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1、芜湖职业技术学院信息工程学院芜湖职业技术学院信息工程学院课程设计题目：课程设计题目： 模拟交通灯模拟交通灯学学 院：院：信 息 工 程 学 院 班班 级级：13 嵌入式技术与应用 姓姓 名：名： 林垦 学学 号：号： 1304010122 指导教师：指导教师： 万振宇 摘要在日常生活中，交通信号灯的使用，使交通得以有效管理，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。交通灯控制系统由 89C51 单片机、键盘、LED 显示、交通灯延时组成。系统除具有基本交通灯功能外，还具有时间设置、LED 信息显示功能，使交通实现有效控制。本系统采用单片机 AT89C51 为中心器件来设计交通
2、灯控制器，系统实用性强、操作简单、扩展性强。本设计就是采用单片机模拟十字路口交通灯的各种状态显示以及倒计时时间。本设计系统由单片机 I/O 口扩展系统、交通灯状态显示系统、LED 数码显示系统、紧急情况中断系统、复位电路等几大部分组成。系统除基本的交通灯功能外，还具有倒计时、紧急情况处理等功能，较好的模拟实现了十字路口可能出现的状况。软件上采用 89C51 编程，主要编写了主程序，LED 数码管显示程序，中断程序延时程序等。经过整机调试，实现了对十字路口交通灯的模拟。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
3、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。关键字：AT89C51 74LS164 LED 交通灯 程序目录目录一设计的绪论和意义一设计的绪论和意义 .1 1二整体设计方案二整体设计方案 .1 12.1 设计思路 .1 12.2 总体设计框图 .2 2三硬件部分三硬件部分 .2 2四软件部分四软件部分 .5 54.1 程序流程图 .5 54.2 LED 红绿灯显示 .6 64.3 倒计时显示 .6 64.4 急通车控制.6 6五仿真实验五仿真实验 .6 65.1 软件调试 .6 65.2 硬件调试 .7 75.3 系统功能调试 .7 7致
4、谢致谢 .7 7参考文献参考文献 .8 8附录一附录一 程序清单程序清单 .8 8附录二附录二 器件电路图器件电路图 .1616附录三附录三 模拟交通灯器件清单模拟交通灯器件清单.17.17第一章设计的绪论和意义随着经济的发展，城市现代化程度不断提高，交通需求和交通量迅速增长，城市交通网络中交通拥挤日益严重，道路运输所带来的交通拥堵、交通事故和环境污染等负面效应也日益突出，逐步成为经济和社会发展中的全球性共同问题。交通问题已经日益成为世界性的问题，城市交通事故、交通堵塞和交通污染问题愈加突出。为了解决车和路的矛盾，常用的有两种方法：一是控制需求，最直接的办法就是限制车辆的增加；二是增加供给，即
5、大量修筑道路基础设施的办法，在资源、环境矛盾越来越突出的今天，面对越来越拥挤的交通，有限的资源和财力以及环境的压力，也将受到限制。这就需要依靠除限制需求和提供道路设施之外的其他办法来满足日益增长的交通需求。在现有的道路交通条件下，实施交通控制和管理，充分发挥现有道路的通行能力正是解决这一矛盾的途径之一，大量事实已经证明这种方法的有效性。此设计就是训练正确的应用单片机，培养解决工业控制，工业检测等。第二章整体设计方案2.1 设计思路利用单片机实现交通灯的控制，该任务分以下几个方面：a 实现红、绿、黄灯的循环控制。要实现此功能需要表示三种不同颜色的 LED灯分别接在 P1 个管脚，用软件实现。b
6、用数码管显示倒计时。可以利用动态显示或静态显示，串行并出或者并行并出实现。C 实现急通车。这需要人工实现，编程时利用到中断才能带到目的，只要有按钮按下，那么四个方向全部显示红灯，禁止以诶车辆通行。当情况解除，让时间回到只能隔断处继续进行。2.2 总体设计框图见图一：交通灯循环最小系统倒计时显示强通车控制图一（总体设计框图）第三章.硬件部分89C51 单片机的概述（1） MCS-51 单片机内部结构：图二为 89C51 单片机功能结构框图 89C51 芯片内部集成了 CPU、RAM、ROM 定时/计数器和 I/O 口等各功能部件，并由内部总线把这些部件连接在一起。80C51 单片机内部包含以下一
7、些功能部件：a.一个 8 位 CPU;b.一个片内振荡器和时钟电路；c.4KB ROM(80C51 有 4KB 掩膜 ROM,87C51 有 4KB EPROM,80C31 片内无 ROM)；d.128KBRAM；e.可寻址 64KB 的外 ROM 和外 RAM 控制电路；f.两个 16 位定时/计数器；g.21 个特许功能寄存器；h.4 个 8 位并行 I/O 口，共 32 条可编程 I/O 端线；i.一个可编程全双工串行口；j.5 个中断源，可设置成 2 个优先级。 图二（89C51 单片机功能结构框图)（2）MCS-51 系统的引脚说明：MCS-51 系列单片机中的 8031、8051
8、及 8751 均采用 40Pin 封装的双列直接 DIP结构，图二是它们的引脚配置，40 个引脚中，正电源和底线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4 组 8 位共 32 个 I/O 口，中断口线与 P3 口线复用。P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST RXD/P3.0 TXD/P3.1 INT0/P3.2 INT1/P3.3 T0/P3.4 Y1/P3.5 WR/P3.6 RD/P3.7 XTAL2 XTAL1 GNDPDIPVCC P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0
9、.6/AD6 P0.7/AD7 EA/VPP ALE/PROG PESN P2.7/A15 P2.6/A14 P2.5/A13 P2.4/A12 P2.3/A11 P2.2/A10 P2.1/A9 P2.0/A840 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 211 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20图二（89C51 引脚图）第四章第四章软件部分软件部分4.1 程序流程图图三. 交通灯程序流程图4.2 LED 红绿灯显示如图三所示，当 P1 端口输出高电平，即 P1
10、各端口=1 时，根据发光二极管的单向导电性可知，这是发光二极管熄灭；当 P1 个端口输出低电平，即 P1 各端口=0 时，发光二极管亮。我们可以使用 SETB 指令使 P1 各端口输出高电平，使用 CLR 指令时P 各端口输出低电平。至于循环需要软件控制，程序见附录。4.3 倒计时显示此处采用 LED 静态显示方式，当显示器显示某个字符时，相应的段恒定的导通或截止，直到显示另个字符为止。89C51 的串行口 RXD 和 TXD 为一个全双工串行通信口，但工作在方式 0 下可作同步移位寄存器，其数据由 RXD 端串行输出或输入；而同步移位时钟由 TXD 端串行输出，在同步时钟的作用下，实现由串行
11、到并行的数据通信。在不需要使用串行通信的场合，利用串行口加外围芯片 74LS164 就可构成一个或多个并行输入输出口，用于串并转换或显示器 LED 驱动。此利用后者。4.4 急通车控制将一按钮接到单片机外部中断 0 端口。另一端接地，通过在程序里设置外部中断 0 为最高优先级。当检测到有按钮按下时，产生中断，停止刚才的程序，转向中断执行。在此过程必须利用 PUSH、POP 指令保护现场，这样当情况解除可以回到原来的地方继续执行。第五章第五章仿真实验仿真实验5.1 软件调试软件调试主要是利用 proteus 仿真软件完成电路的搭建，运行以发现设计中的错误及时改正。5.2 硬件调试用单片机电路实验板按照设计的电路连接好设计所需的电路进行模拟，模拟成功，实现了预期设计的模拟功能。硬件调试主要是检测硬件电路是否有短路、断路、虚焊等。具体步骤及测试结果如下：（1）检查电源与地线是否全部连接上，用万用表对照电路原理图测试各导线是否完全连接，对未连接的进行修复。（2）参照原理图，检查各个器件之间的连接是否连接正确，是否存在虚焊，经测试，各连接不存在问题。（
