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1、目录第一章 系统的概述 1.1 系统概述及思想31.2 系统的总体框图31.3 总体工作过程41.4 方案比较和论证5 第二章 硬件设计 2.1 硬件的总体分部72.2 系统核心72.3 显示模块92.4 驱动模块122.5 控制及遥控模块132.6 电源模块14第三章 软件设计 3.1 程序设计思路与流程153.2 软件设计思想153.3 按键子程序16第四章 电路的安装与调试4.1 遇到的主要技术问题174.2 解决措施与效果174.3 安装调试及改进17总结18参考文献19附件1、程序清单20交通红绿灯控制系统【摘要】本设计以AT89S52单片机作为的控制核心，电路分为三大模块，分别是显
2、示模块，遥控模块及控制模块。采用外部12M晶体震荡器产生定时脉冲，定时控制交通信号灯的导通与关断。采用固定十六进制输出技术来进行8个共阳数码管递减式计数。采用遥控控制交通红绿灯的模式转换，强制通行并且不改变原来运行的时间，人行横道具有动态人行行走显示，增加了人性化。电路通过ISIS仿真可以完全实现基本功能和扩展功能。可实现主干道和支干道的通行控制和时间显示，遥控转换，强制通行以及声音提醒控制。关键词：单片机 ，交通灯，AT89S52第一章 系统的概述1.1系统概述及思想本交通红绿灯控制系统采用单片机为核心，通过单片机的各个IO口来控制交通灯，用C语言程序编写程序，既简单，又容易看懂。按照交通灯
3、的规律来运行，自己设定了三种时间状态：25秒，30秒，40秒。三种常用的时间状态，用七段数码管显示倒计时时间，并且也用数码管显示模式状态，用点阵显示人行横道指示状态。并且设计出用遥控器来控制交通红绿灯的想法，并用我们容易实现的成品315M模块来设计遥控电路，调试容易又简单，且成功快。整个电路可以分为三部分，一个是主板，主要控制着交通灯的各个节点的控制，第二个是红绿灯显示，三种红绿灯状态及时间显示倒计时，第三个是人行道行走显示，动画状态。通过连接线连到主板上。这样的模块设计简洁明了。1.2 系统的总体框图系统的总体框图可以分为五大部分，第一最为重要的为单片机控制器，他承接着整个系统的重要核心，相
4、应的程序也在这里面。其次周围连接着各个部分的模块，其次是显示模块，它有三个显示模块组成：红绿灯显示模块，人行横道显示模块和时间显示模块。他们承接着显示的功能是交通灯中不可缺少的部分。然后个为控制器。这个控制器主要控制交通灯的模式转换和强制通行状态，也是控制部分不可缺少的。还有就是驱动拉。这是显示部分里最为重要的部分，各个模块的工作电流大小都由驱动电路来决定，一旦驱动出现了问题，整个显示部分将会瘫痪掉。最后就是电源了。电源的好坏直接影响着电路的稳定性。也是很重要的。见图1.1：单片机AT89S52显示驱动电路驱动定时时间控制器驱动左人行横道右人行横道左红绿灯右红绿灯图1.1系统总体框图1.3 总
5、体工作过程、交通灯的布置图交通灯示意图如图1.2所示,在十字路口的东，南，西，北方向装有主干道红绿黄灯，人行道红绿黄灯，其中主干道的红绿黄灯又分为左转红绿黄灯和直行红绿黄灯图1.2交通灯的布置图2、 交通灯正常循环运行流程过程(1)：按下启动按钮后,交通灯控制系统开始工作.先亮南北方向绿灯和东西方向红灯,再亮东西方向绿灯和南北方向红灯,然后再亮南北方向绿灯和东西方向红灯,这样一直循环运行. (2)：南北向和东西向主干道均设有左转绿灯,持续亮10秒,左转黄灯持续亮3秒,左转红灯持续亮25秒,左转绿灯灭的同时,直行绿灯亮,持续亮20秒,黄灯3秒和红灯25秒.当南北主干道红灯点亮时,东西主干道应依次
6、点亮,左转绿灯,直行绿灯和黄灯.反之,当东西主干道红灯点亮时,南北主干道依次点亮,左行绿灯,直行绿灯和黄灯.(3)：南北向和东西向人行道均设有绿灯,黄灯,红灯,人行道上的红黄绿灯与同方向主干道上的直行红黄绿灯运行方式相同由于是采用了多种模式选择，所以运行的时间按实际运行状态来选折。1.4方案比较、设计与论证1 显示界面方案 该系统要求完成倒计时、状态灯，人行横道显示等功能。基于上述原因，我们考虑了三种方案：方案一：完全采用数码管显示。这种方案只显示有限的符号和数码字苻，无法胜任题目要求。方案二：完全采用点阵式LED 显示。这种方案实现复杂，且须完成大量的软件工作；但功能强大，可方便的显示各种英
7、文字符，汉字，图形等。方案三：采用数码管与点阵LED 相结合的方法因为设计既要求倒计时数字输出，又要求有状态灯输出等，为方便观看并考虑到现实情况，用数码管与LED灯分别显示时间与提示信息。这种方案既满足系统功能要求，又减少了系统实现的复杂度。权衡利弊，第三种方案可互补一二方案的优缺，我们决定采用方案三以实现系统的显示功能。2输入方案： 题目要求系统能手动设灯亮时间、紧急情况处理，我们讨论了两种方案：方案一：采用8155扩展I/O 口及键盘，显示等。该方案的优点是：使用灵活可编程，并且有RAM,及计数器。若用该方案，可提供较多I/O 口,但操作起来稍显复杂。方案二： 直接在IO口线上接上按键开关
8、。因为设计时精简和优化了电路，所以剩余的口资源还比较多，我们使用四个按键，分别是K1、K2、K3、K4。由于该系统对于交通灯及数码管的控制，只用单片机本身的I/O 口就可实现，且本身的计数器及RAM已经够用，并增加了遥控按键。故选择方案二。第二章 硬件设计硬件电路设计我采用PROTELL 99软件来设计，电路采用单片机AT89S52为核心，周围提供单片机的复位电路、时钟振荡电路，扩展P口接口。三块CD4511为时间显示及模式显示提供解码，这样就能有效准确的显示所需要的数字显示。交通灯显示的驱动电路采用三极管C8050驱动放大，因为C8050的工作电流多大1A。完全胜任电路显示所需要的工作电流，
9、通过一个限流电阻连接到单片机的I/O口，有单片机控制三极管的通断。从而能控制交通灯的亮和灭。1.1 硬件的总体分部硬件的总体分部可以分为：单片机部分、显示部分、控制部分、电源部分。四大部分组成。下面我们分别来介绍这四个部分的工作过程及设计电路。1.2 系统核心 单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。在本系统中用的是AT89S52单片机，它具有系统稳定，数据存储器RAM容量大，功能强大等多优点。所以做为本系统的核心部件。1、 AT89S52芯片介绍AT89S52是ATMEL系列单片机的典型产品,8051
10、单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：中央处理器：中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。数据存储器(RAM)：AT89S52内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，
11、可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。程序存储器(ROM)：AT89S52共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。定时/计数器(ROM)：AT89S52有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。并行输入输出(I/O)口：AT89S52共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输（其中P3口还有第二功能）。全双工串行口：AT89S52内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。中断系统：AT89S52具备较完善的中断功能，有两个
12、外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。时钟电路：AT89S52内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8052单片机需外置振荡电容。2、单片机外接元件单片机要工作必须要加电，AT89S52的工作电压为5V，它有两个振荡引脚X1和 X2。分别接连个33P的电容和12M的晶振。提供给单片机外部振荡时钟，单片机就可以依靠这个时钟来运行工作了。它有四个P口输出，P0P3.其中P0口当使用为输出时必须接上拉电阻，其他口都可以做输入输出口使用。除了振荡电路，还有一个简单的复位电路。单片机的复位信号只要给它一个周期变化就能
13、复位，比如复位信号原来为低电平，只要给他个高电平就能复位了。电路见图2.1：图2.1单片机接口图2.2 显示模块电路的显示模块可分为三部分，因为有三种显示部分，红绿灯显示、人行横道显示、时间显示。所以分别介绍这三种显示部分。1、 红绿灯显示红绿灯显示器是最简单的一种电路连接方式，它有三种颜色的发光二极管，每种颜色的有7个二极管并连接起来，假如每个发光二极管的电流为10MA，所以一种发光颜色的电流为70MA。电路的并联虽然会产生较大的电流，但他电压低，小电压就能驱动起来，如果7个二极管都串联的话，每个二极管的导通压降为1.5V，那么需要10.5V电压来驱动，那是不现实的了。见图2.2：图2.2红绿灯显示2、 人行横道显示人行横道显示部分是比较复杂的一个设计了，它不想红绿灯一样只要三种状态显示就行，它需要动态人行走动显示，但单片机只提供了三种状态输出，所以我们的人行横道显示必须进行电路的设计。我采用的是二极管隔离显示，采用13个二极管隔离，以完成目的。计算下二极管的压价，驱动提供为6V多的电压，减去二极管上的0.7V*2的压降，得到4.6V电压，足以让发光二极管亮了。人行横道人行走路显示为绿色灯显示，暂停为红色灯显示。见图2.3：图2.3人行横道原理图3、时间显示CD451
