智能交通灯控制系统设计

目录1智能交通灯系统总体介绍............................................................................................11.1设计要求...................................................................................................................11.2控制系统电路模块组成...........................................................................................11.3系统设计基本原理...................................................................................................11.3.1主体电路............................................................................................................11.3.2软件功能实现....................................................................................................22系统硬件设计................................................................................................................32.1主要器件简介...........................................................................................................32.1.1AT89C51单片机简介.......................................................................................32.1.28255芯片简介...................................................................................................42.1.374LS373简介.....................................................................................................52.1.4LED简介............................................................................................................52.1.5交通灯简介.......................................................................................................62.2器件选择...................................................................................................................63系统软件设计................................................................................................................73.1程序设计...................................................................................................................73.2交通灯及数码管显示设计.......................................................................................83.3特殊情况控制电路...................................................................................................83.4每秒钟设定.............................................................................................................103.5120秒与60秒选择设计........................................................................................103.6复位电路设计........................................................................................................124系统仿真......................................................................................................................12总结与体会......................................................................................................................15参看文献..........................................................................................................................16唐山学院课程设计11智能交通灯系统总体介绍1.1设计要求智能交通灯控制系统的设计功能要求如下：该控制系统能控制东西南北四个路口的红黄绿灯正常工作。东西和南北方向分时准行和禁行，两垂直方向的准行时间均为60s或120s，可以进行控制转换，准行方向亮绿灯与禁行方向亮绿灯55s后，四个产品同时加亮一黄灯进行闪烁，以警告车辆及行人，准行方向与禁行方向即将改变。四个道口无用数码管显示六人行或禁行的剩余时间，在交通情况特殊情况下可以通过K1、K2、K3按键对交通灯进行控制。实现当有紧急情况发生时按下K1四个路口同时加亮黄灯进行闪灯（闪灯时间为5s）且倒计时显示关闭。黄灯闪烁完毕后四路口全变红灯禁行，处理紧急情况。有某方向上车辆过多，可以使用K2、K3键控制东西或南北方向通行，另一方向禁行。按下控制键后先在四个路口加5s的黄灯闪烁。1.2控制系统电路模块组成端口扩展电路：74LS373，8255A。设计控制部分：主要由AT89C51单片机以及外部中断电路组成。设计显示部分：交通灯显示部分，LED数码显示部分，LED数码显示部分由七段数码显示管组成。振荡器、时钟电路、复位电路：这部分电路主要由AT89C51单片机和一些电容、晶振组成。1.3系统设计基本原理1.3.1主体电路交通灯自动控制模块。这部分电路主要由AT89C51单片机的I/O端口、定时器、外部中断扩展，端口扩展电路，复位电路等组成。本设计先是从普通三色灯的指示开始进行设计，用PA口作为输出。程序的初始化是南北方向红灯，东西方向绿灯，由状态选择开关，55秒或115秒后四个路口黄灯闪亮5秒，然后南北方向红灯灯亮，东西方向绿灯亮。重复执行。倒计时用到定时器T0，用P1，P2，PB口作为LED的显示。为突发事件的处理，本设计主要用到外部中断EX0。用按钮作为中断信号，实际中可以接其它可以产生中断信号的信号源，如果电路出现异常，或突发紧急事件，可以应急改变交通顺序，然后用复位电路可以让交通恢复正常。唐山学院课程设计21.3.2软件功能实现在每个状态子程序前面设计入口标志R7，通过查询R7的具体数值，可以知道现在程序的状态，从而完成每个状态的显示，并且防止子程序调用出现紊乱，使显示出现错误。突发情况可以利用外部中断来控制交通灯的状态，然后通过复位电路让程序复位，完成对事件的处理。60秒和120秒的转换，可以通过查询P3.5的状态来实现，使程序初始化时完成两个状态的选择。唐山学院课程设计32系统硬件设计2.1主要器件简介2.1.1AT89C51单片机简介单片微机简称为单片机。它在一块芯片上集中成了中央处理单元CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、定时/计数和多功能输入输出I/O口，如并行口I/O、串行口I/O和转换A/D等。就其组成而言，一块单片机就是一台计算机。其典型结构如图所示。由于它具有体积小、功能强和价格便宜等优点，因而被广泛地应用于产品智能化和工业控制自动化上。AT89C51是MCS-51系列单片机的典型产品，AT89C51单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线。中央处理器：中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。数据存储器(RAM)：AT89C51内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。定时/计数器(ROM)：AT89C51有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。并行输入输出(I/O)口：AT89C51共有4组8位I/O口(P0、P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。图2-1AT89C51单片机引脚图唐山学院课程设计4全双工串行口：AT89C51内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。中断系统：AT89C51具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。时钟电路：AT89C51内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但AT89C51单片机需外置振荡电容。单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿结构。INTEL的MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。2.1.28255芯片简介8255可编程并行接口芯片有三个输入输出端口，即A口、B口和C口，对应于引脚PA7～PA0、PB7～PB0和PC7～PC0。其内部还有一个控制寄存器，即控制口。通常A口、B口作为输入输出的数据端口。C口作为控制或状态信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成4位的端口，每个端口包含一个4位锁存器。它们