51单片机交通信号灯设计方案

基于单片机的交通控制系统模拟设计1论文(设计)题目基于51单片机交通信号灯学生姓名学号学院电子与信息工程学院专业信息工程指导教师二Ｏ一二年12月10日基于单片机的交通控制系统模拟设计2C51程序设计简易十字路口交通信号灯摘要：近年来，随着科技的飞速发展，电子器件也随之广泛应用，其中单片机也不断深入人民的生活当中。本模拟交通灯系统利用单片机AT89C51作为核心元件，实现了通过信号灯对路面状况的智能控制。从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题。系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有广泛的应用前景。本模拟系统由单片机硬/软件系统，两位8段数码管和LED灯显示系统。和复位电路控制电路等组成，较好的模拟了交通路面的控制。关键词：交通灯单片机数码管Abstract:Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,electronicdeviceswidelyused,whichthemicrocontrolleralsocontinuedeepintothelivesofthepeople.ThesimulationtrafficlightssystemAT89C51microcontrollerasthecorecomponentoftheintelligentcontrolofthesignallightsontheroadconditions.Fromacertainextent,tosolvetheproblemoftrafficintersectioncongestion,vehicleparkingunreasonablewaitingtime,emergencyvehiclepass.Thesystemhasasimplestructure,highreliability,lowcost,real-time,toinstallandeasytomaintain,thereisawiderangeofapplicationprospects.Theanalogsystembythemicrocontrollerhardware/softwaresystems,two8-segmentdigitaltubedisplaysystemandLEDlights.Andtheresetcircuitcontrolcircuit,etc.,tobettersimulatethecontrolofatrafficpavement.Keywords:AT89C51;Thetrafficlights；microcontroller；digitaltube引言信号灯，可以使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，对减少交通事故有明显效果。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。本系统采用MCS-51系列单片机AT89C51为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8051芯片的P3口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示。交通灯信号显示示意图（图1）基于单片机的交通控制系统模拟设计3（图1）东西方向红灯灭，同时绿灯亮，南北方向黄灯灭，同时红灯亮，倒计时20秒。此状态下，东西向禁止通行，南北向允许通行。东西方向绿灯灭，同时黄灯亮，南北方向红灯亮，倒计时5秒。此状态下，除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。南北方向红灯灭，同时绿灯亮，东西方向黄灯灭，同时红灯亮，倒计时20秒。此状态下，东西向允许通行，南北向禁止通行。南北方向绿灯灭，同时黄灯亮，东西方向红灯亮，倒计时5秒。此状态下，除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。一交通灯硬件系统设计1芯片AT89C51单片机芯片AT89C51单片机简介（图2）基于单片机的交通控制系统模拟设计4（图2）引脚图AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）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。2八段LED数码管八段LED数码管LED显示屏作为大型显示设备的一种，具有亮度高、价格低、寿命长、维护简便等优点。LED数码管的结构简单，分为七段和八段两种形式，也有共阳和共阴之分。以八段共阳管为例，它有8个发光二极管(比七段多一个发光二极管，用来显示dP，即点)，每个发光二极管的阳极连在一起，如图3所示。这样，一个LED数码管就有I根位选线和8根段选线，要想显示一个数值，就要分别对它们的高低电平来加以控制。为方便起见，本文主要讨论共阳八段LED数码显示管，其他类形的显示管与其类似。基于单片机的交通控制系统模拟设计5（图3）LED灯的显示原理:通过同名管脚上所加电平的高低来控制发光二极管是否点亮而显示不同的字形，如dp，g,f,e,d,c,b,a全亮显示为８，采用共阳极连接驱动代码，代码表如下表（表4）所示。显示数值dp,g,f,e,d,c,b,a驱动代码011010000C0H111111001F9H210100100A4H310110000B0H41001100199H51001001092H61000001082H711111000F8H81000000080H91001000090H（表4）相应在程序软件上，可以通过调用程序给定的秒值经过特定计算算出需要显示的个位和十位，然后有DPTR调取LEDMAP的代码。LED8段数码管（图5）的设置为每个方位上的一对2为显示器。四个方位上总共用8个LED接在单片机的IO口上。虽然路口不一样，但是显示的时间在数字上是一样的，所以两边连接的IO口是对称的。如图3.7所示，其中A，B分别是P0，P1的网络标号。（图5）基于单片机的交通控制系统模拟设计63发光二极管发光二极管根据本设计的特点，红绿灯的显示不可少，红绿灯的显示采用普通的发光二极管。每个方向上设置红绿黄灯，总共4组。如果东西红灯亮，那南北方向就是绿灯亮，反之亦然，所以在硬件上连接图上也是对称分布的，如下图6所示。（图6）二单片机交通控制系统的基本构成及原理单片机设计交通灯控制系统，可用单片机直接控制信号灯的状态变化，基本上可以指挥交通的具体通行，当然，接入LED数码管就可以显示倒计时以提醒行使者，更具人性化。本系统在此基础上，加入了紧急情况处理与时间调整功能。图7为系统的总体框图单片机最小系统外围接口电路LED数码管显示红黄绿信号灯按键控制电路基于单片机的交通控制系统模拟设计7（图7）据此，本设计系统以单片机为控制核心，连接成最小系统，由按键设置模块产生输入，信号灯状态模块，LED倒计时模块模块接受输出。系统的总体框图如上所示。单片机上电后，系统进入正常工作状态，执行交通灯状态显示控制，同时将时间数据倒计时输入到LED数码管上实时显示。在此过程中随时调用急停按键和时间调节中断。系统工作原理系统上电或手动复位之后，系统先显示状态灯及LED数码管，将状态码值送显P1口，将要显示的时间值的个位和十位分别送显P0口，在此同时用软件方法计时1秒，到达1s就要将时间值减1，刷新LED数码管。时间到达一个状态所要全部时间，则要进行下一状态判断及衔接，并装入次状态的相应状态码值以及时间值，当然，还要开启两个外部中断，其一为紧急情况处理中断，一旦信号有效，即K3键为低电平时进入中断服务子程序，东西南北路口的红灯全亮禁止全部通行，再按一下Ｋ３键，中断结束返回。其二为通行时间调整中断，若K4按键有效，进入相应的中断子程序，对时间进行调整，此后再按K4键则中断结束返回。20pFC120pFC21KR134.7KR1422uFC31212MHZS?SW-PBVCCVCCGNDGNDGNDVD12VD11VD10VD9VD8VD7VD6VD5VD4VD3VD2VD14.7KR124.7KR114.7KR104.7KR94.7KR84.7KR74.7KR64.7KR54.7KR34.7KR44.7KR14.7KR2南北绿南北黄南北红东西绿东西黄东西红P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0交通灯电路P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.2/ECI3P1.3/CEX04P1.4/CEX15P1.5/CEX26P1.6/CEX37P1.7/CEX48RST9P3.0/RxD10P3.1/TxD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119VSS20P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P2.7/A1528PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.7/AD732P0.6/AD633P0.5/AD534P0.4/AD435P0.3/AD336P0.2/AD237P0.1/AD138P0.0/AD039VCC40IC1P80C51RA+5NK1K2K3复位电路紧急通行电路A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10DS1A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10DS30.2KR150.2KR160.2KR170.2KR180.2KR190.2KR200.2KR210.2KR22倒计时显示电路Q?2N3904Q?2N3904VCC（图8）基于单片机的交通控制系统模拟设计8硬件组成1芯片AT89C51单片机2八段LED数码管3发光二极管三程序主体设计流程全部控制程序实际上分为若干模块：键盘设置处理程序，状态灯控制程序，LED显示程序紧停程序，红绿灯时间调整程序等。3.1设计目的该交通灯控制系统的软件设计采用的是顺序执行并反复循环的方法。智能交通灯控制系统在正常工作的情况下，每20s循环变化一次。每个循环周期在还剩5s时，正在通行路口的黄灯同时点亮并开始闪烁，以提醒路人上的行人及车辆，交通灯即将发生变化。在此期间若中断按键按下则转入中断服务子程序进行相关操作。3.2流程图基于单片机的交通控制系统模拟设计93.3程序状态灯显示及判断在本设计中，实际控制的灯只有6个，即：东西红灯，东西绿灯，东西黄灯，南北红灯，南北绿灯，南北黄灯。定义IO端口如下，其中均是低电平有效。H_REDBITP1.0H_YELLOWBITP1.1H_GREENBITP1.2L_REDBITP1.3L_YELLOWBITP1.4L_GREENBITP1.5共有4钟状态：东西红灯亮，南北绿灯亮（0F3H）；东西红灯亮，南北黄灯亮（0F5H）；东西绿灯亮，南北红灯亮（0DEH）；东西黄灯亮，南北红灯亮（0EEH）。括号中是P1端口8个引脚值对应的十六进制码。用于显示发光二极管时，部分程序如下：;东西红，南北绿，计时时间为20sMOVP1,#0F3HMOV60H,61HA1:MOVR1,#50A2:ACALLBCD基于单片机的交通控制系统模拟设计10ACALLDISPCLKDJNZR1,A2MOVA,60HMOVR0,60HADDA,#99HDAAMOV60H,ACJNER0,#05H,A1LED倒计时显示LED计时每1秒都要刷新1次，采用的是动态显示，首先将R4除以10H，整数即十位放在50H中，余数即个位放在