交通灯课程设计说明书

华北水利水电学院

院系：机械学院

专业：机械设计制造及其自动化

班级： 59班

学号： 200905918

姓名：杨亚坤

指导老师：雷冀南

2012年5月11日

目录

目录 (2)

2、设计要求 (3)

二、交通管理的方案论证 (3)

三、总体方案设计 (4)

1．系统框图 (4)

2.工作原理 (4)

2.1、正常模式 (4)

3.计时控制方案 (6)

4.显示控制方案 (6)

四、芯片的选择与简介 (6)

3. 80C51单片机的外接晶体引脚 (7)

4. 80C51单片机的控制线 (7)

5. 80C51单片机复位方式 (7)

五系统电路设计 (8)

1.电路原理图 (8)

3.单片机最小系统 (9)

4.显示部分 (10)

6.主程序模块 (10)

7.显示程序模块 (11)

七、结论 (11)

八、参考文献 (12)

附录2：电路原理图 (18)

一、课程设计任务书及计划书

1 、设计目的及任务

《单片机应用基础》课程设计是学好本门课程的又一重要实践性教学环节，课程设计的目的就是配合本课程的教学和平时实验，以达到巩固消化课程的内容，进一步加强综合应用能力及单片机应用系统开发和设计能力的训练，是以培养学生综合运用所学知识的过程，是知识转化为能力和能力转化为工程素质的重要阶段。

课程设计任务:根据给定的模拟交通灯控制任务要求选择合适的单片机和其他电子元器件，进行系统硬件电路设计和软件编程，根据系统制作并调试系统电路板，使之实现任务要求。

2、设计要求

（1）运用所学的知识设计一个交通灯控制系统。

（2）上电的时候南北方向的红灯亮30秒；东西方向的绿灯亮30秒，黄灯秒闪5秒。再接下来东西方向的红灯亮30秒；南北方向的绿灯亮30秒，黄灯秒闪5秒。如此循环。

（3）各种信号灯所亮的时间由数码管显示出来。

（4）外接4个控制按钮，分别实现紧急模式、夜间模式、主干道绿灯支道红灯模式、管理模式。

二、交通管理的方案论证

东西、南北两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间。设南北道比东西道的车流量大，指示灯燃亮的方案如表2。

表2说明：

（1）当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过；南北道为绿灯，此道车辆通过，行人禁止通行。时间为30秒。

（2）黄灯闪烁5秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。

（3）当东西方向为绿灯，此道车辆通行；南北方向为红灯，南北道车辆禁止通过，行人通行。时间为30秒。

（4）这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆就能安全畅通的通行。

三、总体方案设计

1．系统框图

交通灯控制的总体设计框图如图2.1所示。

图2.1

2.工作原理

由软件设置交通灯的初始时间，南北方向和东西方向各30秒，数码管的段码用不同的口线，南北方向的是用的P1口的P1.0~P1.2，东西方向的使用P1口的P1.3~P1.5，用单片机来控制各种信号灯的燃亮时间，通过单片机的P0口和P2口控制，P2口控制十位数，P0口控制个位。

2.1、正常模式

四个控制按钮均不按下，交通灯正常模式：上电的时候南北方向的红灯亮30秒；东西方向的绿灯亮30秒，黄灯秒闪5秒。再接下来东西方向的红灯亮30秒；南北方向的绿灯亮30秒，黄灯秒闪5秒。如此循环

2.2、紧急情况中断电路

遇到紧急情况，如有救护车通过时，按下急停键S1，通过硬件和程序来给P1口一个控制信号来实现两路红灯亮。紧急情况解除以后按下恢复键，使急停键弹起，通过程序来恢复跳转之前的状态。如下图：

其中S1为急停键。

2.3、主干道绿灯，知道红灯状态

在控制按钮S2按下的前提下，再按S1触发外部中断0，交通灯执行南北主干道为绿灯，东西支道为红灯的的状态，可在领导视察时使用此状态。此状态为：

2.4、夜间模式

当到夜间时，由于车流量比较少可更改交通灯为夜间模式，及两路口均为黄灯闪烁。如图所示：

2.5、对交通灯进行管理

在控制按钮S4按下的前提下，再按S3触发外部中断1，交通灯全灭，数码管计时器也全灭，可在不使用时对交通灯进行管理。

3.计时控制方案

利用MCS-51内部的定时器/计数器进行定时，配合软件延时实现到计时。该方案节省硬件成本，切能够使读者在定时器/计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高，

4.显示控制方案

显示分为静态示和动态显示静态显示由于占用较多的接口，在单片机设计中常采用串行扩展来完成。该方案占用接口资源多，显示亮度由保证，但硬件开销大，电路复杂，信息刷新速度慢，实用于并行接口资源较少以及对显示没有要求的场合。LED动态显示硬件连接简单，但动态扫描的显示方式需占用CPU较多的时间，在该系统中由于单片机除了扫描80C51芯片外没有太多的实时测控任务，故选用动态扫描方式。

四、芯片的选择与简介

1. MSC-51芯片资源简介

80C51是MCS-51系列单片机的典型产品，我们就这一代表性的机型进行系统的讲解。80C51单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，80S51单片机内部总线是单总线结构,即数据总线和地址总线是公用的. 80S51有40条引脚, 与其他51系列单片机引脚是兼容的.这40条引脚可分为I/O接口线、电源线、控制线、外接晶体线4部分. 80C51单片机为双列直插式封装结构, 如图3.2所示.