1、方案论证
1.1 设计任务
设计基于单片机的智能交通红绿灯控制系统，要求能通过按键或遥控器设置系统参数，系统运行时，“倒计时等信息”能通过数码管或点阵发光管显示，设计时应考虑交通红绿灯控制的易操作性及智能性。以单片机的最小系统为基础设计硬件，用汇编语言、或C语言设计软件。通过本设计可以培养学生分析问题和解决问题的能力，掌握Mcs51单片机的硬件与软件设计方法，从而将学到的理论知识应用于实践中，为将来走向社会奠定良好的基础。
东西（A）、南北（B）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三个指示灯，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，黄灯亮时车辆及行人小心通过。红灯的设计时间为45秒，绿灯为40秒，黄灯为5秒，黄灯亮时蜂鸣器响。 1.2 方案介绍
采用分模块设计的思想，程序设计实现的基本思想是一个计数器 ， 选择一个单片机，其内部为一个计数，是十六进制计数器，模块化后，通过设置或程序清除来实现状态的转换， 由于每一个模块的计数多不是相同， 这里的各模块是以预置数和计数器计数共同来实现的，所以要考虑增加一个置数模块，其主要功能细分为，对不同的状态输入要产生相应状态的下一个状态的预置数， 如图中A道和B道,分别为次干道的置数选择和主干道的置数选择。
2、交通灯系统硬件设计
2.1 单片机概述
单片机是由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备共五个基本部分组成的。单片机是把包括运算器、控制器、少量的存储器、最基本的输入输出口电路、串行口电路、中断和定时电路等都集成在一个尺寸有限的芯片上。
通常，单片机由单个集成电路芯片构成，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。 2.2 系统构成
电路板一块，AT89S51单片机一片，7448芯片2片，七段数码管八个。发光二极管6个（2个绿的，2个红的，2个黄的），100欧姆电阻20个，2个按键，2个开关，51K欧姆电阻2个，5V稳定电源1个，3个电容。
系统结构框图
:
图1 系统结构框图
系统工作流程：
（1）程序初始，通过两个传感器来判断南北与东西方向车辆通行情况。
(2) 情况判定后由AT89S51单片机p2口输出二进制信号控制红绿黄灯亮的情况。 (3) 确定那些灯亮后，由对应的七段数码管来进行到计时显示。由p1口输出来控制七段数码管的显示。
（5）LED采用5V的直流电来驱动，低电平。
3芯片介绍及部分电路说明
3.1 AT89S51芯片
选用的AT89S51与同系列的AT89C51在功能上有明显的提高，最突出是的可以实现在线的编程。用于实现系统的总的控制。其主要功能列举如下： 1) 为一般控制应用的 8 位单片机
2) 晶片内部具有时钟振荡器（传统最高工作频率可至 33MHz） 3) 内部程式存储器（ROM）为 4KB 4) 内部数据存储器（RAM）为 128B 5) 外部程序存储器可扩充至 64KB 6) 外部数据存储器可扩充至 64KB
7) 32条双向输入输出线，且每条均可以单独做 I/O 的控制 8) 6 个中断向量源 9) 2 组独立的 16 位定时器 10) 1 个全双工串行通信端口
11) 8751 及 8752 单芯片具有数据保密的功能 12) 单芯片提供位逻辑运算指令
图2 AT89C52芯片
3.2 数码管显示部分电路
七段显示译码器输出低电平有效，用以驱动共阳极显示器。该集成显示译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能,可将单片机输出的四位二进制数转换成10进制数与七段数码管显示对应，用于显示0—9的数字。
图3 数码管显示电路
其中LT 为测试输入。 3.3 红绿LED信号显示灯
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。如下图：
图4 红绿LED信号显示
3.4 蜂鸣器电路
这个电路主要用于黄灯亮时蜂鸣器响五秒。
图5 蜂鸣器电路
4 交通灯软件设计
4.1 程序设计流程图 程序设计框图
图6 程序设计框图
4.2 源程序代码
程序代码分为几个模块：中断模块，循环模块，延时模块。 #include
#define uint unsigned int #define uchar unsigned char
sbit W0=P0^3; sbit W1=P0^0; sbit W2=P0^1;
sbit W3=P0^2; sbit Buzzer=P0^4;
/***************************路口
1*****************************************/
sbit RED1=P2^0; sbit YELLOW1=P2^1; sbit BULLE1=P2^2;
/**************************路口
2******************************************/
sbit RED2=P2^7; sbit YELLOW2=P2^6; sbit BULLE2=P2^5;
/****************设置红绿灯标志位****************************************/
uchar Flage0,Flage1,Flage2,Flage3; uint n1,n2,n3,n4;
uchar code Table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0, 0x99,0x92,0x82,0xf8, 0x80,0x90,0x88,0x83, 0xc6,0xa1,0x86,0x8e};
void Delay_us(uint us);
void Display(uchar Num1,uchar Num2,uchar Num3,uchar Num4); void Init_Chip(void);
int main() {
Init_Chip(); while(1) {
if(Flage2==0) {
Display(n3/100,n3%100/10,n4/100,n4%100/10);
RED1=0;YELLOW1=1;BULLE1=1;
RED2=1;YELLOW2=1;BULLE2=0;
if(Flage1==1) {
RED1=0;YELLOW1=1;BULLE1=1;
RED2=1;YELLOW2=0;BULLE2=1;
Buzzer=0;
Display(0,n2/10,n4/100,n4%100/10); }
Buzzer=1;
}
if(Flage2!=0) {
Display(n4/100,n4%100/10,n3/100,n3%100/10);
RED1=1;YELLOW1=1;BULLE1=0;
RED2=0;YELLOW2=1;BULLE2=1;
if(Flage1==1) {
RED1=1;YELLOW1=0;BULLE1=1;
RED2=0;YELLOW2=1;BULLE2=1;
Buzzer=0;
Display(n4/100,n4%100/10,0,n2/10); }
Buzzer=1; } }
return 0; }
/**********************初始化
********************************************/
void Init_Chip(void) {
TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; EA=1; ET0=1; TR0=1;
RED1=0;YELLOW1=1;BULLE1=1;
RED2=1;YELLOW2=1;BULLE2=0;
n2=50;n3=450;n4=500; }
/***********************显示
*********************************************/
void Display(uchar Num1,uchar Num2,uchar Num3,uchar Num4) { W0=0; Delay_us(5); P1=Table[Num1]; W0=1; W1=0;
Delay_us(5);
P1=Table[Num2];
W1=1;
W2=0;
Delay_us(5);
P1=Table[Num3];
W2=1;
W3=0;
Delay_us(5);
P1=Table[Num4];
W3=1;
}
/***************************延时
*****************************************/
void Delay_us(uint us)
{
uint x,y;
for(x=us;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);
}
/************************中断服务程序
************************************/
void timer0() interrupt 1
{
11
TH0=(65535-50000)/256;
TL0=(65535-50000)%256;//================50ms初
n1++;
if(n1%50==0)
{
Buzzer=~Buzzer;
}
if(n1==15)
{
n1=0;
n2--;
n3--;
n4--;
if(n2==0)
{
n2=0;
Flage0=1;
Flage1=0;
}
if(n3==0)
{
n2=50;
n3=450;
Flage0=0;
12
Flage1=1;
}
if(n4==0)
{
n2=50;
n3=450;
n4=500;
Flage0=0;
Flage1=0;
Flage2=~Flage2;
}
}
}
5、改进意见
6、心得体会
7、参考文献
13
参 考 文 献
[1]胡汉才.单片机原理及其接口技术.清华大学出版.1996
[2]蔡美琴.MCS-51系列单片机系统及其应用.高等教育出版社.2004.2
[3]蒋万君.在论循环时序电路的简便设计.机电一体化.2005.5
[4]何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计.北京航空航天大学出版社.1995.
[5]李华.MCS -51系列单片机实用接口技术.北京航空航天大学出版社.1993
[6]周航慈.单片机应用程序设计技术.北京航空航天大学出版社.1991.
14
1、方案论证
1.1 设计任务
设计基于单片机的智能交通红绿灯控制系统，要求能通过按键或遥控器设置系统参数，系统运行时，“倒计时等信息”能通过数码管或点阵发光管显示，设计时应考虑交通红绿灯控制的易操作性及智能性。以单片机的最小系统为基础设计硬件，用汇编语言、或C语言设计软件。通过本设计可以培养学生分析问题和解决问题的能力，掌握Mcs51单片机的硬件与软件设计方法，从而将学到的理论知识应用于实践中，为将来走向社会奠定良好的基础。
东西（A）、南北（B）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三个指示灯，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，黄灯亮时车辆及行人小心通过。红灯的设计时间为45秒，绿灯为40秒，黄灯为5秒，黄灯亮时蜂鸣器响。 1.2 方案介绍
采用分模块设计的思想，程序设计实现的基本思想是一个计数器 ， 选择一个单片机，其内部为一个计数，是十六进制计数器，模块化后，通过设置或程序清除来实现状态的转换， 由于每一个模块的计数多不是相同， 这里的各模块是以预置数和计数器计数共同来实现的，所以要考虑增加一个置数模块，其主要功能细分为，对不同的状态输入要产生相应状态的下一个状态的预置数， 如图中A道和B道,分别为次干道的置数选择和主干道的置数选择。
2、交通灯系统硬件设计
2.1 单片机概述
单片机是由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备共五个基本部分组成的。单片机是把包括运算器、控制器、少量的存储器、最基本的输入输出口电路、串行口电路、中断和定时电路等都集成在一个尺寸有限的芯片上。
通常，单片机由单个集成电路芯片构成，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。 2.2 系统构成
电路板一块，AT89S51单片机一片，7448芯片2片，七段数码管八个。发光二极管6个（2个绿的，2个红的，2个黄的），100欧姆电阻20个，2个按键，2个开关，51K欧姆电阻2个，5V稳定电源1个，3个电容。
系统结构框图
:
图1 系统结构框图
系统工作流程：
（1）程序初始，通过两个传感器来判断南北与东西方向车辆通行情况。
(2) 情况判定后由AT89S51单片机p2口输出二进制信号控制红绿黄灯亮的情况。 (3) 确定那些灯亮后，由对应的七段数码管来进行到计时显示。由p1口输出来控制七段数码管的显示。
（5）LED采用5V的直流电来驱动，低电平。
3芯片介绍及部分电路说明
3.1 AT89S51芯片
选用的AT89S51与同系列的AT89C51在功能上有明显的提高，最突出是的可以实现在线的编程。用于实现系统的总的控制。其主要功能列举如下： 1) 为一般控制应用的 8 位单片机
2) 晶片内部具有时钟振荡器（传统最高工作频率可至 33MHz） 3) 内部程式存储器（ROM）为 4KB 4) 内部数据存储器（RAM）为 128B 5) 外部程序存储器可扩充至 64KB 6) 外部数据存储器可扩充至 64KB
7) 32条双向输入输出线，且每条均可以单独做 I/O 的控制 8) 6 个中断向量源 9) 2 组独立的 16 位定时器 10) 1 个全双工串行通信端口
11) 8751 及 8752 单芯片具有数据保密的功能 12) 单芯片提供位逻辑运算指令
图2 AT89C52芯片
3.2 数码管显示部分电路
七段显示译码器输出低电平有效，用以驱动共阳极显示器。该集成显示译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能,可将单片机输出的四位二进制数转换成10进制数与七段数码管显示对应，用于显示0—9的数字。
图3 数码管显示电路
其中LT 为测试输入。 3.3 红绿LED信号显示灯
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。如下图：
图4 红绿LED信号显示
3.4 蜂鸣器电路
这个电路主要用于黄灯亮时蜂鸣器响五秒。
图5 蜂鸣器电路
4 交通灯软件设计
4.1 程序设计流程图 程序设计框图
图6 程序设计框图
4.2 源程序代码
程序代码分为几个模块：中断模块，循环模块，延时模块。 #include
#define uint unsigned int #define uchar unsigned char
sbit W0=P0^3; sbit W1=P0^0; sbit W2=P0^1;
sbit W3=P0^2; sbit Buzzer=P0^4;
/***************************路口
1*****************************************/
sbit RED1=P2^0; sbit YELLOW1=P2^1; sbit BULLE1=P2^2;
/**************************路口
2******************************************/
sbit RED2=P2^7; sbit YELLOW2=P2^6; sbit BULLE2=P2^5;
/****************设置红绿灯标志位****************************************/
uchar Flage0,Flage1,Flage2,Flage3; uint n1,n2,n3,n4;
uchar code Table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0, 0x99,0x92,0x82,0xf8, 0x80,0x90,0x88,0x83, 0xc6,0xa1,0x86,0x8e};
void Delay_us(uint us);
void Display(uchar Num1,uchar Num2,uchar Num3,uchar Num4); void Init_Chip(void);
int main() {
Init_Chip(); while(1) {
if(Flage2==0) {
Display(n3/100,n3%100/10,n4/100,n4%100/10);
RED1=0;YELLOW1=1;BULLE1=1;
RED2=1;YELLOW2=1;BULLE2=0;
if(Flage1==1) {
RED1=0;YELLOW1=1;BULLE1=1;
RED2=1;YELLOW2=0;BULLE2=1;
Buzzer=0;
Display(0,n2/10,n4/100,n4%100/10); }
Buzzer=1;
}
if(Flage2!=0) {
Display(n4/100,n4%100/10,n3/100,n3%100/10);
RED1=1;YELLOW1=1;BULLE1=0;
RED2=0;YELLOW2=1;BULLE2=1;
if(Flage1==1) {
RED1=1;YELLOW1=0;BULLE1=1;
RED2=0;YELLOW2=1;BULLE2=1;
Buzzer=0;
Display(n4/100,n4%100/10,0,n2/10); }
Buzzer=1; } }
return 0; }
/**********************初始化
********************************************/
void Init_Chip(void) {
TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; EA=1; ET0=1; TR0=1;
RED1=0;YELLOW1=1;BULLE1=1;
RED2=1;YELLOW2=1;BULLE2=0;
n2=50;n3=450;n4=500; }
/***********************显示
*********************************************/
void Display(uchar Num1,uchar Num2,uchar Num3,uchar Num4) { W0=0; Delay_us(5); P1=Table[Num1]; W0=1; W1=0;
Delay_us(5);
P1=Table[Num2];
W1=1;
W2=0;
Delay_us(5);
P1=Table[Num3];
W2=1;
W3=0;
Delay_us(5);
P1=Table[Num4];
W3=1;
}
/***************************延时
*****************************************/
void Delay_us(uint us)
{
uint x,y;
for(x=us;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);
}
/************************中断服务程序
************************************/
void timer0() interrupt 1
{
11
TH0=(65535-50000)/256;
TL0=(65535-50000)%256;//================50ms初
n1++;
if(n1%50==0)
{
Buzzer=~Buzzer;
}
if(n1==15)
{
n1=0;
n2--;
n3--;
n4--;
if(n2==0)
{
n2=0;
Flage0=1;
Flage1=0;
}
if(n3==0)
{
n2=50;
n3=450;
Flage0=0;
12
Flage1=1;
}
if(n4==0)
{
n2=50;
n3=450;
n4=500;
Flage0=0;
Flage1=0;
Flage2=~Flage2;
}
}
}
5、改进意见
6、心得体会
7、参考文献
13
参 考 文 献
[1]胡汉才.单片机原理及其接口技术.清华大学出版.1996
[2]蔡美琴.MCS-51系列单片机系统及其应用.高等教育出版社.2004.2
[3]蒋万君.在论循环时序电路的简便设计.机电一体化.2005.5
[4]何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计.北京航空航天大学出版社.1995.
[5]李华.MCS -51系列单片机实用接口技术.北京航空航天大学出版社.1993
[6]周航慈.单片机应用程序设计技术.北京航空航天大学出版社.1991.
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