模拟交通灯课程设计

《单片机微机原理及应用》

题目：模拟交通灯的设计

专业：测控技术与仪器

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指导老师:

2015年1月10日

目录

1、设计任务 (3)

2、模拟交通灯控制系统工作原理 (4)

2.1 模拟交通灯控制系统的工作原理 (4)

3、设计基本要求和步骤 (5)

3.1 基本要求 (5)

3.2 设计思路 (5)

3.2 设计步骤 (5)

4、硬件和软件设计 (7)

4.1 交通灯控制系统硬件框图 (7)

4.2 硬件电路图 (9)

4.3 程序流程图 (10)

5、心得体会 (13)

6、附录 (14)

5.1 汇编语言源程序 (14)

5.2 模拟交通灯仿真效果图 (18)

1、设计任务：模拟交通灯的设计

1.1、模拟交通灯控制系统的总体方案设计

本设计研究的是基于AT89C51单片机的交通灯智能控制系统的设计原理及阐述。主控系统采用AT89C51单片机作为控制器，控制通行倒计时及直行、行人的通行，占用端口少，耗电也最小。系统电源采用独立的+5V稳压电源，有各种成熟电路可供选用，使此方案可靠稳定。该设计精简并优化了电路。结合实际情况，显示界面采用点阵LED数码管动态扫描的方法，满足了倒计时的时间显示输出和状态灯提示信息输出的要求，减少系统的复杂度。

2、交通灯控制系统工作原理

2.1、交通灯控制系统工作原理

本系统运用单片机对交通灯控制系统实施控制，通过直接控制信号灯的状态变化，指挥交通的具体运行，运用了LED数码管显示倒计时以提醒行驶者，更添加了盲人提示音电路，方便视力障碍群体通行，更具人性化。在此基础上，加入了特种车辆自动通行控制模块和车流量检测电路为系统采集数据，经单片机进行具体处理，及时调整通行方向。由此，本设计系统以单片机为控制核心，构成最小系统，根据特种车辆自动通行控制模块、车辆检测模块和按键设置模块等产生输入，由信号灯状态模块，LED倒计时模块输出。系统进入工作状态，LED数码管实时显示数据倒计时，执行交通灯状态显示控制，在此过程中若有控制信号和实时车流量检测信号，可对异常状态进行实时控制，随时调用中断，达到修正通行时间满足不同时间不同路况的需求。

3、设计基本要求和步骤

十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。

3.1 基本要求

模拟交通灯就是通过AT89C51并接数码管及发光二极管来模拟交通灯的变化规律。8个数码管用来显示秒值，东，西，南，北，各两个。12个发光二极管，东，西，南，北，各三个，分别为红，绿，黄，三种颜色。

3.2 设计思路

本程序的设计思路是：首先南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，同时开始倒计时20s , 在7段数码管上显示时间。当20s倒计时结束后，开始3s倒计时，并且南北方向绿灯开始闪烁，东西方向红灯亮。当3s倒计时结束后再开始2s倒计时，并且南北方向黄灯亮，东西方向还是红灯亮。当2s倒计时结束后开始20s的倒计时，此时是东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮。接下来就是东西方向绿灯闪烁3s，再东西方向黄灯闪烁2s，接着又开始循环。

3.3 设计步骤

1.利用Proteus仿真软件按下列要求绘制仿真实例

✧12个发光二极管，东，西，南，北，各三个，分别为红，绿，

黄，三种颜色。

✧用8个共阳极LED数码管的分别表示东、西、南、北四个方向

路口的秒值。

2.按照基本要求编制程序实现相应功能。

4、硬件和软件设计

4.1 交通灯控制系统硬件框图

该交通灯控制系统有以下几个部分组成：单片机、驱示电路。

图 1.2系统硬件组成总框图

AT89C51引脚

P1

P3

AT89C51

P2.1~P2.3

RST

P2.4~P2.6

数码管十位

数码管个位 LED 显示器 南北方向

LED 显示器 东西方向 上电复位 自动/手动键

AT89C51单片机的主要工作特性：

·内含4KB的FLASH存储器，擦写次数1000次；

·内含28字节的RAM；

·具有32根可编程I/O线；

·具有2个16位可编程定时器；

·具有6个中断源、5个中断矢量、2级优先权的中断结构；

·具有1个全双工的可编程串行通信接口；

·具有一个数据指针DPTR;

·两种低功耗工作模式，即空闲模式和掉电模式；

·具有可编程的3级程序锁定定位；

AT89C51的工作电源电压为5（1±0.2）V且典型值为5V,最高工作频率为24MHz.

AT89C51各部分的组成：

4.2 硬件电路图

整体实验连接电路如下图所示：

图1 整体实验连接电路图

5、心得体会

通过这次交通灯的课程设计，使我们得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决现实问题的能力。使我们在单片机的基本原理、单片机应用学习过程中，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为一名合格的应用型人才打下良好的基础。综合课程设计让我们把以前学习到的知识得到巩固和进一步的提高认识，对已有知识有了更深层次的理解和认识。在此，由于自身能力有限，在课程设计中碰到了很多的问题，通过查阅相关书籍、资料以及交流得到解决。

还有交通灯是我们生活中非常常见的一种东西，对于我们学以致用的这种能力得到了很好锻炼，能够为我们以后的工作于学习打下基础。

由于我们的水平有限，设计中难免会有一些不合理的部分，系统的稳定性还有待提高。