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1、目 录目 录1摘 要4关 键 词4Abstract4Keywords51、引言62、设计方案论证62.1主控芯片选择方案62.2电源模块选择方案62.3显示模块选择方案62.4数码管显示模块选择方案72.5键盘接口模块选择方案73、简介73.1调试软件keil73.2硬件仿真Proteus84、课题描述与分析84.1系统需求描述与分析84.2系统工作流程95、课题设计105.1总体设计105.2硬件设计115.2.1单片机最小系统115.2.2 电源模块电路模块125.2.3时钟和复位电路模块125.2.4数码管显示电路模块135.2.5 LED灯显示模块145.2.6键盘接口电路模块155.
2、2.7串行通信接口电路155.3软件设计165.3.1整体流程图165.3.2主程序模块175.3.3数码管显示模块175.3.4键盘扫描程序模块185.3.5闪烁显示程序模块195.3.6按键处理程序模块205.3.7定时器0和定时器1中断模块206、系统测试216.1硬件调试216.1.1 电源模块调试216.1.2 单片机最小系统模块调试226.1.3 MAX232下载模块检测236.14 红绿灯显示检测236.1.5 数码管显示检测236.2整体电路测246.3软件调试247、结论24参考文献25附 录26谢 辞45摘 要本文介绍了交通灯系统的设计。本系统硬件部分基于STC12C541
3、0AD单片机，由键盘接口模块，稳压电源模块，串行通信接口模块和数码管、交通灯显示接口模块组成。本系统的软件部分基于KeilC51软件系统。本系统利用单片机的定时器产生秒信号，控制十字路口的红绿黄灯交替点亮和熄灭，并且用4只数码管显示十字路口两个方向的剩余时间。本系统除了可以按照设定程序自行运行外，还可以通过按键设置主干道和次干道的通行时间和暂缓通行时间。本系统可实现基本交通灯功能，系统实用性强、操作简单。关 键 词单片机最小系统 STC12C5410AD 红绿灯控制 仿真AbstractThis article describes a design of traffic signal syst
4、ems. The hardware of system consists of STC12C5410AD single-chip, keyboard, steady power, communication interface,LED digitron and traffic light display. The software of system is mad up of KeilC51 .The use of STC12C5410AD timer generates seconds signals to control the turn at the crossroads of the
5、red and green lights and yellow lights, and 4 LED digital display at the crossroads of the remainder time of the two directions. It also can manually set keys to adjust main roads and sub-passage time and the suspension of access time, so it achieves the basic function of traffic lights, the system
6、is practical, simple .Keywordsthe least system of sing lechip，STC12C5410AD, traffic light control，Simulation 1、引言本设计的目的是应用单片机最小系统实现简易交通灯的设计，可利用单片机的定时器产生秒信号，控制十字路口的红绿黄灯交替点亮和熄灭，并且用4只数码管显示十字路口两个方向的剩余时间。并能用按键设置两个方向的通行时间（绿灯点亮的时间）和暂缓通行时间（黄灯点亮的时间），系统的工作符合一般交通灯控制要求。本设计的背景是当前全国大中城市普遍存在着道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象，如何
7、解决城市交通问题已成为全社会关注的焦点和大众的迫切呼声。城市交通路口实现交通信号控制是城市交通管理现代化的基本标志之一，是提高交通管理效能的重要技术手段。红绿灯控制器是控制交叉路口交通信号的设备，它是交通信号控制的重要组成部分。各种交通控制方案，最终都要由红绿灯控制器来实现。本设计的适用范围是适用于城市交通灯的实现。本设计的适用范围是没有考虑人行道的红绿灯设计，也没有考虑机动车辆拐向的红绿灯设计，只考虑了机动车辆行驶的红绿灯设计，而且通行时间和暂缓通行时间的范围都是两位数。本课题的研究意义是应用单片机来控制交通灯,使交通灯在控制中灵活而有效。本设计将程序结构模块化处理，使程序的可读性、可维护性
8、和可移植性都得到进一步的提高。本系统结构简单，操作方便；可实现自动控制；对优化城市交通具有一定的意义。2、设计方案论证2.1主控芯片选择方案方案一：使用以89C51单片机芯片51系列单片机芯片的优点是结构完整、特殊功能寄存器的规范化以及指令系统的控制功能出众，含有32个I/O口，适合需要多端口控制的系统,设计时无需另接程序存储器，为设计和调试带来极大的方便；缺点是其功耗很大。 方案二：使用以STC12C5410AD单片机芯片STC12C5410AD是增强型51单片机，具有宽电压、不怕电源抖动、高抗静电等优点，有掉电模式、空闲模式、正常工作模式等低功耗模式，可在系统编程，无需编程器。串口对应I/
9、O口可以通过改变寄存器换成别的I/O口作为串口来通信，I/O口可以有四种模式可设置，STC单片机可以为1时钟每机器周期，指令执行速度大提高。综合上面两种方案，考虑到课程设计要求和STC12C5410AD的优点，选择方案二。2.2电源模块选择方案方案一：采用独立的稳压电源。此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用；缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。方案二：采用变压器控制模块提供电源。将220V的电压转换为12V的低电压，经过电容滤波后再经过LM7805稳压得到5V的直流电供系统工作，该方案的优点是系统简明扼要，节约成本；缺点是输出功率不高。综上所述，选择方案二
10、。2.3显示模块选择方案方案一：使用LCD液晶由液晶驱动芯片HT1621和LCD玻璃片TWM259组成的自制液晶，显示清晰，能美观的显示数字，小数点，负号等，满足题目要求，但结构复杂，操作难，需要复杂的语言编程能力，且价格昂贵。方案二：采用LED数码管用4个LED数码管，数码管原理简单，价格低廉、性能可靠、操作简单，但功耗大。南北向和东西向各采用2个数码管计时，对该方向的指示灯的点亮时间进行倒计时，最长计时范围为99秒。设计时可利用单片机的P1口和P1.0P1.3作为字段和片选信号输出，经驱动芯片后驱动数码管显示倒计时时间，数码管采用动态扫描方式显示。综合上面两种方案，选择方案二。2.4数码管
11、显示模块选择方案方案一：数码管显示直接使用单片机I/O口输出。该方案的优点是硬件方便实现，电路简单；缺点是显示数码管需要较多的引脚数码管段选需要8个引脚，位选需要4个引脚，所以显示数码管共需要12个引脚。方案二：使用2个74HC573锁存器显示数码管该方案的优点是引脚利用较少，由于74HC573锁存器的性质，可以将数码管的段选和位选共用一个P1口，分别锁存输出，这样引脚利用了8个；缺点是需要增加两个锁存器，增加了硬件电路的复杂度。综上所述，增加锁存器复杂程度，软件编程没有变得复杂，但是节省了引脚，对于引脚较少的单片机芯片来说这是一大优势，因此选择方案二。2.5键盘接口模块选择方案方案一：使用4
12、4的键盘矩阵键盘，16个按键包括09共10个数字按键，1个加1按键，1个减1按键，1个设置完成按键，南北和东西方向2个按键。本方案的优点是按键比较多，每个按键可以可以实现不同的功能，方便用户调整；缺点是按键较多，单片机需要扩展接口，硬件和软件处理起来都比较麻烦。方案二：直接在单片机的I/O口线上接上按键开关。使用3个独立按键，分别设置键、增加键和减少键，设置键选择方向和指示灯，增加键增加指示灯亮的时间，减少键减少指示灯亮的时间。 本方案的优点是按键少，单片机不需要扩展接口，系统复杂性比较低，硬件和软件处理起来都比较容易；缺点是用户进行设置时，由于按键少功能集合在一起，使用不太方便。综合考虑上述
13、两个方案的优缺点，考虑到STC12C5410AD的引脚比较少，键盘使用率较少，扩展接口增加了硬件和软件的复杂程度，选择方案二。3、简介3.1调试软件keil简介Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势。Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。然后分别由C51及A51编译器编译生成
14、目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。3.2硬件仿真Proteus简介Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：实现了单片机
15、仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。具有强大的原理图绘制功能。Proteus能很好的对硬件电路进行仿真测试，采用Proteus 仿真软件进行虚拟单片机实验，具有比较明显的优势，涉及到的实验实习内容全面、硬件投入少、实验过程中损耗小、与工程实践最为接近等。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。4、课题描述与分析4.1系统需求描述与分析 十字交
