单片机交通灯设计报告

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1、单片机交通灯设计报告单片机交通灯设计报告交通灯控制器班级：.*班姓名：*摘要：本系统采用MSC-51系列单片机来设计交通灯控制器，实现 了各方向车辆、行人轮流通行的功能，此外还设置人性化倒 计时显示。同时还具有南北、东西方向强制通行功能。各方向红绿等由 P1 口控制，倒计时显示数码管由 P2 口控 制，强通靠中断来实现。系统中用到74LS245用来驱动LED灯和数码管显示。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强、便于维护。关键词：单片机、交通灯、晶振、数码管 一引言近年来随着科技 的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动 传统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统

2、中，单片机往往是作为一个核心部件来使用， 针对具体应用对象的特点，配以 其它器件来加以完善.伴随人口车辆的日益增长， 那么十字路 口车辆穿梭，行人熙攘，如何才能使交通井然有序呢？靠的 就是交通信号灯的自动指挥系统。信号灯的由现，使交通得以有效管制，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。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右 转弯，除非另一种标志禁止莫一种转向。左右转弯车辆都必须让正在路口内直行的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车 线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车 辆已十分接近停车线而

3、不能安全停车时可以进入交叉路口。本系统采用MSC-51系列单片机来设计交通灯控制器，实 现了各方向车辆、行人轮流通行的功能，此外还设置人性化 倒计时显示。同时还具有南北、东西方向强制通行功能。二 总体设计方案 2.1设计思路 2.1.1红绿灯端口个数 十字路口共四个方向，其中东西方向与南北方向各自灯亮灭 是一致的。所以，采用六位信号控制各方向红、黄、绿灯即可。1.1.2 通行时间设计红绿灯显示时间：以南北向为例，南北方向绿灯，东西方向红灯，倒计时25s,到5s时，绿灯开始闪烁，闪烁时间2s。倒计时到3s时，南北向绿灯灭，红灯亮。倒计时结束后，南北方向红灯，东西方向绿灯，倒计时从新开始，如此循环

4、运行。1.1.3 数码管显示设计为使倒计时显示代码更简洁直观，倒计时显示采用静态显示，直接由 I/O接口输由给对应 数码管。2.2 方案确立 红绿灯、数码管输由采用并口输由，在需 要延时时CPU进行空操作延时。各方向红绿灯的亮灭用传送指令给相应端口赋值。数码管显示程序，采用每调用一秒延时程序，为数码管对 应端口赋一次值的算法。南北向、东西向强通各使用一个中断，当其中一个中断响 应后，CPU执行对应的中断程序，使红绿灯、数码管按程序 点亮，然后CPU进行死循环。当需要结束强通时，只需按下复位键，单片机即可从新工 作。采用P1 口低六位来控制东西方向和南北方向的红、黄、 绿灯。P2 口低四位和高四

5、位分别输由倒计时的十位和个位BCD码，经过译码器输由到数码管。东西、南北方向强通靠中断来实现。2.3 设计方框图 2.3.1电路方框图 单片 机复位 电路 时钟 电路 强通 电路 倒计时驱动电路 红绿灯驱动电路倒计时显示电路红绿灯显示电路图1电路设计方框图电 路方框图有单片机、复位电路、时钟电路、强通电路、倒计 时驱动电路、倒计时显示电路、红绿灯驱动电路、红绿灯显 示电路构成，其各部分的主控与被控关系如电路中箭头所 示。2.3.2程序方框图 图2程序方框图 单片机上电后，从 0000H开始执行，程序直接跳往主程序。在主程序中，首先对单片机进行初始化，初始化包括开启 中断服务，并打开中断 0、中

6、断1,以便按下强通按钮后可 以跳转到中断程序（中断程序在后面做详细介绍）。然后执行程序主体，先为 P1 口赋值，使南北方向绿灯， 东西方向红灯亮，再调用延时 1子程序。延时1子程序采用循环与查表指令每隔一秒为P2 口赋值一次，从而显示由从 25递减的倒计时。当倒计时为5时，返回主程序并调用南北绿灯闪烁子程序， 在本子程序中，先调用一次一秒钟的闪烁子程序，再 P2 口 赋值使倒计时显示 04,然后再调用一次一秒中的闪烁子程 序，然后返回主程序。接着向P1 口赋值，使南北方向黄灯，东西方向红灯亮， 再调用延时2子程序，每隔一秒为 P2 口赋值一次，以便显 示除由3到1的倒计时显示。南北方向通行结束

7、，为 P1 口赋值，使南北方向红灯，东 西方向绿灯，再调用延时 1子程序。当倒计时为5使，返回主程序并调用东西绿灯闪烁子程序，返回主程序后，向 P1 口赋值，使南北方向红灯，东西方向 黄灯，再调用延时2子程序。此时，程序主体执行一遍，南北各通行25s,由跳转指令使程序跳往程序主体开始地址，循环执行程序主体。三 设计原理分析 3.1复位电路和震荡电路的设计图3复位电路和震荡电路 复位电路采用按键电平复位式复位电 路。如复位电路所示，单片机正在工作时，当按下 RESET键 时，RST端相当于接高电平，从而单片机即可复位。震荡电路使用一个 12M晶振和两个30PF电容，配合片 内振荡器产生12MHZ

8、片内时钟信号，供单片机正常工作使 用。3.2 红绿灯显示电路的设计 如图4所示，红绿灯显示电 路使用P1 口低六位，通过一片 74LS245驱动芯片进行功率 放大，然后送给对应红绿灯，使其按照程序熄灭。741s245的AB/BA端接高电平，表示数据由A端向B端输 送。发光管的公共端进过一分压二极管接到VCC ,因此为低电平有效。在设计方案中提到，南向和北向，东向和西向的红绿灯显 示一致，所以南向和北向，东向和西向的红绿灯应接到相同的I/O 口，在本电路中，南向和北向，东向和西向的红绿灯 相串联接如P1 口。其中，P1.0、P1.1、P1.2输由控制南北向红灯、绿灯、黄 灯；P1.3、P1.4、

9、P1.5输由控制东西向红灯、绿灯、黄灯。图4红绿灯显示电路 在程序中，若想南北绿灯，东西红 灯，只需 MOV P1,#35H即可，其中 35H对应的二进制为 00110101 (b),最高两位无效，1、0均可，这里最高两位为 0。在低六位中，1对应的发光管熄灭，0对应的发光管点亮。同理，其他灯的亮灭只需为P2 口赋相对应的十六进制值即可。3.3 倒计时数码显示电路的设计图6倒计时数码显示电路 数码管显示电路由 P2 口控制，其中高四位输由十位 BCD 码，低四位输由个位 BCD码，然后输由至 74ls47芯片对应 的BCD码输入端口。经741s47译码后的ag7位数码显示信号直接输入到数码 管

10、ag各对应端口。在此电路中，只需向 P2 口写入所要显示的 BCD码即可， 不需对P2 口所需显示码进行复杂的计算。为使741s47芯片能正常工作，其各使能端均接高电平。由于P2 口高四位对应十位数码管译码器的BCD码端，低四位对应个位数码管译码器的BCD码端。所以，当倒计时显示25时，只需执行MOV P2,#25H即可显示其他数值与次一致，只需将对应的值赋给P2 口即可。编程中，将数码管倒计时对应的P2 口的编码值定义成表格，在执行倒计时显示时，可以用循环指令配合查表指令显 示由倒计时的数值，提高程序的执行效率，使程序更简洁， 占用空间更小。3.4 强通电路的设计 图7强通电路 如图所示，I

11、NT0 （南 北强通），INT1（东西强通）分别接一开关按钮到地， 当按下其 总莫一开关时，向 CPU发生中断请求，CPU转而执行相对 应的中断程序，从而实现强制通行。在强通结束后，只需按下 RESET键即可复位，单片机重 新正常工作。四 结束语 通过此次实习，我更加了解到自己对专业知 识的不足，在课堂上我只能学习到理论知识，但实际动手能 力却很差。在硬件设计中还是没有很大困难的。最困难的就是编写程序，加上对汇编程序的生疏，根本就 不知道从何入手，还好有同学的帮助。对于所编写的程序，自己感觉从理论上是可以的，但一应 用到硬件上就不行了，通过这次实习，使我的理论知识上升到 了一个实践的过程。同时

12、在实践中也加深了我们对理论知识的理解。现在我们已经是大四了，马上就要踏入社会，这些实践 性的东西对我们来说是至关重要的，它让我们脱离了书生的 稚气，增加了对实际应用有了更深入的了解。通过这三周的学习，我感觉有很大的收获：首先，通过学习使自己对课本上的知识可以应用于实际，使 的理论与实际相结合，加深自己对课本知识的更好理解，同 时实习也段练了我个人的动手能力，能够充分利用图书馆去 查阅资料，能够很好的利用进行搜索有用的资料，增加了许 多课本以外的知识。能对protel 99SE和proteus进行比较熟练的操作，能达到 学以致用。总之，虽然实习的时间很短，但对我来说，收获是很大 的。我会更加珍惜

13、我的学习，并且用实习的心得时时激励自 己。在这次设计中我得到了同学很多的帮助，我非常感谢他 们，而且在设计过程中得到了老师们的帮助，衷心感谢老师 给我们提供了这次难得的实践机会！参考文献 【1】肖玲妮.印刷电路板设计教程.M.北京:清华大学生版社,2003 2 李朝青.单片机原理及接口技术.M.北京：北京航空航天大学 由版社,2008 3余小平等.电子系统设计.M.北京:北京航 空航天大学生版社，2007【4】邱关源.电路.M.北京:高等教 育生版社,2006 51叶祥、杨帆、单片机系统开发实例京：冶金工业由版社，2006附录一：程 序清单 ORG 0000H LJMP ZHU ;跳往 主程序

14、 ORG 0003H;南北强通子程序 MOV P1,#35H ;南北绿灯，东西红 灯 MOV P2,#88H;强通时，倒计时显示88 AJMP $ RETIORG 0013H ;东西强通子程序 MOV P1,#2EH ;南北红灯， 东西绿灯 MOV P2,#88H;强通时，倒计时显示 88 AJMP $ RETI ORG 0030H ;数码管显示倒计时对应代码从0030开始存放 DB 25H,24H,23H,22H,21H,20H,19H,18H,17H,16H DB 15H,14H,13H,12H,11H,10H,09H,08H,07H,06H; * 主程序开始 * ORG 0100H ZH

15、U: MOV DPTR,#0030H;给 DPTR赋值，为倒计时查表做准备 SETB EA SETB EX0 SETB EX1 ;开启两个中断 LOOP: MOV P1,#35H;南北绿灯，东 西红灯 LCALL Y1 ;延时 25s,同时数码管显示子程序 LCALL NBSS;调用绿灯闪烁子程序MOV P1,#33H;南北黄灯，东西红灯 LCALL Y2 ;延时3秒，同时数码管显示子 程序 MOV P1,#2EH; 一下 5 行同理 LCALL Y1 LCALL DXSS MOV P1,#1EH LCALL Y2 LJMP LOOP ;主程序结束， 循环执行；*延时25s,同时数码管显示子程序 * Y1: MOV R5,#14H ;绿灯时，延时到5s,知道该闪烁前结束的子 程序MOV A,#00H ;以下8行，采用循环指令，每隔一秒为MOV A,R4 LCALL PL INC A DJNZ R5,K1 RET ;返回主程序 （调用执行绿灯闪烁子程序）；*延时3秒，同时数码管显示子程序 * Y2: MOV P2,#03H LCALL PL MOV P2,#02H LCALL PL MOV P2,#01H LCALL PL RET ; * 南北方向绿