《计算机控制系统课程设计-单片机交通信号灯控制系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机控制系统课程设计-单片机交通信号灯控制系统设计（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、各专业全套优秀毕业设计图纸计 算 机 控 制 系 统 课 程 设 计题 目 单 片 机 交 通 信 号 灯 控 制 系 统 设 计学 院: 信息科学与工程学院专 业: 自动化学 号:学生姓名:指导教师:日 期: 2014 年 11 月 29 日- 2 -目录一 设计题目 （3）二 设计目的 . (3)三 系统设计要求 （3）四 设计说明书要求 （3）五 目的与意义 （4）六 设计内容和要求 （4）七常见交通信号灯系统概述 （4）八 系统硬件设计方案.（4）九 原理图设计（5）十 软件设计方案（9）十一 程序及注释（10）十二 设计心得.（14）十三 参考文献. (15)- 3 -一、设计题目：
2、单片机交通信号灯控制系统设计二、设计目的：通过本课程的设计，进一步掌握 I/O 接口设计和常用程序设计技术，掌握单片机控制系统的设计的一般方法，能根据系统设计要求，完成应用系统的硬件和软件设计。三、系统设计要求：交通灯控制系统控制东西、南北两个方向信号灯，每个方向设置两组红绿灯，红灯禁止通行，绿灯允许通行。每个方向的通行时间各由两位 LED 数码显示，通行时间可设置，绿灯向红灯转换前绿灯闪烁三次共 3 秒钟，红灯向绿灯过渡时不闪烁。系统上电时的初始状态为东西、南北两个方向均为红灯，持续 2 秒后为东西方向绿灯，南北方向红灯，之后以定时方式控制两个方向的汽车轮流通行。四、设计说明书要求：1. 根
3、据交通灯控制系统功能要求，选择合适的 INTEL51 系列 CPU，设计单片机复位、振荡电路。2. 设计接口，实现每个方向的通行时间设定和通行时间的显示。3. 设计输出接口，每个 LED 代表一个灯，由输出口控制东西、南北方向红、绿信号灯的点亮与熄灭。4. 设计并绘制控制系统接线原理图。5. 设计并绘出系统软件框图。6. 根据系统软件框图编写控制系统应用程序。7. 撰写计算机控制系统课程设计说明书。8. 设计说明书包括封面、目录、正文、参考文献。正文包括设计目的与意义、设计要求、常见交通信号灯系统概述、系统硬件设计方案、系统原理图及描述、软件设计方案、程序框图及描述、程序清单与注解说明、设计小
4、结（体会与收获）等。- 4 -五、设计目的与意义1、通过用 51 单片机控制交通灯的课程设计，熟练 51 单片机的编程方法。2、通过本课程的设计，进一步掌握 I/O 接口设计和常用程序设计技术，掌握单片机控制系统的设计的一般方法，能根据系统设计要求，完成应用系统的硬件和软件设计。3、通过本课程设计将理论用于实践，提高动手能力。六、设计内容和要求交通灯控制系统控制东西、南北两个方向信号灯，每个方向设置两组红绿灯，红灯禁止通行，绿灯允许通行。每个方向的通行时间各由两位 LED 数码显示，通行时间可设置，绿灯向红灯转换前绿灯闪烁三次共 3 秒钟，红灯向绿灯过渡时不闪烁。系统上电时的初始状态为东西、南
5、北两个方向均为红灯，持续 2 秒后为东西方向绿灯，南北方向红灯，之后以定时方式控制两个方向的汽车轮流通行。七、常见交通信号灯系统概述：交通信号灯是交通信号中的重要组成部分，是道路交通的基本语言。交通信号灯由红灯（表示禁止通行） 、绿灯（表示允许通行） 、黄灯（表示警示）组成。绿灯信号是准许通行信号。按交通安全法实施条例规定：绿灯亮时，准许车辆、行人通行，但转弯的车辆不准妨碍被放行的直行车辆和行人通行。红灯信号是绝对禁止通行信号。红灯亮时，禁止车辆通行。右转弯车辆在不妨碍被放行的车辆和行人通行的情况下，可以通行。红灯信号是带有强制意义的禁行信号，遇此信号时，被禁行车辆须停在停止线以外，被禁行的行
6、人须在人行道边等候放行；机动车等候放行时，不准熄火，不准开车门，各种车辆驾驶员不准离开车辆；自行车左转弯不准推车从路口外边绕行，直行不准用右转弯方法绕行。黄灯亮时，已越过停止线的车辆，可以继续通行。黄灯信号的含义介于绿灯信号和红灯信号之间，既有不准通行的一面，又有准许通行的一面。黄灯亮时，警告驾驶人和行人通行时间已经结束，马上就要转换为红灯，应将车停在停止线后面，行人也不要进入人行横道。但车辆如因距离过近不便停车而越过停止线时，可以继续通行。已在人行横道内的行人要视来车情况，或尽快通过，或原地不动，或退回原处。本设计为了简便起见，将黄灯取消，使用红灯的闪烁代替。八、系统硬件设计方案主控芯片选择
7、 intel 的 AT89C51 单片机,此单片机有 32 个 I/O 口,2 个定时器,5 个中断源,4 KB 的片上 ROM,128 Bytes 的片上 RAM。使用 4 对红绿 LED 灯作为 4 个方向的信号灯，共阳极接法。通过单片机的- 5 -P2.0,P2.1,P2.2,P2.3 口控制 LED 的状态。使用 4 对七段数码管作为时间显示设备，每个方向一对，可以显示 099s的倒计时时间。使用单片机的 P0.0-P0.6 口作为数码管的段码输出端，P2.4,P2.5,P2.6,P2.7 口作为数码管的位选端。整个数码管使用动态显示技术驱动。为了实现时间的可控，使用 BCD 拨码开关
8、作为外部输入设备，调节时间，将拨码开关接到单片机的 P1 和 P3 口，由于是 8 位，故可以选择 28=256 个状态，等待时间的范围为 099s,故使用拨码开关的调节范围足够。九、原理图设计1、 硬件设计框图：P0 AT89C51单片机P2P1 P3 复位电路振荡电路东西通行时间设定七段显示器段码4 对交通灯（低四位） ，七段显示器位码（高四位）南北通行时间设定2、 最小系统原理图：- 6 -51 单片机的最小系统包括时钟振荡电路电路和复位电路，如图：时钟振荡电路：单片机可以看成是在时钟驱动下的逻辑电路，单片机在工作过程中，所有工作都是在 时钟信号控制下进行的，每执行一条指令，CPU 的控
9、制器都要发出一系列特定的控制信号。单片机复位电路：在上电或复位过程中，控制 CPU 的复位状态，这段时间内让 CPU 保持复位状态，而不是一上电或刚复位完毕就工作，防止 CPU 发出错误的指令、执行错误操作，也可以提高电磁兼容性能。3、通行时间显示模块D0D1D2D3D4D5D6 P2.7P2.6D7东 西 通 行 时 间 显 示如上图为七段显示器，它由段码和位码两种端口组成。其中段码 ABCDEFG 决定显示数字 0-9 中哪一个数的数据,DP 决定是否显示小数点；位码 1 和 2 则决定显示十位还是个位。4、交通灯模块D0D1D2D3D4D5D6D7 P2.5P2.4南 北 通 行 时 间
10、 显 示- 7 -D2LED-GREEND4LED-REDP2.3P2.2设计中利用 LED 灯来模仿道路交通中的交通灯，如上图中的红灯和绿灯。由图可看出它们的正极直接接在电源上，可知它们的点亮是由低电平控制的，即给一个低电平它就点亮；给个高电平它就熄灭。5、交通定时显示数据锁存或驱动模块AD0AD7D0D7AD1AD2AD3AD4AD5AD6D1D2D3D4D5D6D03 Q0 2D14 Q1 5D27 Q2 6D38 Q3 9D413 Q4 12D514 Q5 15D617 Q6 16D718 Q7 19OE1 LE11U274LS373由上图可知，它起到了数据的锁存，同时也起到了驱动作用
11、。它能提供七段显示器稳定可靠的显示数据。它的 OE 端和 LE 端分别接了地和电源，可知它是直通的。6、通行时间设定模块D1LED-GREEND3LED-REDP2.1 P2.0- 8 -XTAL218XTAL119ALE30 EA31 PSEN29RST9P0.0/AD0 39P0.1/AD1 38P0.2/AD2 37P0.3/AD3 36P0.4/AD4 35P0.5/AD5 34P0.6/AD6 33P0.7/AD7 32P1.01 P1.12P1.23 P1.34P1.45 P1.56P1.67 P1.78P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT0 12P3.3/
12、INT1 13P3.4/T0 14P3.7/RD 17P3.6/WR16P3.5/T1 15P2.7/A15 28P2.0/A8 21P2.1/A9 22P2.2/A10 23P2.3/A11 24P2.4/A12 25P2.5/A13 26P2.6/A14 27U1AT89C51C1SW1dxshiC9SW2dxge东 西 通 行 时 间 设 定通行时间设定有两个 BCD 转换开关组成，如上图，19 和 17 为可读的十进制数。我们可以很容易的设定它的数值，通过和可以将数据从 0-9 改变。它的转换原理为当调到 9 时，它将 9 这个数转化为四个电平信号 1001，也即是二进制数码。在程序内
13、部将它接收，再转化为相应的十进制数就行啦。7、系统的总体图AD0AD71A2D3A456 AD0AD7 D0D71A2D3A456 12D3456XTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0./AD039.1/18P0.2/A237.3/D36P0.4/A435.5/54P0.6/AD63.7/72P1.01.2P1.23.34P1.45.56P1.67.78 P3.0/RXD10.1/TP3.2/IN012./IT13P3.4/014P3.7/RD17.6/W6.5/T15P2.7/A1528P2.0/A821.1/9P2./A023.3/14P2.4/A225.5/136
14、.6/47UAT89C51C12uFR120R21kX1CRYSTALC230pFC30pFD1LED-GREND2LE-GREN3LED-RD4LE-R P2.1P2.0P2.3P2.D012D345D6D012D345D67P2.5.4P2.7.6D03 Q0214 1527 26D38 Q3941 412555D61 Q61678 79OE1LU274LS377P2.0.1P2.4.5P2.3P2.6.7C1SW1dxshi C9SWdxge C7SW3nbshiCSW4nbgeD5LE-GREND6LE-RP2.1P2.0D7LE-GREND8LE-RP2.3P2.东 西 通 行 时
15、间 设 定 南 北 通 行 时 间 设 定东 西 通 行 时 间 显 示南 北 通 行 时 间 显 示复 位 电 路振 荡 电 路西 东北南D012D345D67P2.5.4南 北 通 行 时 间 显 示D012D345D6P2.7.67东 西 通 行 时 间 显 示8、上电效果图XTAL218XTAL119ALE30 EA31 PSEN29RST9P0.0/AD0 39P0.1/AD1 38P0.2/AD2 37P0.3/AD3 36P0.4/AD4 35P0.5/AD5 34P0.6/AD6 33P0.7/AD7 32P1.01 P1.12P1.23 P1.34P1.45 P1.56P1.67 P1.78P3.0/RXD 10P3.1/TXD 1P3.2/INT0 12P3.3/INT1 13P3.4/T0 14P3.7/RD 17P3.6/WR 16P3.5/T1
