51单片机交通灯系统设计.doc

计算机控制系统课程设计 题目： 单片机交通信号灯控制系统设计 学 院: 信息科学与工程学院 专 业: 自动化 学 号: 学生姓名: 指导教师: 日 期: 单片机交通信号灯控制系统设计 一、设计目的与意义 1、通过用51单片机控制交通灯的课程设计，熟练51单片机的编程方法。 2、通过本课程的设计，进一步掌握I/O接口设计和常用程序设计技术，掌握单片机控制系统的设计的一般方法，能根据系统设计要求，完成应用系统的硬件和软件设计。 3、通过本课程设计将理论用于实践，提高动手能力。 二、设计内容和要求 交通灯控制系统控制东西、南北两个方向信号灯，每个方向设置两组红绿灯，红灯禁止通行，绿灯允许通行。每个方向的通行时间各由两位LED数码显示，通行时间可设置，绿灯向红灯转换前绿灯闪烁三次共3秒钟，红灯向绿灯过渡时不闪烁。 系统上电时的初始状态为东西、南北两个方向均为红灯，持续2秒后为东西方向绿灯，南北方向红灯，之后以定时方式控制两个方向的汽车轮流通行。 三、常见交通信号灯系统概述： 交通信号灯是交通信号中的重要组成部分，是道路交通的基本语言。交通信号灯由红灯（表示禁止通行）、绿灯（表示允许通行）、黄灯（表示警示）组成。绿灯信号是准许通行信号。按《交通安全法实施条例》规定：绿灯亮时，准许车辆、行人通行，但转弯的车辆不准妨碍被放行的直行车辆和行人通行。　　红灯信号是绝对禁止通行信号。红灯亮时，禁止车辆通行。右转弯车辆在不妨碍被放行的车辆和行人通行的情况下，可以通行。红灯信号是带有强制意义的禁行信号，遇此信号时，被禁行车辆须停在停止线以外，被禁行的行人须在人行道边等候放行；机动车等候放行时，不准熄火，不准开车门，各种车辆驾驶员不准离开车辆；自行车左转弯不准推车从路口外边绕行，直行不准用右转弯方法绕行。 黄灯亮时，已越过停止线的车辆，可以继续通行。黄灯信号的含义介于绿灯信号和红灯信号之间，既有不准通行的一面，又有准许通行的一面。黄灯亮时，警告驾驶人和行人通行时间已经结束，马上就要转换为红灯，应将车停在停止线后面，行人也不要进入人行横道。但车辆如因距离过近不便停车而越过停止线时，可以继续通行。已在人行横道内的行人要视来车情况，或尽快通过，或原地不动，或退回原处。32个I/O口,2个定时器,5个中断源,4 KB 的片上ROM,128 Bytes 的片上 RAM。作为信号灯的控制器,其资源已经足够。其资源分配如下： 2、使用4对红绿LED灯作为4个方向的信号灯，每个LED接一个1k的限流电阻，共阳极接法。通过单片机的P0口控制LED的状态。由于南北方向（东西方向）的两组显示灯信号状态相同，所以将其并联。 3、使用4对8位的数码管作为时间显示设备，每个方向一对，可以显示0~99s的倒计时时间。使用单片机的P2口作为数码管的段码输出端，P1口作为数码管的位选端。整个数码管使用动态显示技术驱动。由于南北方向（东西方向）的两组数码管信号状态相同，所以将其并联。 4、为了实现时间的可控，使用两个按键作为输入设备，一个为时间加1秒，另一个为时间减1秒。使用机械开关时，容易产生抖动，这个可以在软件上消除，但是为了减轻编程的复杂度，可在其两端并联一个0.1uf的电容进行硬件消抖。按键的输入端为P3口。 5、整个系统的电源使用线性电源AMS1117-5.0，其驱动电流可达1A，为了使电源的输出更为稳定，可在其输出端并联几个电容。 五、原理图设计 最小系统原理图： 51单片机的最小系统包括时钟电路和复位电路，51单片机为高电平复位，若不需要复位电路，可以将复位端直接接地。单片机晶振需要接两个20pf左右的电容到地，电容过大会导致单片机晶振不起振。如图： 交通灯电路图： 每个方向有红灯、绿灯两个信号灯，信号灯为共阳极接法，每个灯接一个1k的限流电阻，如图： 倒计时显示电路： 每个方向有两个8位数码管，显示时间范围为0~99s，段码使用P2口输出,使能端使用P1口输出，如图： 按键电路： 将按键的一端接到P3口，另一端接地，若按键按下，会将单片机的IO口拉低，单片机会检测到这个状态，从而实现对时间的调节。 电源电路： 为了保证AMS1117-5.0的稳压效果，要使输入电压在6.5V以上。为了减小输入电压波动对芯片的干扰，可在在AMS1117-5.0的输入及输出端并联10uf、0.1uf两个电容，大电容用来储能，小电容用来滤波。 整个系统的电路图： 六、软件设计方案 为了使倒计时更为准确，使用定时器作为倒计时的基准时间，系统使用12M的晶振，定时器设置为5ms中断一次。 设置开机初始化状态，信号灯全部为红灯，等待2秒后，东