单片机交通灯课程设计讲解

摘要

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。

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，在学习了单片机的有关知识之后，运用相关知识来设计完成交通信号灯。我对单片机很感兴趣，所以在听了老师给我们讲解单片机相关知识以后，我自己课后查找资料，不断学习单片机方面的知识。这次课设给了我学以致用的机会，我利用自己学的单片机知识，做了一个基于单片机的模拟交通灯控制的设计。

目录

1 设计目的.................................. 错误!未定义书签。

2 设计内容.................................. 错误!未定义书签。

3 总体设计 (2)

4 硬件设计介绍 (2)

4.1数码管倒计时显示的理论分析 (3)

4.2三极管的工作原理 (3)

4.3二联共阳数码管原理 (4)

4.4 74LS573驱动芯片原理 (6)

5 电路图及仿真设计 (7)

6 源程序 (8)

7 设计体会及建议 (13)

单片机交通灯设计

一、设计目的

（一）通过设计了解一个十字路口交通灯基本工作原理

（二）掌握89C52计数器/定时器的工作方式和74LS573驱动芯片的工作原理；（三）掌握keil软件的使用

（四）学会team work团队合作

二、设计内容

设计一个模拟十字路口交通灯控制器，程序运行后，初始状态时东南西北方向红灯全亮5秒，接着程序开始循环以下的程序：先东西绿灯和南北红灯亮15秒；然后南北红灯亮和东西黄灯闪5秒；接着南北绿灯和东西红灯亮15秒；最后东西红灯亮和南北黄灯闪5秒。

三、总体设计

本设计采用单片机89C52作为控制器，通行时间及等待时间使用数码管以倒计时的方式显示，使用单片机P1口控制交通灯（红黄绿三色LCD）的替换。用单片机的P1.0-P1.5六个I/O口控制东西南北的红黄绿灯，用P0.0—P0.7八个I/O口控制数码管的段选，用P2.4—P2.7四个I/O口控制数码管的位选，其中用四个NPN三极管放大数码管位选的电流，用驱动芯片74LS573驱动数码管的段选。

四、硬件设计介绍

1. 数码管倒计时显示的理论分析

利用MCS-51内部的定时器/计数器进行，配合软件延时实现倒计时。在工作之前必须通过软件设定它的工作方式，即对寄存器TMOD中每位进行设定，格式如表3所示。

表3 TMOD格式

其中，低四位用于决定T0的工作方式，高四位用于决定T1的工作方式，M1 和M0 工作方式控制位用以确定 4 种工作方式,如下表4所示：

表4 M1和M0控制4种工作方式

采用T0方式1，定时1S，系统时钟为6MHZ，所以时钟周期=(12*1/6)us=2us；采用每隔100ms中断一次，中断10次为1S，使时间的计数值减1，实现了倒计时的功能。计算计数初值X：（216-X）*2us=1s，所以X=15536=3CB0H,因此

TH0=3CH,TL0=B0H。

状态灯显示的理论分析

南北通行，东西禁止时利用定时器中断倒计时15S；东西通行，南北禁止时利用定时器中断倒计时15S。

中断理论分析

MCS-51中断系统有5个中断源，分别是外部中断0、外部中断1、定时器/计数器T0溢出中断、定时器/计数器T1溢出中断、串行口中断请求。

MCS-51的CPU对中断源的开放和屏蔽，是由片内的中断允许寄存器IE控制。中断允许控制寄存器IE的格式，如表5所示。

EA —中断允许总控制位，EA=0，中断总禁止，禁止所有中断。EA=1，中断总

允许，总允许位打开后，各中断的允许或禁止由各中断允许控制位设置决定。 EX0(EX1)—外部中断允许控制位，EX0(EX1)=0，禁止外部中断。EX0(EX1)=1，允许外部中断。

ET0(ET1)—定时/计数中断允许控制位， ET0(ET1)=0，禁止定时/计数中断。

ET0(ET1)=1，允许定时/计数中断。

ES—串行中断允许控制位，ES=0，禁止串行中断。ES=1，允许串行中断。

利用MCS-51内部的中断进行，采用外部中断0，跳沿触发方式；外部中断0的中断入口地址为0003H。

2.三极管的工作原理

三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫做集电极C，基极B，发射极E。分成NPN和PNP两种。我们仅以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。

如上图所示，我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib；把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流 Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制（假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话），并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍，即电流变化被放大了β倍，所以我们把β叫做三极管的放大倍数（β一般远大于1，

例如几十，几百）。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计算公式 U=R*I 可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。

3. 二联共阳数码管原理