51单片机红绿灯课程设计.pdf

1 电源提供方案 为使模块稳定工作，须有可靠电源。因此考虑了两种电源方案： 方 案一：采用独立的稳压电源。此方案的优点是稳定可靠，且有各种成 熟 电路可供选用；缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂， 且可能影响电路电平。 方案二：采用单片机控制模块提供电源。 改方案的优点是系统简明扼 要，节约成本；缺点是输出功率不高。 综上所述，选择方案二。 2 显示界面方案 该系统要求完成倒计时功能。基于上述原因，我考虑了二种方案： 方案一：采用数码管显示。这种方案只显示有限的符号和数码字符， 简单，方便。 方案二：采用点阵式 LED显示。这种方案虽然功能强 大，并可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等，但实现复杂，成 本较高。 综上所述，选择方案一。 3 输入方案： 设计要求系统能调节灯亮时间， 并可处理紧急情况， 我研究了两种方 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 I/O 口线上接上按键开关。 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。 综上所述，选择方案二。 3.1 单片机交通控制系统的通行方案设计 设在十字路口，分为东西向和南北向， 在任一时刻只有一个方向通行， 另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方 向对换。其具体状态如下图所示。说明：黑色表示亮，白色表示灭。 交通状态从状态 1 开始变换，直至状态 6 然后循环至状态 1，周而复 始，即如图 2.1 所示： 图 1 交通状态 本系统采用 MSC-51系列单片机 AT89C51作为中心器件来设计交通灯 控制器。 实现以下功能： 初始东西绿灯亮，南北红灯亮，东西路口车通行，时隔 24s，黄灯 闪烁 6 次。之后，南北绿灯亮，东西红灯亮，方向开始通车，时隔 24s，南北黄灯闪烁 6 次，然后又切换成东西方向通车，如此重复。 当发生交通意外 (中断产生 )时，全部亮红灯，进行交通事故的处理。 当事故处理完毕（再次按中断键），重新按上述方式工作。 当南北路口的流量大时，可以增加南北路口亮绿灯的时间，当东 西路口的流量大时， 可以增加东西路口亮绿灯的时间， 结束后调回正 常状态。 下面我们可以用图表表示灯状态和行止状态的关系如下 东西南北四个路口均有红绿黄 3 灯和数码显示管 2 个，在任一个路口， 遇红灯禁止通行， 转绿灯允许通行，之后黄灯亮警告行止状态将变换。 状态及红绿灯状态如表 1 所示。说明： 0 表示灭， 1 表示亮。 3.3 单片机智能交通灯控制系统的基本构成及原理 单片机设计智能交通灯控制系统， 可用单片机直接控制交通信号灯的 状态变化，实现倒计时、紧急情况处理与时间调整等功能。 据此，本设计系统以单片机为控制核心，连接成最小系统，由按键设 置模块产生输入，信号灯状态模块、 LED倒计时模块接受输出。系统 的总体框图如上所示。 单片机上电后，系统进入正常工作状态，执行交通灯状态显示控制， 同时将时间数据倒计时输入到 LED数码管上实时显示。 在此过程中随 时通过键盘调用急停按键和时间调节中断。 交通灯系统硬件设计 此设计采用的是 AT89C51单片机为内部控制芯片