基于51单片机交通灯课设(内含程序和实物图)

I单片机控制交通灯摘要随着经济发展，汽车数量急剧增加，城市道路日渐拥挤，交通拥塞已成为一个国际性的问题。因此，设计可靠、安全、便捷的多功能交通灯控制系统有极大的现实必要性。根据交通灯在实际控制中的特点，结合单片机的控制功能，提出了一种用单片机自动控制交通灯的简易方法。设计中包括硬件电路的设计和程序设计两大步骤，对单片机学习中的几个重要内容都有涉足。单片机的应用正在不断深入，单片机可以用来仿真各个系统。在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。交通信号灯控制方式很多。本系统采用单片机STC89C52为中心器件来设计交通灯控制器，实现了通过P1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（交通灯信号通过P1口输出，显示时间通过P0口输出至双位数码管）。本系统设计周期短、可靠性高、实用性强、操作简单、维护方便、扩展功能强。关键词：单片机交通灯数码管看门狗II目录第1章前言.......................................................11.1课题任务及主要实现内容.......................................11.2原理分析....................................................11.2.1交通灯显示时序的理论分析................................................................................11.2.2交通灯显示的理论分析.....................................................................................2第2章设计方案分析.................................................32.1单片机与外围接口部件........................................32.2倒计时显示界面.............................................42.3交通灯.....................................................4第3章硬件系统设计.................................................43.1单片机的选择...............................................43.2STC89c52的看门狗设置........................................83.3硬件电路实现................................................93.2.1最小系统设计.......................................................................................................93.3.2显示设计.............................................................................................................113.2.3发光二极管模拟红绿灯...................................................................................133.2.4按键模块...........................................................................................................14第4章软件电路设计................................................154.1软件编译环境测试..........................................154.1.1C语言介绍..........................................................................................................154.1.2KeiluVision4介绍.................................................................................................154.2软件总体设计................................................15第5章电路检测....................................................17结论…………………………………………………………………………….20参考文献...........................................................21附录：22原理图.........................................................22源程序：...........................................................22-1-1第1章前言单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故称为微控制器。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机经过1、2、3，三代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引脚的多功能化，以及低电压低功耗。1.1课题任务及主要实现内容本系统由单片机系统、数码管显示、交通灯显示系统组成。系统除基本的交通功能外，还具有倒计时。东西、南北两个干道交于一个十字路口，各干道有一组红、绿、黄三色的指示灯。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。程序开始运行先南北段通行、东西段禁止60s，后东西段通行、南北段禁止60s，依此循环。系统分三种工作模式：正常模式、繁忙模式、特殊模式，并且通过三个按钮“正常”、“繁忙”、“特殊”可相互转化。正常模式：直行时间显示数码管显示60。此时南北段直行通行（绿灯）、东西段禁止（红灯）60s，倒计时到3s时，黄灯亮，提醒人们注意了。然后是东西段通行（绿灯），南北段禁行（红灯），一直循环下去。繁忙模式：南北段、东西段的通行时间改为30s，其它与正常模式类似。特殊模式：特殊模式红灯全亮，倒计时20s，到最后3秒黄灯闪3次后并转入正常模式。1.2原理分析1.2.1交通灯显示时序的理论分析下图所示为一种红绿灯规则的状态图：-2-2图1-1南北直行通行图1-2东西直行通行1.2.2交通灯显示的理论分析倒计时显示的理论分析：利用定时器中断，设TH0=TH1＝(65536-50000)/256，即每0.05秒中断一次。每到第20次中断即过了20*0.05秒＝1秒时，产生一次参数传递，使时间的计数值减1，便实现了倒计时的功能。-3-3第2章设计方案分析本次课程设计实现的交通灯是带有额外的功能，预期实现的主要功能如下。1.具有时间显示功能，就是数码管倒计时功能；2.红绿灯具有两种状态，南北直行，东西直行；3.具有模式转换功能，切换到不同状态，交通灯通行时间不一样；2.1单片机与外围接口部件根据课题任务的要求，该系统具有交通灯的显示功能，倒计时功能，改变时间设定功能，所以把系统分为几个模块，包括倒计时显示器、交通信号灯、控制模块。系统硬件框图如下图2-1：图2-1硬件框图-4-4该系统主控芯片单片机采用MCS-8052，它内部具有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，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，可以满足该控制程序系统的设计要求。2.2倒计时显示界面本次课设较为简单，实现起来并不困难，所以选择led数码管就可以了，成本在可接受范围内。2.3交通灯发光二极管简称为LED，在此处设计中我们用他来模拟红绿黄交通灯，普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快、寿命长等优点，可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。它属于电流控制型半导体器件，使用时需串接合适的限流电阻。第3章硬件系统设计3.1单片机的选择1．常用单片机的比较目前在单片机系统中，应用较广泛的微处理器芯片主要为8XC5X系列单片机。该系列单片机均采用标准MCS-51内核，硬件资源相互兼容，品类齐全，功能完善，性能稳定，体积小，价格低廉，货源充足，调试和编程方便，所以应用极为广泛。若采用89C51芯片作为硬件核心，采用FlashROM，内部具有4KBROM存储空间，能于3V的超低电压工作，而且与MCS-51系列单片机完全兼容，但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次插拔会对芯片造成一定的损坏。若采用STC89C52单片机则不同，STC89C52是一个低电压，高性能CMOS8位-5-5单片机，片内含有4KB的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-52指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效的降低开发成本。2．STC89C52简介(1)STC89C52基本特性STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。(2)功能STC89C52具有以下标准功能：8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节点模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，指导下一个中断或硬件复位为止。(3)引脚说明-6-6图3-1STC89C52引脚图引脚如图3-1所示：VCC：40号管脚供电电压。GND：20号管脚接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8个TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个