单片机控制的交通灯系统设计与实现

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0 下载量 64 浏览量 更新于2024-06-17 收藏 2.54MB DOC 举报
该文档是关于基于单片机的交通灯系统设计的详细说明,主要涉及交通灯控制系统的实现过程和设计方案。 在这个基于单片机的交通灯控制系统中,主要包含以下几个关键知识点: 1. **单片机控制**:整个系统的核心是AT89C51单片机,它负责接收输入、处理数据并控制交通灯的状态。单片机通过执行预设的程序来管理交通灯的定时亮灭,保证交通流畅。 2. **定时器/定时芯片**:为了实现交通灯的定时切换,设计中需要利用单片机内部的定时器或者外部的定时芯片,以生成准确的时间信号。这些定时器按照预设的时间间隔触发交通灯状态的切换。 3. **硬件电路设计**:除了单片机,还需要设计相应的硬件电路,包括交通灯指示模块、显示模块和按键模块。交通灯指示模块连接到实际的交通灯设备,显示模块用于显示各路口的剩余时间,按键模块则允许用户设定工作模式。 4. **软件编程**:软件部分主要涉及单片机的编程,实现控制逻辑,包括定时器的配置、交通灯状态的切换以及与硬件接口的通信。编程语言可能是汇编或C语言,用于编写控制程序。 5. **项目进度规划**:设计过程分为多个阶段,从文献调研、开题报告、方案设计、硬件与软件开发到论文撰写和修改,每个阶段都有明确的时间安排。 6. **参考资料**:设计中参考了《智能交通灯控制系统》、《单片机原理及应用》和《单片机原理及接口技术》等书籍,为设计提供了理论基础和技术支持。 7. **系统功能**:除了基本的交通灯控制,系统还具备显示当前工作模式和各路口时间的功能,增强了操作的透明度和实用性。 8. **城市交通管理**:交通灯系统在城市交通中的重要性不言而喻,它可以有效维护交通秩序,减少拥堵,提高交通效率,促进城市经济的发展。 这个基于单片机的交通灯系统设计是一个结合硬件和软件的综合项目,涵盖了电子工程、计算机控制、交通管理等多个领域的知识,对于理解和掌握单片机控制系统有极大的实践价值。
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基于89C51的交通灯控制系统设计 目 录 摘 要 1 1.设计任务与要求 1 2.系统硬件设计 2 3.系统软件设计 5 4. Proteus软件仿真 6 5.设计心得 7 6.参考文献 7 附录 8 交通灯控制系统设计 摘 要 自从1858年英国人发明了原始的机械扳手交通灯之后,随后的一百多年里,交通灯改 变了交通路况,也在人们日常生活中占据了重要地位,随着人们社会活动日益增加,经 济发展,汽车数量急剧增加,城市道路日渐拥挤,交通灯更加显示出了它的功能,使得 交通得到有效管制,对于交通疏导,提高道路导通能力,减少交通事故有显著的效果。 近年来,随着科技的飞速发展,电子器件也随之广泛应用,其中单片机也不断深入人 民的生活当中。本模拟交通灯系统利用单片机AT89C51作为核心元件,实现了通过信号灯 对路面状况的智能控制。从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理 、急车强通等问题。系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便 等优点,有广泛的应用前景。 本模拟系统由单片机硬/软件系统,两位8段数码管和LED灯显示系统等组成,较好的 模拟了交通路面的控制。 关键词:交通灯 单片机 数码管 LED灯 1.设计任务与要求 东西、南北两干道交于十字路口,各干道有一组红、绿、黄三个指示灯,指挥车辆和 行人安全通行。东西方向为主干道,通行时间为40秒;南北方向为支干道,通行时间为 30秒。通行时间最后3秒,绿灯灭,黄灯闪烁,黄灯闪烁完毕变更通行车道。通行时间由 数字显示器显示,黄灯3秒闪烁不单另计时。 2.系统硬件设计 根据上面的功能要求,硬件系统主要有单片机模块、指示灯模块和倒计时显示模块。 各模块选择如下: (1)单片机模块 主控芯片采用AT89C51单片机,其管脚图如图1所示。 图1 AT89C51引脚图 AT89C51是AT89C5X系列单片机的典型产品,我们以这一代表性的机型进行系统的讲解 。AT89C51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。 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。 AT89C51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,可存放读写的数据,运算的中间结果或用户定义 的字型表。 AT89C51共有4096个8位掩膜ROM,用于存放用户程序,原始数据或表格。 AT89C51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。 AT89C51共有4组8位I/O口(P0、P1、P2或P3),用于对外部数据的传输。 AT89C51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。 AT89C51具备较完善的中断功能,有两个外中断、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。 AT89C51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 AT89C51单片机需外置振荡电容。 本设计中,使单片机运行在最小系统。 时钟电路由两个20nF的微调电容和一个晶振组成。AT89C51内部有一个用于构成振荡 器的高增益反相放大器,它的输入端为芯片引脚XTAL1,输出端为引脚XTAL2。这两个引 脚接石英晶体振荡器和微调电容,构成一个稳定的自激振荡器。本系统采用12Hz的振荡 器,机器周期为1us。复位操作有上电自动复位、按键电平复位和外部脉冲复位三种方式 。本设计采用按键电平复位。按键电平复位是通过复位端经电阻与电源接通实现,如下 图2所示。 图2 AT89C51最小系统 (2)指示灯模块 设计电路中每个路口的控制信号灯应有三个,即红灯、黄灯、绿灯各一个。因此,本 电路的设计中应用到红灯、黄灯、绿灯个四个。同一方向的两个路口的同一颜色指示灯 是同时亮灭,为简化电路,可让这两个灯接同一引脚。这样可用P1口控制所有的指示灯 。 为简化设计,信号灯不采用当个的发光二极管,而采用现用的交通灯组件。该组件及 其与单片机引脚的接法如下: " "东西方向 "南北方向 " "指示灯"红灯"绿灯"黄灯"红灯"绿灯"黄灯" "引脚 "P1.3"P1.4"P1.5"P0.0"P1.1"P1.2" 图3 指示灯及其接线引脚 (3)倒计时显示模块 由于黄灯3秒闪