单片机课程设计交通灯设计(23页).doc

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1、-课程设计（论文）任务书学 院： 电气工程学院 题 目： 基于单片机的 交通灯控制 起 止 时 间2016年8月20日至2016年9月9日 学 生 姓 名： abc 专 业 班 级： 本13电力05班 指 导 教 师： ABC 系 主 任： ABC 院 长： ABC 2016 年8月20日论文 (设计) 内容及要求：一、课程设计（论文）原始依据本课题采用单片机设计一个交通控制灯系统，实现交通灯控制系统的基本功能，通过按键调整主次干道的通行时间。通过这个具体控制系统的设计，掌握微机控制系统设计的一般方法和处理问题的思路，特别是一些常用的技术手段，在实践教学环节中，积累设计经验，开拓思维空间，全面

2、提高个人的综合能力。二、课程设计（论文）主要内容1) 绘制交通灯控制系统的系统框图，确定设计方案。2) 了解电路所需芯片的功能、参数和工作原理。3) 采用protel完成交通灯控制系统的原理图绘制。4) 采用C语言完成软件设计。5) 采用软件完成编译、仿真、下载.6) 完成交通灯控制系统的硬件设计方案.7) 调试并实现交通灯控制系统的功能.三、课程设计（论文）基本要求1) 用二极管显示红、绿、黄灯；2) 用数码管显示十字路口两个方向的剩余时间；3) 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；4) 封面5) 用按键设置两个方向的通行时间（绿灯点亮时间）和暂缓黄灯通行时间（

3、黄灯点亮的时间）。四、课程设计（论文）进度安排第1周：材料准备与借阅，了解设计思路。第2周：设计要求说明及课题内容辅导，完成图纸初稿。第3周：进行设计，完成说明书初稿。第4周：检查，了解设计完成情况。第5周：参与答辩与综合成绩评定。五、主要参考文献1何立民.单片机应用系统设计M.北京:北京航空航天大学出版社,1990:34-35.2徐惠民，安德宁.单片微型计算机原理接口及应用M.北京:北京邮电大学出版社,2000:126-129.3付晓光.单片机原理与应用技术M.北京:清华大学出版社,2004:138-141.4李维祥.MCS-51单片机原理与应用M.天津:天津大学出版社,2002:55-56

4、.5李广弟,朱月秀,王秀山.单片机基础M.北京:北京航空航天大学出版社,2001:44-47.6沙占友,葛家怡,马洪涛.集成化智能传感器原理与应用J.北京:电子工业出版社,2004:74-81.7张伟.单片机原理及应用M.北京:机械工业出版社,2002:174-180.8李玉峰,倪虹霞.MCS-51系列单片机原理与接口技术M.北京:人民邮电出版社,2004:128-129.9李勋,刘源.单片机实用教程M.北京:北京航空航天大学出版社,2006:11-12.10陈光东.单片微型计算机原理与接口技术.武汉:华中理工大学出版社,1999:64-71.11李朝青.单片机原理与接口技术M.北京:北京航空

5、航天大学出版社,2005.5.12楼然苗等.51系列单片机设计实例M.北京.北京航空航天出版社,2003.3.13何立民.单片机高级教程M.北京.北京航空航天大学出版社,2001.14赵晓安.MCS-51单片机原理及应用M.天津.天津大学出版社.2001.3.15肖洪兵.跟我学用单片机M.北京.北京航空航天大学出版社,2002.8.16夏继强.单片机实验与实践教程M.北京.北京航空航天大学出版社,2001.17于凤明.单片机原理及接口技术M.北京.中国轻工业出版社,1998.18阎石.数字电子技术基础M.北京.高等教育出版社,2005. 指导老师： （ ） 年 月 日摘要当今，红绿灯安装在各个

6、道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，1914年始安装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。1918

7、年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。信号灯的出现，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。1968年，联合国道路交通和道路标志信号协定对各种信号灯的含义作了规定。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某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地

8、正在路口内行驶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不能安全停车时可以进入交叉路口。随着经济的发展，交通运输中出现了一些传统方法难以解决的问题。道路拥挤现象日趋严重，造成的经济损失越来越大，并一直保持大比例的增长。现在交通系统已不能满足经济发展的需求。由于生活水平的提高，人们对交通运输的全性及服务水平提出了更高的要求。在交通中管理引入单片机交通灯控制代替交管人员在交叉路口服务，有助于提高交通运输的安全性、提高交通管理的服务质量。并在一定程度上尽可能的降低由道路拥挤造成的

9、经济损失，同时也减小了工作人员的劳动强度。 中国车辆数量不断增加，交通控制在未来的交通管理中起着越来越重要的作用。智能交通灯的管理比重修一条马路无论在经济、交通运行速率上都有很好的效益、更加节约资源。使交管人员有更多的精力投入到管理整个城市交通控制，带来更大的经济和社会效益,为创造美好的城市交通形象发挥更多的作用。 关键词：单片机闯红灯检测车流量abstractToday, the traffic lights installed in each crossing, vehicle to ease the traffic has become the most common and most

10、effective means. But the technology has already appeared in nineteenth Century.In 1858, the main street in London to install a gas-fired light red, blue and white mechanical wrench style lights, for directing traffic carriage. This is the worlds first traffic signal lights. In 1868, British Mechanic

11、al Engineer Nait in the London District of Westminster square in front of the parliament building, installed the worlds first gas lights. It consists of red and green with two rotary Square Glass Lantern, red means stop, Green said that. In January 2, 1869, the gas explosion, so that the police were

12、 injured, was canceled.Electric start traffic lights appear in the United States, the red and green traffic lights from yellow circular optical components, a tower installation began in 1914 in New York City, the 5 Avenue. Red light means stop, the green light indicates passage.In 1918, there was a

13、control of traffic lights and infrared lights. With the control of traffic lights, a pressure detector is an underground, a vehicle near the red light turns green; the other is using a megaphone to start the red lights, the driver in the red press the horn, makes the light changes from red to green.

14、 Infrared traffic lights when pedestrians on the road to the pressure sensitive, it can be aware that someone is going to cross the road. Infrared beam can put the red light of the red light for a period of time, delay the release of the car, so as to avoid traffic accidents.The emergence of the sig

15、nal light, so that traffic can be effectively controlled, to ease traffic flow, improve the capacity of road traffic, reduce traffic accidents have obvious effect. In 1968, the United Nations road traffic and road signs signal agreement on the meaning of a variety of signal lights are provided. Gree

16、n light is the traffic signal, in the face of the green light of the vehicle can be straight, left and right turn, unless another sign prohibits a certain kind of. Left and right turn vehicles must be allowed to legally cross the road in the intersection of vehicles and pedestrians crossing the road

17、 pedestrian priority. Red light is a no line signal, in the face of the red light of the vehicle must be at the intersection of the parking lot after the car park. Yellow light is a warning signal, in the face of yellow lights of the vehicle can not cross the parking line, but the vehicle is very cl

18、ose to the parking line and can not safely stop when you can enter the intersection.With the development of economy, there are some problems which are difficult to be solved by the traditional methods. Road congestion is becoming more and more serious, resulting in the increasing economic losses, an

19、d has maintained a large proportion of growth. Nowadays transportation system can not meet the needs of economic development. Due to the improvement of living standards, people areThe whole and service level put forward higher requirements. The management of the introduction of single chip control t

20、raffic lights instead of traffic services at the intersection in the traffic, help to improve traffic safety, improve traffic management service quality. And to a certain extent, as much as possible to reduce the economic losses caused by road congestion, but also reduces the labor intensity of the

21、staff.With the increasing number of vehicles in China, traffic control plays an increasingly important role in the traffic management in the future. Intelligent traffic lights management than the rehabilitation of a road no matter in economy, traffic operation rate has a very good efficiency, more c

22、onservation of resources. The traffic management personnel have paid more attention to the management of the whole city traffic control, bring greater economic and social benefits, play a greater role to create a better image of city traffic.Key words: single chip running red light detection traffic

23、 flow 目录一、设计目的 9二、设计任务和要求 9三、设计原理分析 9四、硬件资源及其分配 10五硬件图 13六、程序框图 14七、程序 15:八、调试运行 20九、仿真截图 20十、参考文献 22十一、设计心得体会 23一、设计目的1、通过单片机课程设计，熟练掌握汇编语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高我们的动脑和动手的能力。2、通过交通信号灯控制系统的设计，掌握定时/计数器及中断的使用方法，和简单程序的编写，最终提高我们的逻辑抽象能力。二、设计任务和要求任务：设计一个能够控制十二盏交通信号灯的模拟系统要求：利用单片机的定时器定时，令十字路口的红绿灯交替点亮和熄灭，并用LED灯显示

24、倒计时间。1、东西绿灯亮，南北红灯亮 2、黄灯亮 3、东西红灯亮，南北绿灯亮 三、设计原理分析人行道人行道人行道 人行道 1、首先了解实际交通灯的变化情况和规律。假设一个十字路口如上图所以，为东南西北走向。初始状态0：为东西绿灯亮，南北红灯亮；然后转状态1：东西绿灯亮黄灯亮，南北红灯亮黄灯亮；过后转状态2：东西红灯亮，南北绿灯亮；再转状态3：东西红灯亮黄灯亮，南北绿灯亮黄灯亮。一段时间后，又循环至状态0。中间可通过中断按钮产生中断，跳入中断程序执行中断。列出交通信号灯的状态表如下：（其中，1代表灯亮，0代表灯灭）状态北西南东绿黄红绿黄红绿黄红绿黄红00011000011001011110011

25、110210000110000131100111100112、对于交通信号灯来说，应该有东西南北共四组灯，但由于同一道上的两组的信号灯的显示情况是相同的，所以只要用两组就行了，因此，采用单片机内部的I/O口上的P1口中的6个引脚即可来控制6个信号灯。3、通过编写程序，实现对发光二极管的控制，来模拟交通信号灯的管理。每延时一段时间，灯的显示情况都会按交通灯的显示规律进行状态转换。4、通过延时时间送显，可以在原有的交通信号灯系统的基础上，增添其倒计时间的显示功能，实现其功能的扩展。5通过脉冲中断编写中断程序，可实现中断。四、硬件资源及其分配主要用到的硬件：P1口、P3口、LED数码管、LED发光二

26、级管、定时器T0硬件分配：1、P1口：做为输出口，与发光二极管相连接，其状态及对应的十六进制值如下： 方向状态无南 北东 西十六进制值说 明P1.7 P1.6P1.5 P1.4 P1.3P1.2 P1.1 P1.000010000122H东西绿南北红10011001133H东西绿黄全亮2000011000CH东西红南北绿3000111101EH东西红黄全亮2、P3口中的P3.0(RXD)和P3.1(TXD)作特殊用途,数据(倒计时时间)从RXD端输入,TXD端输出。3、LED发光二极管用来显示灯亮情况。4、定时/计数器T0用来产生1秒的定时5Led显示器十位与p0相连接，个位与p2连接用来显示

27、时间，下面是LED显示接口及原理。1 LED是发光二极管的英文缩写，LED显示器是由发光二极管构成的，它在单片机中的应用非常普遍。通常所说的LED显示器由7个发光二极管组成，其排列形状如图所示。此外，显示器中还有一个圆点型发光二极管以dp表示，用于小数点表示。通过七个发光二极管亮暗的不同组合，可以显示多种数字、字母以及其它符号。LED显示中的发光二极管共有两种连接方法:2 共阳极接法：把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。使用时公共阳极接+5V。这样阴极端输入低电平的段发光二极管就导通点亮，而输入高电平的则不亮。3共阴极接法：把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极。使用时公共阴极接地。这样阳

28、极端输入高电平的段发光二极管就导通点亮，而输入低电平的则不亮。4 控制数码管驱动级的控制电路有静态式和动态式两类：5 静态驱动：它是指每个数码管都要用一个译码器译码驱动。6动态驱动：它是所的数码管使用一个专门的译码驱动器，使各位数码管逐个轮流显示，它的扫描速度极快，因此显示效果与静态驱动相同。7采用动态数码管显示，可以大幅度地降低硬件成本和电源的功耗，因为某一时刻只有一个数码管工作，就是所谓的分时显示，显示所需要的硬件电路可分时复用。 共阴极 共阳极 符号与引脚 如表1为共阳极与共阴极的代码表表1 十六进制数字形代码表字型共阳极代码共阴极代码字型共阳极代码共阴极代码0C0H3FH990H6FH

29、1F9H06HA88H77H2A4H5BHB83H7CH3B0H4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF8EH71H7F8H07H灭FFH00H880H7FH五硬件图六、程序框图1、主程序框图2. 中断服务程序框图设置中断返回地址中断响应返回七、程序#include#define port1 P0#define port2 P2sbit green1=P10;sbit red1=P11;sbit yellow1=P12;sbit green2=P13;sbit red2=P14;sbit yellow2=P15;unsigned char f

30、lag=0;unsigned char mun=30;unsigned char code tab=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07, 0x7 F,0x6F;void init_timer0(void)TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;ET0=1;EA=1;TR0=1;void display(unsigned char x)unsigned char m,n;m=x/10;n=x%10;port1=tabm;port2=tabn;void init(void)P1=0x00

31、;init_timer0();void main()init();while(1) dodisplay(mun);green1=1;red1=0;green2=0;red2=1;while(mun!=3);doif(mun=3)yellow1=1;yellow2=1; display(mun);while(mun!=0);if(mun=0)mun=30;yellow1=0;yellow2=0; dodisplay(mun);green1=0;red1=1;green2=1;red2=0;while(mun!=3);doif(mun=3)yellow1=1;yellow2=1; ;display

32、(mun);while(mun!=0);if(mun=0)mun=30;yellow1=0;yellow2=0;void timer(void) interrupt 1 using 1TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;flag+;if(flag=20)flag=0;mun-;:八、调试运行1、接硬件图接线，为了确保东西南北红黄绿灯能够对应显示，实验时，对P1口的接线做了调整。即，P1.0接绿灯,P1.1接黄灯,P1.2接红灯,P1.3接绿灯,P1.4接黄灯,P1.5接L3红灯2、从0100H单元开始连续运行，观察六个LED灯是否与交通显示情

33、况对应，如果有偏差，则单步运行或断点运行，进行调试，直至满足设计要求。3、调试完灯的显示后，从0100H开始连续运行，观察数码管显示的是否正常，如果不正常，则运用单步运行或断点运行进行分析和调试，直至满足要求。4、整体运行，观察灯显示和时间显示是否都符合要求，如果不符合，则再调试。直至满足要求。九、仿真截图十、主要参考文献1何立民.单片机应用系统设计M.北京:北京航空航天大学出版社,1990:34-35.2徐惠民，安德宁.单片微型计算机原理接口及应用M.北京:北京邮电大学出版社,2000:126-129.3付晓光.单片机原理与应用技术M.北京:清华大学出版社,2004:138-141.4李维祥

34、.MCS-51单片机原理与应用M.天津:天津大学出版社,2002:55-56.5李广弟,朱月秀,王秀山.单片机基础M.北京:北京航空航天大学出版社,2001:44-47.6沙占友,葛家怡,马洪涛.集成化智能传感器原理与应用J.北京:电子工业出版社,2004:74-81.7张伟.单片机原理及应用M.北京:机械工业出版社,2002:174-180.8李玉峰,倪虹霞.MCS-51系列单片机原理与接口技术M.北京:人民邮电出版社,2004:128-129.9李勋,刘源.单片机实用教程M.北京:北京航空航天大学出版社,2006:11-12.10陈光东.单片微型计算机原理与接口技术.武汉:华中理工大学出版

35、社,1999:64-71.11李朝青.单片机原理与接口技术M.北京:北京航空航天大学出版社,2005.5.12楼然苗等.51系列单片机设计实例M.北京.北京航空航天出版社,2003.3.13何立民.单片机高级教程M.北京.北京航空航天大学出版社,2001.14赵晓安.MCS-51单片机原理及应用M.天津.天津大学出版社.2001.3.15肖洪兵.跟我学用单片机M.北京.北京航空航天大学出版社,2002.8.16夏继强.单片机实验与实践教程M.北京.北京航空航天大学出版社,2001.17于凤明.单片机原理及接口技术M.北京.中国轻工业出版社,1998.18阎石.数字电子技术基础M.北京.高等教育

36、出版社,2005.十、设计心得体会两周的单片机课程设计很快就结束了，在课程设计的这段时间里，我不仅学到了许多新的知识，而且加深了我对以前学习的理论知识的掌握。以前我们学的东西仅限于课本，对实实在在的应用还比较模糊，这次课程设计有利于同学们学习目的的明确性和主动性。通过这次课程设计，我们知道了哪些东西是应该确实掌握的，在学校里，没有实实在在的实习，我们总以为学的东西没太多用，当我们在课程设计过程中了解到我们学的东西是如此重要时，我们学习的积极性有了，目的性提高了。通过单片机课程设计，我不仅加深了对单片机理论的理解，将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战

37、胜自己，超越自己。创新，是要我们学会将理论很好地联系实际，并不断地去开动自己的大脑，从为人类造福的意愿出发，做自己力所能及的，别人却没想到的事。使之不断地战胜别人，超越前人。同时，更重要的是，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻易言弃。设计过程，也好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，也许这就是在对我们提出了挑战，勇敢过，也战胜了，胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。这个设计过程中，我们遇到过许多次失败的考验，就比如，自己对实际生活中的交通秩序的不了解给整个设计带来的困扰，真想要就此罢休，然而，就在想要放弃的那一刻，我们明白了，原来结果并不那么重要，我们更应该注重的是这一整个过程。于是，我们坚持了下来。当然最终，这个设计很成功，主要体现在，这一整个系统，几乎没有课本以外的参考书，程序由我们自己独立完成，制作的交通灯控制系统程序简单易读，结构清楚，最重要的是成本低。在设计一个系统，除了达到所要求的性能指标以外，成本也是很重要的一个指标。成本的高低也决定了产品的适用性。 在这次单片机课程设计中，我主要负责软件编写和仿真的调试，在这次课程设计中，让我懂得了团队协作重要，在一个工程中一个团队精神是必不可少，在这里我要感谢老师对我们指导和我们团队的另外三个同学帮助。-第 23 页-