基于AT89c51单片机实现的交通灯

江西科技师范大学

通信与电子学院《单片机应用技术》实训报告实训题目：模拟交通灯

小组成员：龚石冲罗仁敏曾建伟

班级：12电子科学与技术

指导老师：熊朝松

一、实训选题内容、要求

交通模拟灯

要求：

1、南北方向为主干道，东西方向为支路；主干路绿灯时间为45秒，红灯时间为35秒；

支路绿灯时间30秒，红灯时间为50秒，两个方向的黄灯时间都为4秒；

2、使用定时器实现时间的倒计时；用显示部件显示主干道路的倒计时变化；

3、设计三个外部按钮，分别用以手动控制紧急情况下两个方向同时禁通过；南北方向

长时间通过（不显示时间倒计时变化）；东西方向长时间通过；释放按钮后则正常

通行。

二、实训计划和人员安排

经小组人员商定，分工完成任务，在课余时间完成。

若其中遇到什么问题，大家聚在一起讨论解决。具体分工如下：

1、程序编写：龚石冲

2、实体焊接：龚石冲

3、实训报告：罗仁敏

4、视频及PPT：曾建伟

三、实训选题分析

交通灯由东西南北四向灯，倒计时显示，人行横道通行指示标志等部分组成。其中东西南北四向灯中的每一向都由红、黄、绿三色灯组成；东西为一组，南北为一组。黄灯在红绿灯之间转换时亮。倒计时显示表示红、黄、绿灯亮时所剩时间。由于人行横道通行指示标志与红灯是同步的，所以在模拟交通灯时省略。交通会遇到一些突发情况。因此交通信号灯要设定一些特定功能，以防不时之需。

整个电路由单片机完成，控制部分由软件完成，硬件只负责响应。

四、方案设计

方案一：主控系统采用AT89C51单片机作为控制器，由定时器1间接控制通行倒计时及南北和东西的通行。由按键开关完成禁止通行，东西

通行，南北通行。

方案二：主控系统采用AT89C51单片机作为控制器，由延时函数完成信号灯

的相互转换，由定时器完成通行倒计时。由按键开关完成禁止通行，

东西通行，南北通行。

方案比较：方案二由于信号灯的相互转换与倒计时显示用的是两种独立的方法完成，要把这两种方法运行的时间达到一致，这大大的增大了程序

的难度，而方案一切采用了同一种方法。就是程序变得了简单。占

用端口少，耗电也最小。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。该设计可直接在I/O口上

接按键开关，精简并优化了电路。结合实际情况，显示界面采用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，既经济又简洁。所以选择

方案一。

五、方案实现

该交通灯有以下几个部分组成：紧急控制（按键电路）、复位电路、晶振电路、电源电路、单片机、led数码管显示、led信号指示灯。如图所示：

该交通灯控制系统有以上几个部分组成：紧急控制（按键电路）、单片机。

1各模块电路

1.1主控制系统

主控器采用AT89C51，是美国ATMEL公司生产的一款性能稳定、低功耗的单片机，兼容MCS-51系列产品指令系统及引脚。片内含4KB的可重复编程的Flash程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，使用5（1±20﹪）V的电源电压，128×8位的内部RAM，4个8位的双向可位寻址的I/O端口，2个16位定时/计数器，6个中断源，AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用，灵活应用于各种控制领域。

单片机的P0口及P2口应用于控制南北及东西方向的通行灯，P1口及P3.0、P3.1、P3.3、P3.4口应用于2组LED计时器的控制，P2.6、P2.7、P1.7分别用于南北方向和东西方向和禁止通行的紧急情况。

1.2 晶振电路、复位电路

1.3 通行灯输出控制

道口交通灯指示采用红、绿、黄发光二极管，南北通行、东西通行各两个。

1.4 时间显示电路

红绿灯通行时间采用数码管显示，这是一种很好的方法。通行剩余时间采用高亮7段LED发光数码管，采用共阳数码管。由于采用动态扫描的方法进行显示，即逐个循环点亮各位显示器。虽然这样在任一时刻只有一位显示器被点亮，但由于视觉残留效应，看起来与全部显示器同时点亮效果完全一样。为了显示

LED显示器的动态扫描，不仅要给显示器提供段（字形代码）的输入之外，还要对显示器加位控制，这就是通常所说的段控和位控。因此多位LED显示器接口电路需要有两个输出口，其中一个用于输出8条段控线（有小数点显示）；另一个用于输出位控线，位控线的数目等于显示器的位数。时间显示驱动电路如图所示。

时间显示驱动电路

1.5 电源电路

整个系统采用的是+5V电压。由于实训没有要求，因此可采用自制不可调的3端稳压器件，用LM7805就可以满足系统电源的要求。LM7805内部是由基准电压回路、恒流源、过流保护、过压保护和短路保护回路等8部分组成的三端集成稳压电源，且其低功耗，高效率，纹波系数小，输出电压稳定。

2.1 LED显示器简介

通常所说的LED显示器由7个发光二极管组成因此也称之为七段LED显示器，其排列形状如图3.10所示。此外，显示器中还有一个圆点型发光二极管（在图中以dp表示），用于显示小数点。通过七个发光二极管亮暗的不同组合，可以显示多种数字、字母以及其他符号。LED显示器中的发光二极管共有两种连接方法：

(1) 共阳极接法

把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。使用时公共阳极接+5V。这

样阴极端输入低电平的段发光二极管就导通点亮，而输入高电平的则不点亮。

(2) 共阴极接法

把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极。使用时公共阴极接地，这样

阳极端输入高电平的段发光二极管就导通点亮，而输入低电平的则不点亮。

图3.9 LED显示器结构图

使用LED显示器时要注意区分这两种不同的接法。为了显示数字或符号，

要为LED显示器提供代码，这些代码是为显示字形的，因此称之为字形代码。

七段发光二极管，再加上一个小数点位，共计八段。因此提供给LED显示器的

字形代码正好一个字节。各代码位的对应关系如表3.4。

表3.4 代码对应关系表

代码位D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

显示段dp g f e d c b A

3.2 单片机AT89C51

AT89C51是一种高效微控制器，它是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4Kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory) 和128×8位的随机存取数据存储器(RAM)，该器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，它与MCS-51系统产品兼容，AT89C51单片机功能强大，具有8Kb中央处理器（CPU）