西绿灯

强制按钮q2=P3^6;东西红灯red1=P2^6;z_timegre1东西调

节

时间变

量

南北绿风

强制按钮q3=P3^7;南北绿灯gre1=P2^5;timegre2南北绿

灯

时间变

量

东西车流ceshi1

=P3^2;

南北红灯red2=P2^2;z_timegre2东西调

节