修改后的+-交通灯控制系统课程设计报告

目录1绪论................................................................................................................11.1设计背景..................................................................................................11.2设计要求..................................................................................................11.3设计思路..................................................................................................12系统硬件设计................................................................................................22.1设计总框图..............................................................................................22.2各模块功能..............................................................................................22.3设计总电路图...........................................................................................83系统软件设计................................................................................................93.1程序流程图...............................................................................................93.2源程序....................................................................................................104系统仿真与调试..........................................................................................104.1电路仿真................................................................................................134.2系统调试................................................................................................165总结..............................................................................................................17参考文献.........................................................................................................17致谢.............................................................................................................19邵阳学院课程设计（论文）11绪论1.1设计背景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。1.2设计要求本系统采用8051系列单片机AT89C52为中心器件来设计交通灯控制器，实现了通过8051芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间显示的功能；P0口连接交通灯循环点亮，本系统操作简单、扩展功能强。1.3设计思路东西、南北两干道交于一个十字路口，各个路口有一个交通灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间。设东西道比南北道的车流量大，指示灯燃亮的方案如表1.1。表1.1指示灯燃亮的方案表1.1说明：（1）当东西方向为绿灯，此道车辆通行；南北方向为红灯，南北道车辆禁止通过，行人通行。时间为10秒。（2）黄灯闪烁5秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。10S5S10S5S……东西道绿灯亮黄灯亮红灯亮黄灯亮……南北道红灯亮黄灯亮绿灯亮黄灯亮……邵阳学院课程设计（论文）2（3）当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过；南北道为绿灯，此道车辆通过，行人禁止通行。时间为10秒。（4）这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆就能安全畅通的通行。2系统硬件设计2.1设计总框图设计总框图见图2.1：图2.1设计总框图2.2各模块功能2.2.1AT89C52单片机的信号引脚说明及其功能（2）AT89C52的信号引脚和内部框图AT89C52的引脚排列请参见图2.2。XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115U180C51图2.2AT89C52引脚。AT89C52系统处理时间显示交通灯复位按钮邵阳学院课程设计（论文）3AT89C52的内部结构框图如下：图2.3内部结构图①信号引脚介绍P0.0～P0.7：P0口8位双向口线。P1.0～P1.7：P1口8位双向口线。P2.0～P2.7：P2口8位双向口线。P3.0～P3.7：P3口8位双向口线。EA：访问程序存储控制信号。当EA信号为低电平时，对ROM的读操作限定在外部程序存储器；而当EA信号为高电平时，则对ROM的读操作是从内部程序存储器开始，并可延至外部程序存储器。RST：复位信号。当输入的复位信号延续2个机器周期以上高电平即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作。XTAL1和XTAL2：外接晶体引线端。当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。②P3口的第二功能P3口的8条口线都定义有第二功能，详见表2.1。邵阳学院课程设计（论文）4表2.1P3口的第二功能引脚第二功能信号名称P3.0RXD串行数据接收P3.1TXD串行数据发送P3.20INT外部中断0申请P3.30INT外部中断1申请P3.4T0定时器/计数器0的外部输入P3.5T1定时器/计数器1的外部输入P3.6WR外部RAM写选通P3.7RD外部RAM读选通（2）分别介绍下P0、P1、P2、P3口①P0口P0口的口线逻辑电路如图2.4所示。vcc地址/数据控制锁存器P0.XDCPQQMUXT1T21P0.X引脚读锁存器写锁存器内部总线读引脚&图2.4P0口某位结构②P1口P1口的口线逻辑电路见图2.5。vcc锁存器P1.XDCPQQP1.X引脚读锁存器写锁存器内部总线读引脚内部上拉电阻图2.5P1口某位结构③P2口P2口的口线逻辑电路见图2.6。邵阳学院课程设计（论文）5锁存器P2.XDCPQQ读锁存器写锁存器内部总线读引脚vccP2.X引脚内部上拉电阻地址控制MUX1图2.6P2口某位结构图④P3口P3口的口线逻辑电路见图2.7。锁存器P3.XDCPQQ读锁存器写锁存器内部总线读引脚vccP3.X引脚内部上拉电阻&第二输出功能第二输入功能图2.7P3口某位结构（3）时钟电路与复位电路①时钟电路时钟电路用于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地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地按时序进行工作。单片机的时钟电路，如图2.8所示。1XTAL1XTAL2C1C2晶振8051至内部时钟电路图2.8时钟振荡电路邵阳学院课程设计（论文）6一般电容C1,C2取30pF左右，晶体的振荡频率范围是1.2MHz～12MHz。晶体振荡频率高,则系统的时钟频率也高,单片机运行速度也就快。MCS-51在通常应用情况下，使用振荡频率为的6MHz或12MHz。②单片机的复位电路单片机复位的条件是：必须使RST/VPD或RST引脚（9）加上持续二个机器周期（即24个振荡周期）的高电平。单片机常见的复位电路如图2.9（a）（b）所示。MCS-51VCCVCCRESETVSS22uF1KMCS-51VCCVCCRESETVSS22uF1KRESETR1R2200（a）上电复位电路（b）按键复位电路图2.9单片机常见的复位电路图2.9（a）为上电复位电路，它是利用电容充电来实现的。在接电瞬间，RST端的电位与VCC相同，随着充电电流的减少，RST的电位逐渐下降。图2.9（b）为按键复位电路。该电路除具有上电复位功能外，若要复位，只需按图2.9（b）中的RESET键，此时电源VCC经电阻R1、R2分压，在RST端产生一个复位高电平。（3）单片机能够运行的最基本配置是：①配有为单片机提供时钟信号的振荡电路，如下图2.10所示。②配有上电复位或按键复位电路。③要对AE脚进行处理，选择外部或内部程序存储器。④要为单片机提供一个稳定的、满足单片机工作电压的工作电源。邵阳学院课程设计（论文）7图2.10单片机运行的基本配置2.2.2交通灯电路的说明及其功能交通灯用来显示车辆通行状况，下面以一个十字路口为例，说明一个交通灯的四种状态见图2.11。每个路口的信号的的转换顺序为：绿——黄——红，绿灯表示允许通行，黄灯表示禁止通行，但已经驶过安全线的车辆可以继续通行，是绿灯过渡到红灯提示灯。红灯表示禁止通行。绿灯的时间为10秒，，红时间为10秒，黄灯时间为5秒。图2.11交通灯电路绿黄红绿黄红红黄绿红黄绿邵阳学院课程设计（论文）82.2.3两位数码显示管简介（1）在交通信号灯的正上方安装一个可以显示绿灯通行时间，红灯等待时间的显示电路，采用数码管显示电路是一种很好的方法。由于东往西方向和西往东方向显示的时间相同，南往北方向和北往南方向显示的时间也相同，两位数码管可以时间的时间为0-99秒完全满足系统的要求。两位数码显示管引脚图如图2.12。图2.12两位数码显