交通信号灯控制器课程设计

燕山大学

课程设计说明书题目：交通信号灯控制器

学院（系）：电气工程学院

年级专业： 11级检测一班

学号：

学生姓名：

指导教师：

教师职称：

燕山大学课程设计（论文）任务书

院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系

说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。

年月日

摘要

日常交通对于人们的生活有极大的影响，因此对交通的控制也有很高的要求。交通信号灯已不仅仅被看成一种用来指挥交通的工具，在很多实际应用中它还需要能够实现更多其它功能。高精度、多功能、小体积、低功耗，是现代交通信号灯发展的趋势。本课题设计正是基于这个方向设计一个符合指标要求的模拟交通信号灯控制器。

单片机特别是51系列的单片机，由于其使用方便、价格低廉等优势，在电子产品中的应用越来越广泛，在市场上占有很大的份额。AT89C51就是51系列中的一个比较成熟的型号，它完全兼容51单片机的指令。

本课题设计是基于单片机技术原理，以单片机芯片AT89S51作为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，设计出的一个模拟交通信号灯控制系统。该控制系统包括了。设计以硬件和软件相结合为指导思想，通过软件编程实现系统大部分功能，电路简单明了，系统稳定性高。主要硬件有：AT89C51单片机、八段数码管、LED和按键等。软件采用C语言编写实现，并依据程序应用Keil、Protues进行了调试，对出现的问题进行分析和反复修改，最终得到正确并符合设计要求的结果。

设计完成的模拟交通信号灯控制器能够准确指挥交通，控制精确、体积小、功耗低，具有很强的实用性。

目录

第一章、课题简介 .............................. 错误!未定义书签。

1.1引言 (1)

1.2课设内容 (1)

第二章、AT89C51单片机简介 (2)

2.1单片机引脚介绍 (2)

2.2定时器介绍 (3)

2.3定时器初值的计算 (4)

第三章、硬件总体结构设计 (5)

3.1单片机最小系统 (5)

3.2LED灯显示原理 ................................ 错误!未定义书签。

3.3数码管显示原理 (7)

3.4芯片介绍...................................... 错误!未定义书签。

第四章、软件设计 (10)

4.1单片机程序开发流程 (10)

4.2程序流程图 (11)

4.仿真电路 (12)

4.5电路仿真结果 (14)

总结 (15)

参考文献 (16)

附录源程序 (17)

第一章课设简介

1.1 引言

我国经济的快速发展，车辆的增多，交通拥挤问题日益严重。在不断拓宽交通道路以及修建新的交通要道的同时，交通信号灯的用途变得更加明显。随着科学技术发展的日新月异、不断发展，自动化、智能化、功能多样化越来越成为电气控制的主流。“ 交通信号灯控制系统”就是在单片机的基础上开发出来的。我们也应当适当地改善信号灯的功能，使其日益完善，满足现在交通的要求。

在以往的交通信号灯中，东西南北方向的通行时间是固定的，不论路上的车辆是多是少。现在为了使交通更加流畅，更有秩序，我们可以在以往得基础上，加上按键，用以控制突发事件和交通拥挤等。基于以上考虑，我们提出了这个课题要求，进行设计，并模拟和仿真。

1.2课设内容

该控制器能实现城市“十字”路口正常情况下以及特殊情况和紧急情况下交通信号灯的模拟控制。

1、在十字路口东西南北各设置红、黄、绿三种信号灯，正常情况下，东西(A线)、南北(B线)方向轮流放行。当东西方向(A线)放行、南北方向(B线)禁行时，东西方向(A线)绿灯亮10秒，然后黄灯亮5秒，南北方向(B线)红灯亮15秒；当南北方向(B线)放行、东西方向(A线)禁行时，南北方向(B线)绿灯亮10秒，然后黄灯闪烁5秒，东西方向(A线)红灯亮15秒。如此循环，实现交通灯定时控制，其示意图如图1.1所示。

当有救护车通过时，所有的红灯亮起，数码管熄灭，同时蜂鸣器触发响起。10秒后，交通灯恢复原状，并重新开始倒计时。

第二章、AT89C51单片机简介

2.1引脚简介

单片机的40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。

⒈电源:

⑴ VCC - 芯片电源，接+5V；

⑵ VSS - 接地端；

⒉时钟:

XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。

⒊控制线:

控制线共有4根，

⑴ ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲

① ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址

② PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。

⑵ PSEN:外ROM读选通信号。

⑶ RST/VPD:复位/备用电源。

① RST（Reset）功能：复位信号输入端。

② VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。

⑷ EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。

① EA功能：内外ROM选择端。

② Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。

⒋ I/O线

80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。

2.2定时器/计数器简介

定时器/计数器模式控制寄存器TMOD是一个逐位定义的8位寄存器，但只能使用字节寻址，其字节地址为89H。

其格式为：

其中低四位定义定时器/计数器C/T0,高四位定义定时器/计数器C/T1，各位的说明：

GATE——门控制。

GATE=1时，由外部中断引脚INT0、INT1来启动定时器T0、T1。

当INT0引脚为高电平时TR0置位，启动定时器T0；

当INT1引脚为高电平时TR1置位，启动定时器T1。

GATE=0时，仅由TR0,TR1置位分别启动定时器T0、T1。

C/T——功能选择位

C/T=0时为定时功能，C/T=1时为计数功能。

置位时选择计数功能，清零时选择定时功能。

M0、M1——方式选择功能

由于有2位，因此有4种工作方式:

M1M0 工作方式计数器模式 TMOD(设置定时器模式)

0 0 方式0 13位计数器 TMOD=0x00

0 1 方式1 16位计数器 TMOD=0x01

1 0 方式

2 自动重装8位计数器 TMOD=0x02

1 1 方式 3 T0分为2个8位独立计数器，T1为无中断重装8位计数器