课设报告—基于单片机的十字路口交通灯

课设报告—基于单片机的十字路口交通灯【引语】小编为您整理收集的“课设报告—基于单片机的十字路口交通灯”精编优质文档，供您参考学习，希望对您有用哦！喜欢就下载吧。交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现，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，减少交通事故有明显效果。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。本系统采用单片机STC89C52为中心器件来设计交通灯控制器，以模拟十字路口交通灯的各种状态显示以及倒计时时间。系统由单片机I/O口扩展电路、交通灯状态LED灯显示电路、数码管显示电路、复位及晶振电路等几大部分组成。系统除基本的交通灯倒计时功能外，还有倒计时时间设置、紧急情况模拟等功能，较好的模拟实现了十字路口可能出现的状况。关键词:STC单片机；STC89C52；交通灯；数码管ABSTRACTTransportationplaysanimportantroleinpeople'sdailylife.Withtheincreasingfrequencyofpeople'ssocialactivities,thisisreflectedincisivelyandvividly.Theemergenceoftrafficlightsmakesthetrafficcontroleffective,whichhasobviouseffectonguidingtrafficflow,improvingroadcapacityandreducingtrafficaccidents.Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,theapplicationofsingle-chipmicrocomputerisin-depth,atthesametimedrivingthetraditionalcontrolanddetectiontechnologytoupdate.Intheapplicationsystemofsingle-chipmicrocomputerforreal-timedetectionandautomaticcontrol,single-chipmicrocomputerisoftenusedasacorecomponent.Theknowledgeofsingle-chipmicrocomputerisnotenough,anditshouldbeimprovedaccordingtothecombinationofsoftwareandhardwareofspecifichardwarestructure.ThissystemusessinglechipcomputerSTC89C52asthecentraldevicetodesignthetrafficlightcontrollertosimulatethevariousstatesofthetrafficlightsattheintersectionandthecountdowntime.ThesystemconsistsofI/Oportexpansioncircuit,LEDlightdisplaycircuitoftrafficlightstatus,nixietubedisplaycircuit,resetandcrystaloscillatorcircuit.Inadditiontothebasictrafficlightcountdownfunction,thesystemalsohascountdowntimesetting,emergencysimulationandotherfunctions.Thebettersimulationrealizesthepossiblesituationoftheintersection.Keywords:STC51SingleChipMicrocomputer;STC89C52;TrafficLight;LEDDigitalTube目录摘要IABSTRACTII目录III1绪论11.1设计背景与意义11.2设计目的11.3设计要求及内容11.4本文结构安排22总体设计方案32.1系统需求及方案设计32.2硬件器件介绍32.2.1STC89C52单片机32.2.2数码管42.2.3LED灯52.3所用软件介绍62.3.1AltiumDesigner电路设计软件62.3.2Keil软件及C语言设计62.3.3proteus仿真设计软件62.4本章小结63硬件设计73.1硬件电路组成73.2单片机最小系统电路73.3数码管倒计时及红绿灯电路83.4按键及电源电路93.5本章小结104软件设计114.1软件设计需求及设计思路114.2主函数设计124.3按键程序流程图124.4本章小结135仿真演示145.1仿真实现145.1.1仿真电路图145.1.2仿真结果155.2测试情况分析175.3本章小结18结论19参考文献20附录一硬件原理图21附录二仿真原理图22附录三程序231绪论1.1设计背景与意义交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁,这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现，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、减少交通事故有明显效果。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。本系统采用MSC-51系列单片机STC89C52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设置红绿灯倒计时时间，红绿灯循环点亮，倒计时剩3秒时黄灯闪烁警示，倒计时时间通过数码管实时显示，并设置了左转绿灯功能和紧急情况模拟功能。本系统较好的模拟实现了十字路口可能出现的状况，实用性强、操作简单、扩展功能强。1.2设计目的（1）巩固和加深对单片机原理和接口技术知识的理解；（2）培养根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料的能力；（3）学会方案论证的比较方法，拓宽知识，初步掌握工程设计的基本方法；（4）掌握常用仪器、仪表的正确使用方法，学会软、硬件的设计和调试方法；（5）能按课程设计的要求编写课程设计报告，能正确反映设计和实验成果，能用计算机绘制电路图、仿真图和流程图。1.3设计要求及内容（1）红灯和绿灯相互转换经过黄灯，并且黄灯闪烁三次；（2）主干道方向通行30秒，辅干道通行20秒，单独左转信号15秒，先直行信号，后左转信号；（3）设置自动、手动、特殊情况三种方式。（4）自动模式下自动显示各种状态的倒计时，红绿灯自动切换；（5）手动模式下可以根据道路车流量情况手动调节红灯绿灯相应时间；（6）紧急情况下所有路口红灯亮，黄灯闪烁，以便120、110等及时通行。1.4本文结构安排本文围绕着基于51单片机的十字路口交通灯展开设计，以交通灯需求为出发点，首先明确了研究背景与意义，介绍了设计目的，并论述了设计要求及设计内容，接下来的几章将具体展开相关设计与研究：第二章介绍系统总体方案及相关理论知识，重点阐述了系统功能需求和系统方案论证，接着简要介绍了系统硬件及软件基本知识。第三章重点展开硬件系统设计，首先明确硬件电路设计的思路及框架。接着依次介绍了：单片机最小系统、按键电路、数码管显示电路、LED红绿灯电路、电源电路等。通过对以上重点电路的介绍，强化了硬件电路设计的细节和重点。第四章展开软件系统设计，通过对软件设计进行需求分析，明确软件设计的目的与需求，进一步通过程序流程图展示设计思路及框架。接着依次介绍了主函数流程、倒计时显示程序流程、红绿灯切换程序流程、按键程序流程。第五章介绍仿真实现步骤，特别是仿真电路实现的流程和仿真测试，完美实现了设计需求及目标。第六章全文，总结本文所做的工作及贡献，并根据存在的问题展望此课题今后的研究方向。2总体设计方案2.1系统需求及方案设计为了实现基于51单片机的十字路口交通灯设计，本文将实现以下设计需求：（1）精确、实时的进行数码管自动倒计时、LED红绿灯自动切换，较好的模拟交通灯的运行情况；（2）直接、清晰明了的显示测得的倒计时的数值；（3）手动调整倒计时的时间，提升交通灯可控性；（4）能够实现交通灯紧急情况处理，完善交通灯的功能；（5）操作简单、功能完善、精确度高。基于以上列出的几点，本设计利用STC89C52单片机控制数码管模块、LED灯模块、按键模块等外部电路实现相关功能，具体的设计框图如图2.1所示。图2.1总体设计框图2.2硬件器件介绍2.2.1STC89C52单片机如图2.2所示的STC89C52单片机是在单片机设计中最常用的单片机芯片之一，其功能完善，易于设计。STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但是做了很多的改进使得芯片具有传统的51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程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。主要具备以下外设功能:8k字节Flash；512字节RAM；32位I/O口；4KBEEPROM；MAX810复位电路；3个16位定时器/计数器；4个外部中断；全双工串行接口。图2.2STC89C52单片机引脚图2.2.2数码管led数码管（LEDSegmentDisplays）是由多个发光二极管封装在一起，“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。led数码管常用段数一般为7段，有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等，led数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，被广泛用于仪表，时钟，车站，家电等场合。其引脚具体如图2.3所示。图2.3两位LED数码管2.2.3LED灯LED（LightEmittingDiode），发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。LED可以直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。图2.4发光二极管实物图2.3所用软件介绍2.3.1AltiumDesigner电路设计软件在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是AltiumDesigner或proteus，由于AltiumDesigner功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。AltiumDesigner19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次毕设的需求。2.3.2Keil软件及C语言设计作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。2.3.3proteus仿真设计软件Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入