基于单片机交通信号灯设计说明

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单片机系统

课程设计

成绩评定表

设计课题：基于单片机的交通信号灯设计

学院名称：电气工程学院

专业班级：电气F1206

学生：

学号：

指导教师：

设计地点： 31-510 设计时间： 2014-12-29～2015-01-09

单片机系统课程设计

课程设计名称：基于单片机的交通信号灯设计

专业班级：电气F1206

学生姓名：

学号：

指导教师：

课程设计地点： 31-510

课程设计时间：2014-12-29～2015-01-09

单片机系统课程设计任务书

目录

1 绪论 (3)

1.1 交通信号灯概况 (3)

1.2 本文研究容 (3)

2 总体方案设计 (3)

3 硬件电路 (5)

3.1 时钟电路设计 (5)

3.2 复位电路设计 (5)

3.3 显示电路设计 (6)

3.3.1 倒计时器电路设计 (6)

3.3.2 红绿灯显示电路设计 (7)

4 软件设计 (7)

4.1 软件实现功能综述 (7)

4.2 流程图设计 (8)

4.2.1 主程序流程图设计 (8)

4.2.2 中断流程图设计 (8)

5 仿真电路 (9)

6 总结 (12)

参考文献 (13)

附录A 系统原理图 (14)

附录B 源程序 (14)

1 绪论

1.1 交通信号灯概况

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。

由于传统的交通灯控制管理系统一般有数字电路构成，电路复杂，体积大，成本高。而本系统采用单片机为主控元件，能够简单，方便的实现交通灯的控制管理。

系统适应于十字路口道路。在正常的工作情况下，系统的红、黄、绿灯交替进行转换，而且在对应的LED显示器上可以以到计时的方式显示剩余时间。在紧急的情况下，两组交通灯同时为红灯，禁止所有的车辆通行，只允许特殊的车辆通过，当紧急的车辆通过后系统要可以通过手动按钮恢复以前的正常工作情况方式。进人正常的工作。因此，该系统设计方便、实用，而且硬件的元件连接又是十分的简单

1.2 本文研究容

所设计的交通灯管理系统主要有主控摸块（89C51单片机）。译码/驱动电路，时钟电路，交通灯模拟部分，紧急情况手动控制部分及剩余时间显示部分等组成。

利用单片机89C51定时功能，是红、黄、绿灯分别点亮和熄灭一段时间，并且通过与显示器的连接可以显示剩余时间。而且当出现特殊或紧急的情况时，可以通过紧急情况手动控制单元的按钮进行特别的处理，而当紧急的情况消失后，系统又可以通过解除按钮恢复正常工作。令其中断方式为1，当定时时间到时则立即执行中断程序，并转向下一个状态，同时调用显示子程序，在LED 显示器上显示剩余时间。

2 总体方案设计

主要设计，通过单片机AT89C51对外设各个硬件进行连接，并通过软件的设计，对十字路口交通信号灯进行模拟控制。

时钟电路，产生单片机工作所需要的时钟信号，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格工作。AT89C51通过连接硬件，并对信号做出处理。锁存器，锁存信息。74LS373，外设扩展CPU并行接口。LED，显示剩余时间。交通灯，指示车辆通行。

图2.1 交通灯总设计方案框图

所设计的交通灯管理系统主要有主控摸块（89C51单片机）。译码/驱动电路，时钟电路，交通灯模拟部分，紧急情况手动控制部分及剩余时间显示部分等组成。2.2AT89C51

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。单片机的引脚除了电源、复位、时钟接入和用户I/O口外，其余引脚都是为了实现系统扩展而设置的。这些引脚构成了三总线结构，即16位地址总线（AB）、8位数据总线（DB）和8位控制总线（CB）。

数据总线：DO~D7、PA0~PA7、PB0~PB7、PC0~PC7，此32条数据总线均为双向三态，其中D0~D7用于传送CPU与74ls373之间的命令与数据，PAO~PA7、PB0~PB7、PC0~PC7分别于ABC3口对应，用于74ls373与外设之间的数据传送数据。

控制线：RD、WR、RESET

RD:读信号，输入信号线，低电平有效。表示CPU对74LS373进行读操作。

WR:写信号，输入信号线，低电平有效。表示CPU对74LS373进行写操作。

RESET:复位信号，输入信号线，高电平有效。

寻址线：CS、A0、A1

CS:片选信号，输入信号线，低电平有效。

3 硬件电路

3.1 时钟电路设计

时钟电路由一个晶体振荡器12MHZ和两个33PF的瓷片电容组成。时钟电路产生单片机工作所需要的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各信号之间的相互关系。单片机本身就如一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格工作。

单片机芯片部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2，在芯片外部通过两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，可得时钟电路图（图3.1）。

图3.1 时钟电路图

振荡电路产生的振荡脉冲并不直接使用，而是经分频后再为系统所用振荡脉冲经过二分频后才作为系统的时钟信号。在二分频的基础上再三分频产生ALE信号，再二分频的的基础上再六分频得到机器周期信号。

晶振Y1也可以采用6MHz或者11.0592MHz，在正常工作的情况下可以采用更高频率的的晶振，晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度，频率越大单片机处理速度越快。本设计采用11.0592MHz，图中用约等于12MHz。

起振电容C1、C2一般采用15~33uF，并且电容离晶振越近越好，晶振离单片机越近越好。本设计中C1、C2采用33uF。

3.2 复位电路设计

单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚