基于单片机的交通灯设计实训报告

重庆三峡学院

课程设计报告书题目：基于单片机的交通灯设计

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制作日期2011年12月25日

目录

1.设计要求---------------------------------------------------- 01

2.系统设计方案---------------------------------------------- 01

3.硬件电路设计---------------------------------------------- 02

4.软件系统设计---------------------------------------------- 06

5.仿真与调试------------------------------------------------- 08

6.实训体会---------------------------------------------------- 13

7.附录---------------------------------------------------------- 14

摘要

单片微型计算机简称单片机，即把组成微型计算机的各个功能部件，如中央处理器（CPU ）、随机存储器（RAM ）、只读存储器（ROM ）、I/O 接口电路、定时器/计数器以及串行接口等集成在一块芯片中构成一个完整的微型计算机。设计一个基于单片机的交通灯设计。主要包括AT89c51单片机、复位电路、驱动控制芯片74LS240和74LS07及外中断等。实现控制各个路口的交通灯变化，通过外中断起

到紧急开关作用，加上复位电路，使其恢复成初始状态。

本设计主控芯片采用AT89C51单片机，配合其他基本设备完成设计。采用C51语言进行编程，编程后利用KEIL C51进行编译，生成对应用的HEX 文件，采用PROETUS 软件进行系统硬件的仿真模拟，检验功能。模拟试验成功后，焊接硬件电路，通过ISP 下载线将HEX 文件载入单片机内，完成整个设计进行实际操作，并实际记录单片机工作情况。

设计一个基于单片机的交通灯设计。主要包括AT89c51单片机、复位电路、驱动控制芯片74LS240和74LS07及外中断等。实现控制各个路口的交通灯变化，通过外中断起到紧急开关作用，加上复位电路，使其恢复成初始状态。

1. 设计要求

设计一个基本十字路口交通灯管理系统。初始化4个路口红灯全亮，2秒后切换为东西

路口红灯亮，南北绿灯亮，持续60秒，红绿灯切换过渡时红灯依旧亮，绿灯亮转变为黄灯闪烁5次，过程时间为5秒，然后切换为南北路口红灯亮，东西路口绿灯亮，持续时间60秒，过渡过程切换方式同上，5秒后，再次切换为东西路口红灯亮，南北绿灯亮。如此周而复始。

2.系统设计图

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

南

东

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）处于常允许通行的状态，道路有车来时才允许通行。南北亮绿灯时，东西亮红灯；东西亮绿灯时，南北亮红灯。

（2）道路上均有车时，两者交替允许通行，每次放行60秒，黄灯闪烁5秒，设立60秒、5秒计时、显示电路。

2.2方案设计

单片机可选用AT89C51，它与8051系列单片机全兼容，但其内部带有4KB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。

实验程序框图

3.硬件电路设计

3.1复位部分电路设计

复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的S5P2，斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。

复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。

该设计复位电容采用10uF ，电阻1000欧，通过电阻回路放电，使电压逐渐降为零，从而实现了复位功能。

复位电路

3.2 时钟部分电路设计

时钟电路用于产生MCS-51单片机工作时所必须的时钟控制信号。其内部电路在时钟信号控制下，严格地按时序执行指令进行工作。在执行指令时，CPU 首先要到程序存储器中取出需要执行的指令操作码，然后译码，并由时序电路产生一系列控制信号去完成指令所规定操作。

本设计采用12MHz 晶振和两个30Pf 瓷片电容，他们构成一个稳定的自激振荡器。该电容的大小影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。为单片机提供标准时钟。其中两个瓷片电容起微调作用。

ATMEL 公司生产的AT89C51单片机它是硬件电路的核心部分，在由多片单片机组成的系统中，为了各单片机之间的时钟信号同步，应当引入唯一的公用外部脉冲信号作为各单片机的振荡脉冲，外部脉冲信号一般不低于33MHz 的方波。

3

C1

3

晶振电路

3.3 显示部分电路设计

动态显示的特点是将所有位数码管的段选线并联在一起，由位选线控制是哪一位数码管

有效。这样一来，就没有必要每一位数码管配一个锁存器，从而大大地简化了硬件电路。选亮数码管采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时都在显示。

显示电路设计

3.4 硬件连接示意图

7407管脚图

74LS240管脚图