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1、电子线路课程设计（2） 论文（设计）题目： 其于AT89S52单片机交通灯控制系统的设计 系 别： 物理与电子工程系 专 业： 电子信息工程 年 级： 2007级 学生： 宾 华 指导教师： 邹 清 平 时 间： 2010年6月20日 目 录 摘 要 4 关键词 4 一、设计任务与要求 4 二、方案设计与论证 4 方案一 4 方案二 5 方案三 5 三、硬件单元电路设计与参数计算 5 1. 时钟电路模块 5 2. 复位电路模块 6 3. 主控电路模块 6 4. 交通灯控制模块 7 5. 时间显示电路模块 7 6. 紧急通车电路模块 8 四、软件设计与流程图 9 五、总原电路及元器件清单 10
2、1总原理图 10 2. PCB制板图 10 3 整体电路仿真图以及仿真结果分析 11 4元件清单 12 六、安装与调试 12 1. 电路安装 12 2. 电路调试 12 3. 软件调试 13 七、性能测试与分析 13 八、结论与心得 13 九、参考文献 14 十、致 14 十一、程序清单 14摘要：近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于
3、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。本系统采用单片机AT89S52为中心器件来设计交通灯控制器，系统实用性强、操作简单、扩展性强。关键词：1、单片机最小系统。2、红、黄、绿LED交通灯。3、紧急通车开关。一、设计任务与要求 用AT89S52单片机控制一个交通信号灯系统，晶振采用12MHZ。 设A车道与B车道交叉组成十字路口，A是主道，B是支道。设计要求如下：用发光二极管模拟交通信号灯，用按键开关模拟车辆检测信号。正常情况下，A、B两车道轮流放行，A车道放行50s，其中5s用于警告；B车道放行30s，其中5s用于警告。交通繁忙时，交通信号灯控制系统应有手控开关，可人为地改变信
4、号灯的状态，以缓解交通拥挤状况。在B 车道放行期间，若A车道有车而B车道无车，按下开关K1 使 A车道放行15s；在 A车道放行期间，若B车道有车而A车道无车，按下开关K1 使B 车道放行15s。有紧急车辆通过时，按下K2开关使 A、B车道均为红灯，禁行20s。二、方案设计与论证方案一： 交通控制系统主要控制A、B两车道的交通，以AT89S52单片机为核心芯片，通过控制三色LED的亮灭来控制各车道的通行；另外通过2个按键来模拟各车道有无车辆的情况和有紧急车辆的情况。根据设计要求，制定总体设计思想如下：1、正常情况下运行主程序，采用0.5S延时子程序的反复调用来实现各种定时时间。2、一道有车而另
5、一道无车时，采用外部中断1执行中断服务程序，并设置中断为低优先级中断。3、有紧急车辆通过时，采用外部中断0执行中断服务程序，并设置中断为高优先级中断，实现二级中断嵌套。该电路具有电路简单，设计方便，显示亮度高，耗电较少，也非常的可靠等点。总体设计框图如图1所示： AT89S52 单片机 复位电路 晶振电路 按键电路七段数码管倒计 时显示电路 A、B车道LED显示电路 图1 系统整体设计方框图方案二：采用标准AT89S52单片机作为控制器；通行倒计时显示采用3位数码管；主、次通道及行人指示灯采用双色高亮发光二极管；LED显示采用动态扫描，以节省端口。紧急车辆通行采用实时中断完成，识别方法采用手动
6、按钮。按以上系统构架设计，单片机端口资源刚好满足要求。该系统具有电路简单，设计方便，显示亮度高耗电少，可靠性高，但是占用单片机资源太多了。整个电路组成框图如图2所示。 P1 P2INT1 P0 P3南北通行灯东西通行灯3位LED显示器列扫描驱动上电复位电路 紧急车辆放行电路 图2 方案三：采用AT89C2051单片机作为控制器，通行倒计时、主、次车道及行人通行指示采用单块LCD液晶点阵显示器。这种方案设计占用单片机的端口最少，硬件也最少，耗电也最少；虽然显示图案也很精美，但由于亮度太暗，晚上还得必须开背光灯，所以较少采用。通过以上综合分析可以看出，方案一具有综合设计优点，因此城市道口交通灯控制
7、系统模型采用方案一设计。三、硬件单元电路设计与参数计算1、时钟电路模块时钟电路由一个晶体振荡器12MHZ和两个30pF的瓷片电容组成。时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各信号之间的相互关系。单片机本身就如一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信 号控制下严格地工作。其电路如图3所示： 图3 时钟电路模块2、复位电路模块 复位电路是使单片机的CPU或系统中的其他部件处于某一确定的初始状态，并从这状态开始工作，除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位电路以重新启动。本设
8、计采用的是按键复位电路。其电路如图4所示： 图4 复位电路3、主控制系统模块主控制器采用AT89S52，是ATMEL公司生产的一款性能稳定的8位单片机。AT89S52具有1个8KB的FLASH程序存储器，1个512字节的RAM，4个8位的双向可位寻址I/O端口，3个16位定时/计数器及1个串行口和6个向量二级中断结构。单片机的P0口分别用于控制南北及东西的通行灯，P2口和P34-P37口用于4组4位LED计时器的控制，紧急车辆通行时使用外中断0（P32）和外中断1(P33),进行手动按键，即可转换。其主控电路如图5所示： 图5 主控制系统模块4、交通灯输出控制模块道口交通灯指示采用高亮度红、黄
9、、绿发光二极管进行提示。其图如图6所示 图6 LED显示模块当R=220欧时，按公式A=(5-1.8)/R计算，电路中的电流大小应为A=14.545mA.由于每个路口的通行双向指示处理相同，因此每个端口应具有3A的吸收电流能力。5、时间显示电路模块 道口通行剩余时间采用高亮红色7段LED发光数码管显示，采用共阳数码管，如用单片机吸收电流驱动，列扫描驱动使用三极管，按每段6mA电流计算，全显示字形“8”时，每个数码需6mA*8=48mA，由于时间显示每个道口相同，共需要电流192mA，因此设计中也采用了中功率三极管8550.其显示电路如图7所示：6、紧急通车电路模块 为了实现此功能，利用单片机中
10、断达到目的。利用一个手动按钮开关接至单片机外部中断0，同时在软件设计时将其设定为最高优先级，当其按下时，四方全为红灯，同时将中断位置的PSW、ACC进栈保护，当其计时完了之后，回到原来的位置进行执行。再利用一个手动按钮接至单片机外部中断1当其按下时，如果是东西道是红灯，而南北道是绿灯，则将其置为东西是绿灯，南北是红灯；如果是东西道是绿灯，而南北道是红灯，则将其置为东西是红灯，南北是绿灯。两种情况都是执行完后，回到断点处继续执行。其电路如图8所示： 图7 数码管显示模块 图8 按键控制电路三、软件设计与流程图1、软件的设计 主程序采用查询方式定时，调用0.5S延时子程序的次数，从而获取交通灯的各
11、种时间。子程序采用定时器1方式1查询式定时，定时器定时50ms，确定50ms循环20次，从而获得1S的延时时间。有车车道的放行的中断服务程序首先要保护现场，因而需用到延时子程序，子程序采用定时器0方式1查询式定时，定时器定时50ms，确定50ms循环20次，从而获得1S的延时时间，保护现场时还需关中断，以防止高优先级中断（紧急车辆通过所产生的中断）出现导致程序混乱。开中断，由软件查询外中断1，判别哪一道有车，再根据查询情况执行相应的服务。待交通灯信号出现后，保持15S的延时，然后，关中断，恢复现场，再开中断返回主程序。紧急车辆出现时的中断服务程序也需要保护现场，但无须关中断（因其为高优先级中断），然后执行相应的服务，待交通灯信号出现后延时20S，确保紧急车辆通过交叉路口，然后，恢复现场，返回主程序。2、程序流程图
