基于AT89C51单片机的十字路口交通灯设计讲解

单片机原理及系统课程设计

专业：电气工程及其自动化

班级：电气1102

姓名： vfffff

学号：2011反反复复

指导教师：汤旻安

兰州交通大学自动化与电气工程学院

2014年 1月17 日

基于AT89C51单片机的十字路口交通灯设计

1 设计目的和方案

1.1设计目的

近年来随着科技的飞速发展，一个以微电子技术、计算机技术和通信技术为先导的信息革命正在蓬勃发展。计算机技术作为三者之一，怎样与实际应用更有效的结合并发挥其作用。单片机作为计算机技术的一个分支，正在不断的应用到实际生活中，同时带动传统控制检测的更新。在实时检测和自动控制的应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件使用，针对具体应用对象的特点,配以其它器件来加以完善。现代社会有越来越多的人开始有了自己的私家车，同时，便有了交通拥挤的问题，如何在车流量巨大的十字路口保证车辆畅行，交通灯便起到了巨大的作用。实际上，1858年，英国伦敦就有了最早的然煤气交通灯，至今，交通灯已经普及到世界各地，成为社会生活中不可或缺的装置。

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。

1.2设计方案

设计方案如表1所示。

表1设计方案

25s 5s 25s 5s

南北道红灯亮红灯亮绿灯亮黄灯亮.......

东西道绿灯亮黄灯亮红灯亮红灯亮.......

1.4设计任务

东西、南北两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三个指示灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。红灯的设计时间为30秒，绿灯及左转绿灯各为25秒。黄灯为闪烁5秒。

1.3时序图

本程序的时序图是基于visio画出的，基本图如图1所示。

30s

25s

5s

30s

25s

30s

5s

25s

红

绿

黄

东西方向

南北方向

红

绿

黄

图1时序图

2功能

该电子产品实现的功能：本系统除基本交通灯功能以外，还有倒计时等功能，较好的模拟了十字路口出现的状况。

具体功能如下：

（1）当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过；南北道为绿灯，

此道车辆通过，行人禁止通行。时间为30秒。

（2）黄灯闪烁5秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。 （3）当东西方向为绿灯，此道车辆通行；南北方向为红灯，南北道车辆禁止通过，

行人通行。时间为30秒。 东西方向车流大 通行时间长。

（4）这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆就能安全畅通的通行。

3硬件设施及简介

8051单片机一片，共阴极的七段数码管，两个双向晶闸管若干，电源若干，晶振电路，复位电路一个，LED 红黄绿灯各三个。导线若干。

复位电路：给单片机进行复位工作。 数码显示管两个：显示倒计时时间。

4 程序方框图

主程序流程图如图2所示。

图2 程序方框图

5 电路原理及说明

5.1总电路原理图

绘制出所做作品的原理图如图3所示。

图3电路原理图

5.2 电路原理说明

电路工作原理：如附图所示，刚开始，各灯均闪五秒，之后东西绿灯25s黄灯5s，南北方向红灯亮30s，倒计时结束，转向，南北方向绿灯25s，黄灯5s，东西方向红灯30s，依次循环。两个晶体管用来显示倒计时时间，12个不同颜色的LED灯显示各方向的红绿灯情况。使用51单片机作为芯片，一个复位电路。

LED 灯的显示原理:通过同名管脚上所加电平的高低来控制发光二极管是否点亮。七段数码管连接显示不同的数字如 SP，g,f,e,d,c,b,a 。

6系统仿真及实际调试

程序仿真是基于proteus软件的，仿真结果如图4所示

图4仿真结果

7总结

在进行过程中遇到的问题及解决方法：

通过这次课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。

在进行过程中，遇到很多困难与问题，例如程序不会写，仿真不出结果，结果不正确等问题，但是困难总是有办法解决的，通过查询网络，请教同学等方式，改编出了源程序，请教同学做出来了仿真结果。为以后的课设继续进行打好了基础。

作为一名电气专业的大三学生，我觉得做单片机课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的大学时间里，我们大多数接触的是专业课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力？如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢？我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台。

我认为这个收获应该说是相当大的。觉得课程设计反映的是一个从理论到实际应用的过程，但是更远一点可以联系到以后毕业之后从学校转到踏上社会的

一个过程。

参考文献

[1] 余锡存单片机原理及接口技术[M] 西安：西安电子科技大学出版社,2000.7

附录

程序如下

#include

#define uchar unsigned char//宏定义uchar

#define uint unsigned int//宏定义uint

sbit RED_DONGXI = P1^0;//南北方向红灯亮

sbit YELLOW_DONGXI = P1^1;//南北方向黄灯亮

sbit RED_NANBEI = P1^3;//东西方向红灯亮

sbit GREEN_DONGXI = P1^2;//南北方向绿灯亮

sbit YELLOW_NANBEI = P1^4;//东西方向黄灯亮

sbit GREEN_NANBEI = P1^5;//东西方向绿灯亮

sbit DXweixuan1 = P1^6;//南北方向数码管位选1

sbit DXweixuan2 = P1^7;//南北方向数码管位选2

sbit NBweixuan1 = P3^0;//东西方向数码管位选1

sbit NBweixuan2 = P3^1;//东西方向数码管位选2

sbit L1=P3^5;

sbit L2=P3^6;

sbit L3=P3^7; //数码管显示位月、日、时、分选控制端

uint aa, bai,shi,ge,bb;

uint shi1,ge1,shi2,ge2,minute=00,hour=07,day=20,month=11;//月日时分初始值设定

uint month1,month2,day1,day2,hour1,hour2,minute1,minute2;//定义变量

/*数码管显示0-9*/

uint code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

uint code table1[]={0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6};

/*子函数声明*/

void delay(uint z);

void delay0(uint z);

void init(uint a);

void display(uint shi1,uint ge1,uint shi2,uint ge2);

void xtimer0();

void init1();

void init2();

void init3();

void init4();

void init5();

void init6();

void display1();

/*********************************************************

主函数

*********************************************************/ void main()

{

P0=0xFF;

P1=0xFF;

P2=0x00;

P3=0xFF;

EA=1; //打开外部中断

EX0=1; //允许外部中断0中断

IT0=0;

EX1=1; //允许外部中断1中断

IT1=0; //INT0为沿触发方式

init1(); //第1个位状态

while(1)

{

init2(); //第2个状态

init3(); //第3个状态

init4(); //第4个状态

init5(); //第5个状态

}

}

void init1()//预备状态东、西、南、北方向均亮红灯3S

{

uint temp;

temp=3; //变量赋初值

TMOD=0x01; //定时器0工作于方式1

TH0=(65535-50000)/256;

TL0=(65535-50000)%256; //定时器赋初值

EA=1; //开外部中断

ET0=1; //开定时中断

TR0=1; //开定时器0

while(1)

{

RED_DONGXI=0;

RED_NANBEI=0;

GREEN_DONGXI=1;

GREEN_NANBEI=1;

YELLOW_DONGXI=1;

YELLOW_NANBEI=1;

if(aa==20) //定时20*50MS=1S

{

aa=0; //定时完成一次后清0

temp--; //变量自减

}

shi1=shi2=temp/10; //显示十位

ge1=ge2=temp%10; //显示个位

if(temp==0)

{

temp=5; //变量赋值为5

break;

}

display(ge1,shi1,ge2,shi2); //显示红绿灯显示剩余时间}

}

void init2() //第二个状态：东西亮红灯30S~5S、南北亮绿灯25~0S; {

uint temp;

temp=26; //变量赋初值

TMOD=0x01; //定时器0工作于方式1

TH0=(65535-50000)/256;

TL0=(65535-50000)%256; //定时器赋初值

EA=1; //开外部中断

ET0=1; //开定时中断

TR0=1; //开定时器0

while(1)

{

RED_DONGXI=1;

RED_NANBEI=0;

GREEN_DONGXI=0;

GREEN_NANBEI=1;

YELLOW_DONGXI=1;

YELLOW_NANBEI=1;

if(aa==20) //定时20*50MS=1S

{

aa=0; //定时完成一次后清0

temp--; //变量自增

shi1=(temp+5)/10; //显示十位

ge1=(temp+5)%10; //显示个位

shi2=temp/10;

ge2=temp%10;

if(temp==0) //定时25S

{

temp=26; //变量清0

break;

}

}

display(ge1,shi1,ge2,shi2);

}

}

void init3() //第三个状态：南北绿灯变为黄灯闪5s、东西方向亮红灯5S {

uint temp;

temp=6; //变量赋初值

TMOD=0x01; //定时器0工作于方式1

TH0=(65535-50000)/256;

TL0=(65535-50000)%256; //定时器赋初值

EA=1; //开外部中断

ET0=1; //开定时中断

TR0=1; //开定时器0

while(1)

{

RED_NANBEI=0;

GREEN_DONGXI=1;

if(aa==20) //定时20*50MS=1S

{

aa=0; //定时完成一次后清0

temp--; //变量自增

YELLOW_DONGXI=~YELLOW_DONGXI;

shi1=temp/10;

shi2=shi1; //显示十位

ge1=temp%10;

ge2=ge1; //显示个位

}

if(temp==0) //定时5S

{

temp=6; //变量赋值

break;

}

display(ge1,shi1,ge2,shi2);

}

}

void init4()//第四个状态：东西亮绿灯25~0S，南北方向亮红灯30~5S；{

uint temp;

temp=26; //变量赋初值

TMOD=0x01; //定时器0工作于方式1

TH0=(65535-50000)/256;

TL0=(65535-50000)%256; //定时器赋初值

EA=1; //开外部中断

ET0=1; //开定时中断

TR0=1; //开定时器0

while(1)

{

RED_DONGXI=0;

RED_NANBEI=1;

YELLOW_DONGXI=1;

GREEN_NANBEI=0;

if(aa==20) //定时20*50MS=1S

{

aa=0; //定时完成一次后清0

temp--; //变量自增

shi1=temp/10;

shi2=(temp+5)/10; //显示十位

ge1=temp%10;

ge2=(temp+5)%10; //显示个位

if(temp==0) //定时25S

{

temp=26; //变量清0

break;

}

}

display(ge1,shi1,ge2,shi2);

}

}

void init5()//第五个状态：东西闪黄灯5~0s、南北红灯5S {

uint temp;

temp=6; //变量赋初值

TMOD=0x01; //定时器0工作于方式1 TH0=(65535-50000)/256;

TL0=(65535-50000)%256; //定时器赋初值

EA=1; //开外部中断

ET0=1; //开定时中断

TR0=1; //开定时器0

while(1)

{

RED_NANBEI=1;

RED_DONGXI=0;

GREEN_DONGXI=1;

GREEN_NANBEI=1;

if(aa==20) //定时20*50MS=1S

{

aa=0; //定时完成一次后清0

temp--; //变量自增

YELLOW_NANBEI=~YELLOW_NANBEI;

shi1=temp/10;

shi2=shi2; //显示十位

ge1=temp%10;

ge2=ge1; //显示个位

if(temp==0) //定时100S

{

temp=6; //变量清0

break;

}

}

display(ge1,shi1,ge2,shi2);

}

}

void display(uint shi1,uint ge1,uint shi2,uint ge2) {

DXweixuan1=0;

DXweixuan2=1;

NBweixuan1=1;

NBweixuan2=1;

P0=table[ge1]; //显示十位

delay0(5);

DXweixuan1=1;

DXweixuan2=0;

NBweixuan1=1;

NBweixuan2=1;

P0=table[shi1]; //显示个位

delay0(5);

DXweixuan1=1;

DXweixuan2=1;

NBweixuan1=0;

NBweixuan2=1;

P0=table[ge2]; //显十位

delay0(5);

DXweixuan1=1;

DXweixuan2=1;

NBweixuan1=1;

NBweixuan2=0;

P0=table[shi2]; //显示个位

delay0(5);

}

void xint0() interrupt 0 //外部中断0 {

RED_NANBEI=0;

RED_DONGXI=0;

GREEN_NANBEI=1;

GREEN_DONGXI=1;

YELLOW_NANBEI=1;

YELLOW_DONGXI=1;

P0=0x00;

NBweixuan1=0;

NBweixuan2=0;

DXweixuan1=0;

DXweixuan2=0;

display1();

return ;

}

void xint1() interrupt 2 //外部中断1 {

RED_NANBEI=1;

RED_DONGXI=1;

GREEN_NANBEI=0;

GREEN_DONGXI=0;

YELLOW_NANBEI=1;

YELLOW_DONGXI=1;

P0=0x00;

NBweixuan1=0;

NBweixuan2=0;

DXweixuan1=0;

DXweixuan2=0;

return ;

}

/*定时中断子函数*/

void xtimer0() interrupt 1 {

TH0=(65535-50000)/256;

TL0=(65535-50000)%256;

aa++;

}

/*延时子函数*/

void delay0(uint z)

{uint i,j;

for(i=0;i

for(j=0;j<110;j++);

}

void delay(unsigned int j)

{

unsigned char k;

unsigned int i;

for(;j>0;j--)

{

for(i=1250;i>0;i--)

{

for(k=180;k>0;k--);

}

}

}