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1、单片机课程设计报告单片机控制的交通灯控制系统设计摘要本设计是根据我们所学习的单片机课程， 按照大纲要求对我们进行的一次课程检验，是进行单片机课程训练的必要任务， 也对我们掌握单片机应用有很大的帮助。掌握单片机技术是一门不可或缺的技术， 对我们将来的工作以及生活和学习都有很密切的联系。 当今世界的发展是以科学技术为基础的， 微控技术在生产中所占的比重也越来越大。 单片机的出现是近代计算机技术发展史上的一个重要里程碑。近年来，随着电子技术和微机计算机的迅速发展， 单片机的档次不断提高，其应用领域也在不断的扩大，已在工业控制、尖端科学、智能仪器仪表、日用家电、汽车电子系统、 办公自动化设备、 个人信
2、息终端及通信产品中得到了广泛的应用，成为现代电子系统中最重要的智能化的核心部件。我的这次单片机课程设计就是利用单片机的基本特点， 使用 C 语言实现一个简易的交通灯电路， 但由于能力的有限， 编出的程序只能实现课程设计的最基本的要求，没有对其进行更多的扩展， 以后有能力的时候再去完善它。 现就我这次课程设计的主要内容及主要方法概括一下。本设计设计的是一个交通灯控制系统，以单片机为核心， 采用目前比较流行的 AT89C51单片机，对十字路口交通灯电路进行了仿真制作， 主要完成十字路口交通灯的红、 绿、黄灯的点亮时间控制，并模拟了两道均有车辆要求通过时、 一道有车辆要求通过时、 以及在紧急情况下三
3、种状态下交通灯的时间控制方式。在模拟系统中，采用了多组红、黄、绿三种发光二极管分别代表各车道上的红绿灯，采用了数码管显示每种灯点亮的时间；并采用了个按钮开关来模拟系统要求的各种状态。 在本次设计中， 程序并没有采用原来学习书本上的 C 语言编写， 程序仿真采用流行的 PROTEUS软件，和 keil 联合仿真，方便调试程序和修改硬件， 结果证明方案的硬件设计正确， 程序也符合要求。关键词：单片机；数码管；LED目录1概述.- 4 -1.1单片机认识 .- 4 -1.2单片机的应用 .- 4 -1.3设计任务 .- 5 -2系统总体方案及硬件设计 .- 6 -2.1交通管理的方案 .- 6 -2
4、.2总体硬件设计 .- 7 -2.3系统时钟电路 .- 7 -2.4系统复位电路 .- 8 -2.5数码管显示电路 .- 8 -2.6路灯指示电路 .- 9 -2.7按键电路设计 .- 10-3软件系统设计 .- 11-3.1设计思路及关键技术 .- 11-3.2软件流程 .- 11-3.3交通灯的设计程序说明 .- 12-3.4延时函数 .- 12-3.5延时函数 .- 13-3.6显示函数 .- 14-3.7定时器 0 中断函数 .- 14-4 Proteus 软件仿真 .- 15-4.1 Proteus 软件仿真 .- 15-4.2南北路灯切换时仿真 .- 15-4.3紧急情况下的仿真
5、.- 16-4.4东西紧急情况下的仿真 .- 16-5心得体会 .- 17-参考文献 .- 17-附 1 源程序代码 .- 18-附 2系统原理图 .- 23-1 概述1.1 单片机认识MCS-51单片机是 Intel 公司在 1980 年继 MCS-48系列 8 位单片机之后推出的高档 8 位单片机。 MCS-51单片机在性能和片内功能方面大大优于 MCS-48系列单片机。MCS-51的典型产品有： 8051、8031、 8751、 80C51、80C31、87C51等， 8051内部有 4kB ROM，8751 内部有 4kB EPROM， 8031 片内无 ROM。除此之外，三者的内部结
6、构及引脚完全相同。89S51是一种低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 4K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。 片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程， 亦适于常规编程器。在单芯片上， 拥有灵巧的 8 位 CPU和在系统可编程 Flash ，AT89S51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。1.2单片机的应用单片机是应工业测控需要而产生的，最能反映其功能及形态的名称是在一个应用系统中， Single-chip Micro-controller 。按照测控系统的特点和要
7、求，单片机的应用可分为单机应用和多机应用两大类。 我们这次要完成的单片机课程设计就是它的单机应用，下面在介绍一下单片机在单机应用领域内的主要内容。（1）智能产品单片机与传统机械产品相结合，使传统机械产品结构简化，控制智能化，购成新一代机电一体化产品。 目前，利用单片机构成的智能产品已广泛应用于家用电器、办公设备、数控机床、纺织机械、工业设备等行业。（2）智能仪表目前，各种传感器、变送器、控制仪表已普遍采用单片机应用系统。它集测量、处理、控制功能于一体，具有各种智能化功能，如存储、数据处理、查找、判断、联网和语音等功能。单片机构成的智能仪表， 能使仪表具有数字化、 智能化、多功能化、综合化、柔性
8、化等优点， 赋予测量仪表以崭新的面貌， 使传统的仪器、 仪表发生根本性的变革，它代表了仪器仪表的发展趋势。（3）测控技术用单片机构成的各种工业控制系统中的数据采集系统具有工作稳定可靠、抗干扰能力强的优点，如炉温恒温控制系统、电镀生产自动控制系统等。（4）智能接口在计算机系统，特别是较大型的工业测控系统中，除通用外部设备外，还由许多外部通信、采集、多路分配管理、驱动控制等接口。这些外部设备与接口如果完全由主机进行管理， 势必会造成主机负担过重， 运行速度降低， 接口的管理水平也不可能提高。 如果用单片机进行接口的控制与管理， 单片机与主机可并行加工处理，可以大量降低接口的通信密度， 极大的提高了
9、接口控制管理水平。在一些通用计算机外部设备上， 已实现了单片机的键盘管理、 打印机控制、 绘图仪控制、硬盘驱动控制等。1.3 设计任务（ 1）当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过；南北道为绿灯，此道车辆通过，行人禁止通行。通行时间为60 秒（2）黄灯闪烁 2 秒，警示车辆和行人红、绿灯状态即将切换。（ 3）当东西方向为绿灯，此道车辆通行；南北方向为红灯，南北道车辆禁止通行，行人通行。时间为 90 秒。东西方向车辆打通行时间长。（ 4）这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次处出现这样行人和车辆就能安全畅通的通行。（ 5）此表可根据车辆动态设定红绿灯初始值。2 系统总体方案及硬
10、件设计2.1 交通管理的方案A、B两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯，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。 黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为A、B 两干道的公共停车时间。设 A 道比 B 道的车流量大，指示灯燃亮的方案如表2-1-1 。141514A 道黄灯亮红灯亮黄灯亮绿灯亮黄灯亮红灯亮B 道黄灯亮绿灯亮黄灯亮红灯亮黄灯亮绿灯亮表 2-1-1说明：（ 1）当为黄灯时 A 、B 两道同时为黄灯；以提示行人或车辆下一个灯色即将到来 时间 1秒。（ 2）当 A 到为红灯， A 道车辆禁止通行， A 道行人可通过； B 道为绿灯， B 道车辆通过，行人禁止通行。时间为 4 秒。
