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1、湖北民族学院科技学院信息工程系课程设计报告书题目: 十字路交通灯控制器 课 程：电子线路课程设计 专 业：电子信息科学与技术 班 级： 电子12班 学 号： 031141213 学生姓名： 邓春晖 指导教师： 杨庆 2013年 12 月 18 日信息工程学系课程设计任务书学 号031141213学生姓名邓春晖专业（班级）0311412设计题目十字路交通灯控制器设计技术参数设计一个能够控制十二盏交通信号灯及显示时间30秒倒计时的模拟系统设计要求利用单片机的定时器定时和中断功能，令十字路口的红绿灯交替点亮和熄灭，并用共阳极数码管显示倒计时间。并且能够在外部中断，即闭合开关，来改变不同方向的灯的亮灭
2、。参考资料1谢自美. 电子线路设计实验测试. 华中理工大学出版社, 2000.102张鑫. 单片机原理与应用. 电子工业出版社, 2005.83陆子明. 单片机设计与应用基础教程. 电子工业出版社, 2005.14周立功. 增强型80C51单片机速成与实战. 北京航天航空出版社, 2003.75潘永雄. 新编单片机原理与应用. 西安电子科技大学出版社, 2007.26陈元灯，陈宇. LED制造技术与应用. 电子工业出版社, 2009.107胡汉才主编. 单片机原理及接口技术. 北京：清华大学出版社, 20048李全利主编. 单片机原理及应用技术. 北京：高等教育出版社, 20019张梦欣主编.
3、 单片机原理及接口技术. 北京：中国劳动社会保障出版社, 200410李刚民. 陈盅平编著.单片机原理及使用技术. 北京：北京高等教育出版社, 200511张友德. 赵志英，单片微型计算机原理、应用与实验, 复旦大学出版社12 何立民. MCS-51系列应用系统设计. 北京:航空航天大学出版社, 1990.199-1602 13年12月18 日 学生姓名： 邓春晖 学号： 031141213 专业（班级）： 0311412 课程设计题目： 十字路交通灯控制器 成绩： 指导教师： 年 月 日 摘要 单片微型计算机(单片机)自问世以来,因其小巧灵活、成本低、控制能力强、易于产品化等优势,在社会各领
4、域中得到广泛的应用。根据89C51单片机的特点及交通灯在实际控制中的特点，本文提出一种利用单片机自动控制交通灯及时间倒计时显示的方法，将整个系统缩小在一块小小的单片机上，大大提高了产品的经济性和轻便性。设计过程包括硬件电路设计和程序设计两大步骤。硬件电路其结构比较简单，主要包括核心器件单片机、12只二极管组成的模拟交通灯、复位电路、振荡电路、显示数码管模块。随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C编译
5、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，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。本文就用Keil编程，相比硬件设计程序设计较为复杂，必需同时考虑灯控制、时间显示、紧急开关等问题，并且具有一定的C语言基础和一定的思维能力及逻辑能力。本文对十字路口状态预设为两种，一种是正常状态，用单片机中的定时器自动控制灯的亮灭，使交通灯循环亮，并用延时程序使数码管显示，另一种是故障或紧急状态，即无论交通灯处于何种状态只要按下紧急开关，相当于单片机的外部中断，程序立即进入中断，就立即打开相应的绿灯，另一方向则亮红灯。关键字89C51单片机；交通灯；自动控制；时
6、间显示器；软件；硬件；定时器；延时；外部中断 目录一任务提出和方案论证61.2设计目的6二总体设计72.1设计思路72.2硬件介绍72.2.1定时器/计数器72.2.2定时器计数器的概念72.2.3定时器计数器的相关寄存器82.2.4定时器计数器的4种工作方式82.2.5 定时器计数器的编程10三详细设计与仿真113.1定时器初始化113.2定时器中断服务程序113.3程序流程图123.4电路图及仿真设计133.4.1设计完成原理图如下13四总结16五源程序17参考文献26 一任务提出和方案论证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
7、动控制的单片机应用系统中，单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。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多，在学习了单片机的有关知识之后，运用相关知识来设计完成交通信号灯。1.1设计任务：交通灯的硬件和软件设计1.2设计目的1.进一步熟悉和掌握单片机的结构和工作原理。2.掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性，控制方法。3.通过课程设计，掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术，了解有关电路参数的计算方法。4.通过实际程序
8、设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。5.通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，为我们今后从事相应工作打下基础。二总体设计2.1设计思路交通灯的变化规律按照常规我们假设一个十字路口为东西南北走向。初始状态为状态1，东西方向绿灯通车，南北方向红灯。经过过一段时间，转换状态2，东西方向亮黄灯，延时2S，东西方向仍然红灯。再转换到状态3，南北方向绿灯通车，东西方向红灯。过一段时间转换到状态4，南北方向绿灯熄亮黄灯，延时2S，东西方向仍然红灯。最后循环至南北绿灯，东西红灯。在这些状态下，有时钟倒数计时。2.2硬件介绍 基础知识交通灯控制器实例主要使用了89C51单片机的定时器计数器
9、，基础知识主要包括交通灯的变化规律、定时器计数器的概念、定时器计数器的相关寄存器、定时器计数器的4种工作方式、以及定时器计数器的变成。2.2.1定时器/计数器 定时器计数器是单片机中最常用、最重要的功能模块之一，本节通过交通灯控制器实例来演示定时器的使用，并复习如何使用散转程序。首先介绍交通灯以及定时器计数器的基础知识，接着介绍本实例的硬件电路构成，然后逐步分析定时器的变成以及程序的全貌，最后总结一下本实例的技巧与注意点。2.2.2定时器计数器的概念 89C51单片机内有两个可编程的定时器计数器T0、T1。当定时器计数器用作“定时器”时，每经过1个机器周期（12个时钟周期），计数器加1。当定时
10、器计数器用作“计数器”时，计数器在对应的外部输入管脚（T0为P3.4引脚，T1为P3.5引脚）上每发生一次1到0的跳变时加1。使用“计数器”功能时，外部输入每个机器周期被采样一次。当某一周期管脚状态采样为高电平而下一周期采样为低电平时，计数器加1。由于检测下降沿跳变需要两个机器周期（24个时钟周期）的时间，所以技术频率最大值只能为时钟周期的124。计数器对外部输入信号的占空比并无限制，但为了保证给定的电平信号在其改变之前至少被采样一次，外部输入信号必须至少保持一个完整的机器周期。2.2.3定时器计数器的相关寄存器 与定时器计数器相关的寄存器有定时器计数器工作方式寄存器（TMOD）、定时器计数器
11、控制寄存器（TCON）。TCON已经在2.5节受控输出实例中介绍过，因此，在本例中主要介绍TMOD寄存器。定时器计数器工作方式寄存器（TMOD），字节地址89H，不可进行位寻址。定时器计数器工作方式寄存器（TMOD）的8位分为两组，高4位控制T1，低4位控制T0。TMOD每一位的功能如下。GATE：门控位。GATE0，仅由运行控制位TRX（X0，1）1来启动定时器计数器运行；GATE1，由运行控制位TRX（X0，1）1和外部中断引脚上的高电平共同来启动定时器计数器运行。CT：定时器模式和计数器模式选择位。CT0，为定时器模式；CT1，为计数器模式。M1、M0：工作方式选择位。M1、M0的4中编
12、码对应4种工作方式，对应关系见表210。2.2.4定时器计数器的4种工作方式 定时器计数器的4种工作方式下的逻辑结构如表所示。M1M2工作方式00方式0，为13位定时器/计数器01方式1，为16位定时器/计数器10方式2，为初值自动重装的8位定时器/计数器11方式3，仅T0有效，将T0分为两个8位定时器/计数器（1）方式0。 定时器计数器的工作方式0称为13位定时器计数器的。它由TLX的低5位和TLX的8位构成13位的计数器，此时TLX的高3位未使用。改工作方式是为了和48系列单片机兼容而设计的一种工作方式，一般情况不使用方式0进行定时计数。方式0的控制方式与方式1完全相同，下面重点介绍方式1
13、的控制方式 。（2）方式1 定时器计数器的工作方式1称为16位定时器计数器。它由TLX和THX构成，TLX计数溢出向THX进位，THX计数溢出置位TCON中溢出标志位TFX。GATE位的状态定时器计数器运行控制取决于TRX一个条件还是TRX和INTX引脚这两个条件。当GATE=0时，则只要TRX被置为1，定时器计数器即被允许计数（定时器计数器的计数控制仅由TRX的状态确定，TRX=1计数，TRX=0停止计数）。当GATE=1时，定时器计数器是否计数由INTX输入的电平和TRX的状态共同确定：当TRX=1，且INTX=1时，才允许定时器计数器计数（定时器计数器的计数控制由TRX和INTX两个条件控制）。（3）方式2 定时器计数器的工作方式0和方式1再计数溢出后，计数器的值为0，需要通过程序重新装入计数初值。定时器计数器的工
