单片机课程设计报告1 交通灯

单片机交通灯设计

学院：电气与信息工程学院专业：应用电子

班级：电子0821班

姓名：

学号：15号

指导老师：彭华夏

目录

1 设计任务和性能指标 (4)

1.1设计任务 (4)

1.2性能指标 (4)

2 设计方案 (5)

2.1任务分析 (5)

2.2方案设计 (5)

2.2.1硬件方案 (5)

2.2.2软件方案 (6)

3 系统硬件设计 (8)

3.1单片机的最小系统 (8)

3.2电源电路 (9)

3.3数码管显示时间电路 (9)

3.4系统原理图 (10)

3.5系统元件 (10)

4 系统软件设计 (11)

4.1主程序设计 (11)

4.2系统程序 (11)

5 调试及性能分析 (12)

5.1调试分析 (12)

5.1.1软件调试 (12)

5.1.2硬件调试 (12)

5.1.3系统功能调试 (12)

6心得体会 (13)

附录一 (14)

参考文献 (18)

摘要

交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。近年来随着科技的飞速发展，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，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。

本系统采用单片机AT89C52为中心器件来设计交通灯控制器，系统实用性强、操作简单、扩展性强。本设计就是采用单片机模拟十字路口交通灯的各种状态显示以及倒计时时间。

本设计系统由单片机I/O口扩展系统、交通灯状态显示系统、LED数码显示系统、复位电路等几大部分组成。系统除基本的交通灯功能外，还具有倒计时等功能，较好的模拟实现了十字路口可能出现的状况。

软件上采用C52编程，主要编写了主程序，LED数码管显示程序，中断程序延时程序等。经过整机调试，实现了对十字路口交通灯的模拟。

关键字：电子线路；STC89C52；LED；交通灯。

1 设计任务和性能指标

1.1设计任务

模拟图

利用单片机完成交通信号灯控制器的设计，该交通信号灯控制器由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯。如图上图所示。

1.2性能指标

（1）两路口是同等的。处于允许通行的状态，有车来时允许通行。东西道亮绿灯时，南北道亮红灯；南北道亮绿灯时，东西道亮红灯。绿红灯之间以黄灯间隔。

（2）两个方向均有车时，两者交替允许通行，均每次放行15秒，设立15秒计时、显示电路。红灯10秒。

（3）通行时间及黄灯亮的时间均可在0～99秒内任意设置。

2 设计方案

2.1任务分析

模拟交通灯控制器就是使用单片机来控制一些LED 和数码管，模拟真

实交通灯的功能。红、黄、绿交替点亮，利用数码管倒计数显示间隔等，用于管理十字路口的车辆及行人交通，计时牌显示路口通行转换剩余时间等。

2.2方案设计

2.2.1硬件方案

根据设计的要求可知，系统的硬件原理框图如下图所示

系统硬件框图

STC89C52

单片机

数码管显示 LED 数码管显示

晶振电路

复位电路

单片机可选用STC89C52，它与8051系列单片机全兼容，但其内部带有8KB 的FLASH ROM，设计时无需外接程序存储器，为设计和调试带来极大的方便。南北向和东西向各采用2个数码管计时，同时需要对该方向的指示灯的点亮时间进行倒计时。按键可以根据系统的需要进行复位。用三极管驱动数码管显示，三极管控制共阳位选端，控制数码管的显示。

2.2.2 软件方案

首先南北方向红灯、东西方向绿灯亮，南北方向红灯15秒、东西方向绿灯10秒，相应的数码管显示对应的数字并读秒，同时南北方向红色的二极管和东西方向的绿色二极管接通点亮显示，当东西方向的绿灯时间到，则东西方向的绿灯转为黄灯，同时数码管显示黄灯的时间5秒，东西方向的黄色二极管接通点亮，此时南北方向的红灯不变。南北方向的红灯和东西方向的黄灯时间同时到，此时南北方向的红灯跳转为绿灯，时间同样为10秒，东西方向有黄灯跳转为红灯，时间为15秒。当南北方向的绿灯时间到，南北绿灯跳转为黄灯，东西方向的红灯不变，当南北方向的黄灯和东西方向的红灯时间到，南北方向的黄灯跳转为红灯，东西方向的红灯跳转为绿灯。进入开始的状态，循环执行。

根据设计要求，程序框图如图所示。软件可由汇编语言完成，也可由C语言完成。软件设计可以分为以下几个功能模块：

数码管显示模块

动态显示方式：动态显示方式是指一位一位地轮流点亮每位显示器（称为扫描），即每个数码管的位选被轮流选中，多个数码管公用一组段选，段选数据仅对位选选中的数码管有效。对于每一位显示器来说，每隔一段时间点亮一次。显

示器的亮度既与导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间的比例有关。通过调整电流和时间参数，可以既保证亮度，又保证显示。若显示器的位数不大于8位，则显示器的公共端只需一个8位I/O口进行动态扫描（称为扫描口），控制每位显示器所显示的字形也需一个8位口（称为段码输出）。

LED红绿灯显示模块

状态1，东西绿灯亮，南北红灯亮

状态2，东西黄灯亮，南北红灯亮

状态3，东西红灯亮，南北绿灯亮

状态4，东西红灯亮，南北黄灯亮

结构框图