51单片机综合实验交通灯设计报告

51单片机综合实验交通灯设计报告

班级：

学生姓名：

学号：

指导教师：

一实验题目

交通灯控制系统设计

二实验目的

1、学会用8051单片机开发简单的计算机控制系统；

2、学会用汇编语言和C语言开发系统软件；

3、学会8051单片机开发环境wave或Keil uVision3软件的使用；

4、学会Proteus软件的使用方法，会用Proteus单片机系统进行仿真；

5、学会Protel软件的使用方法，会用Protel绘制电气原理图和印制

板图；

6、熟悉七位数码管显示的使用方法；

7、了解交通灯控制系统的基本组成。

三实验要求

交通灯处在十字路口上。它有红﹑黄﹑绿三种颜色的灯组成。红灯亮时道路上的车辆停止运行；黄灯是一种过渡用的信号灯，当它亮时，表示道路上的红绿色信号灯即将进行转换。下面拿东西南北四个方向来说明。当东西方向允许行车（或者左转）的时候，南北方向就禁止行车，即此时东西方向的绿灯亮红灯灭，而南北方向的绿灯灭红灯亮。反之当南北方向允许行车（或者左转）的时候，东西方向就禁止行车，即此时南北方向的绿灯亮红灯灭，而东西方向的绿灯灭红灯亮。交通灯配置示意图如图1所示。同时当有特殊的情况发生时，能手动控制各个方向的信号灯。设计任务就是将这一电路用单片机来实现具体的控制。

1 十字路口交通灯配置示

意图

四 设计内容与原理

为了在后面的分析中便于说明，将南北方向允许直行命名为状态1，南北方向允许左转命名为状态2，南北方向行车到东西方向行车的转换阶段命名为状态3，将东西方向允许直行命名为状态4，东西方向允许左转命名为状态5，东西方向行车到南北方向方向行车的转换阶段命名为状态6。

假定直行绿灯点亮的时间为25s ，左转绿灯点亮的时间为20s ，黄灯点亮的时间为5s ，则对方红灯的点亮时间为50秒。黄灯每隔500ms 亮一次，之后灭500ms （亮灭一次叫作闪烁一次），一共闪烁5次，持续5s 。各个状态之间的变换情况如下：

具体显示周期如下：

图2交通信号灯点亮时间图

设计电路中每个路口的控制信号灯应有四个，即绿灯两个、黄灯、红灯各一个，同时需要七段数码管一个。因此，本电路的设计中应用到绿灯八个，黄灯四个，红灯四个，七段数码管两个（东西方向相同，南北方向相同，为节省空间可省略一对）。

五 电路设计分析

根据前面的设计内容与原理分析，电路设计中应有控制模块（单片机电路）、显示模块（十六个信号灯和两个七段数码管）本电路的设计，将发光二极管作为16个信号灯的材料。电源将采用5V 的直流电源。东西两个方向的绿灯是同时亮的，为了简化电路可以让这两个灯接同一个引脚。同理，东西方向的黄灯、红灯也可以分别接同一个引脚。南北方向同上。这样我们可以用一个8位口控制16盏信号灯。

各信号灯均是共阴极接法，LED 负极均接地，正极通过保护电阻接单片机P1口。这样单片机引脚的输出一个高电平时，相应的信号灯就被点亮。七段数码管经过8位排阻RESPACK-8连接。

单片机中应包括复位电路和晶振电路。本设计中，采用上电复位形式，由于本系统应用的机器周期为l

s ，所以晶振选择为12MHz ，根据调试电容选择30pF ．

口 绿灯亮 绿灯亮 缓行

东西路

口 红灯亮禁行

直行 绿灯亮

左转 绿灯亮

黄灯亮 缓行

50s 25s 20s 5s

图3：复位电路

图4：晶振电路六硬件原理图

七程序流程

本程序的程序流程图如图所示

八心得体会

这次系统实验历时一个月的时间，在这实验过程里我们巩固了从编程、软件使用到调试的专业知识，逻辑思维和动手能力都得到了很大的提高。

要解决的主要问题就是程序的设计和仿真，虽然初期在设计和布局、编程时思路比较清晰，但是到了细节处，也出了不少问题，而且很难被检查出来，如在定时器使用方面出了一些错误。但是最后经过不断努力，还是写出来正确的代码。

通过这次系统实验，对以前学过的知识进行了巩固，加深了理解，提高了应用的能力，而且提高了我们的发现、分析、解决问题的能力，同时提高了对专业的认识及兴趣，对于我们工科生来说，对以后就业很有帮助。

附录程序代码：

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

#include <>

/*****定义控制位**********************/

sbit EW_LED2=P2^3; //东西数码管个位

sbit EW_LED1=P2^2; //东西数码管十位

sbit SN_LED2=P2^1; //南北数码管个位

sbit SN_LED1=P2^0; //南北数码管十位_

sbit SN_Yellow=P1^6;//南北黄灯

sbit EW_Yellow=P1^2;//东西黄灯

sbit EW_Red=P1^3;//东西红灯

sbit SN_Red=P1^7;//南北红灯

sbit Busy_Btton=P3^4;

bit Flag_SN_Yellow; //南北黄灯标志位

bit Flag_EW_Yellow;//东西黄灯标志位

char Time_EW;//东西方向倒计时单元

char Time_SN;//南北方向倒计时单元

uchar EW=50,SN=25,EWL=20,SNL=20; //程序初始化赋值

uchar EW1=50,SN1=25,EWL1=20,SNL1=20;//用于存放修改值的变量1-9段选码

uchar

code table[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90 };

uchar code S[8]={0X28,0X48,0X18,0X48,0X82,0X84,0X81,0X84};//交通信号灯控制代码

/**********************延时子程序************************/

void Delay(uchar a)

{

uchar i;

i=a;

while(i--){;}

}

/*****************显示子函数**************************/

void Display(void)

{

char h,l;

h=Time_EW/10;

l=Time_EW%10;

P0=table[l];

EW_LED2=1;

Delay(200);

EW_LED2=0;

P0=table[h];