51单片机控制的交通灯设计
引言 2
本课程设计完成后的综合利用单片机技术和应用程序学习知识完成一个单片机应用系统设计和实现了在实验室里。课程设计的主要任务是通过解决一两个实际问题,巩固和深化“单片机技术及应用”课程的理论知识和实验能力,基本掌握一般单片机应用电路的设计方法来提高电子电路设计和实验能力,深化的理解单片机的硬件和软件知识,获得初步应用经验,为未来的工作奠定基础。
在现代,交通灯安装在连接不同的道路来缓解交通的汽车已经成为最普遍的和最有效的手段。在19世纪早期,这种技术出现,交通信号灯的出现,使算法能有效地控制交通,缓解交通流和改善道路容量,减少交通事故有明显的影响。通过这个设计研究,我单片结构和功能有一个初步的理解和知识。单片机在交通控制发挥了关键作用,主微控制器工作也基本了解交通灯的操作原理。作为一名学生,为了更好地理解单片机的结构和功能,为了进一步加强自己的实践能力,我设计了以下一款红绿灯。
一、工程简介
(一）概述
本设计是交通灯的控制实验，必须要先了解实际交通灯的变化规律。假设一个路口为东西南北走向，即十字路口，初始状态零为东西南北灯都熄灭。然后转状态一东西绿灯通车，南北为红灯。过段时间转状态二，东西绿灯闪几次转黄灯，延时几秒，南北仍为红灯。再转状态三南北绿灯通车，东西红灯。过段时间转状态四南北绿灯闪几次转黄灯，延时几秒，东西仍为红灯。最后循环至状态一。交通信号灯模拟控制系统设计利用单片机的定时器定时，控制十字路口红绿灯交替点亮和熄灭，并且用LED数码管显示时间，但由于时间及水平的不足，在此实验中不显示。用十二个发光二极管代替交通灯进行实验设计。
这次课题设计的意义在于通过具体的控制系统的设计，掌握单片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。使我们能在实践教学环 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
境中累积设计经验，开拓思维空间，全面提高个人的综合能力。
(二)工艺流程图
因为本实验是交通灯控制实验，所以要先了解实际交通灯的变化规律。假设一个十字路口为东西南北走向。初始状态0为东西南北灯都熄灭。然后转状态1东西绿灯通车，南北红灯。过一段时间转状态2，东西绿灯闪几次转亮黄灯，延时几秒，南北仍然红灯。再转状态3，南北绿灯通车，东西红灯。过一段时间转状态4，南北绿灯闪几次转亮黄灯，延时几秒，南北仍然红灯。最后循环至状态1。交通信号灯模拟控制系统设计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，并且用LED数码管显示时间，但由于时间和水平的限制就不显示时间。用十二个发光二极管燃灭，模拟交通灯管理。具体的接口如图1-1。
二、硬件设计
（一）控制方案的确定
交通灯控制系统的原理主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。完整的电路板如图2-1。
图2-1 电路板
（二）硬件部分
1.交通灯控制系统的硬件设计
交通灯控制系统的硬件设计包括：存储器的扩展，I/O口的扩展，地址的锁存，还有反向器。数据缓冲器，I/O控制逻辑，控制和定时寄存器及定时与控制电路，扫描计数器，回复缓冲器，FIFO /传感器RAM及其状态寄存器，显示RAM及显示地址寄存器等组成。
2.硬件系统的设计具备以下原则
（1）符合系统的设计要求，方便操作和维护。
（2）系统功能灵活，便于扩展。
（3）具有自动诊断功能。
3.硬件结构框图（如图2-2）
图2-2 硬件结构图
硬件系统在该系统中的作用主要是进行数据的传送，有关逻辑的计算，并且提供显示，人为的进行数据的修改，系统的启动，停止等等。此外系统运行的安全可靠性要靠硬件系统来实现。
4.交通灯控制系统的原理框图（如图2-3所示）。
图2-3 交通灯控制系统的原理框图
（1）定时器
当定时器计数,计数器计数从外部信号输入插口,外部触发脉冲的下降沿将计数。每台机器周期的采样期间S5P2销输入电平,如果前一个示例的一个机器周期,机器样本值0后,计数器递增。检测到新的计算值在负输入插口层面发生1 - 0过渡,接下来是加载在S3P1计数机器周期。被检测的负1 - 0过渡需要两个周期,所以检测的最大频率的振荡频率的1/24。没有特定限制柜台的工作周期是外部输入信号,但必须确保高水平输入信号低电平持续时间超过一个机器周期。
图2-4定时器电路图
（2）控制器
控制器包括它首先根据主振频率的CPU时间序列，解码指令的时序和控制电路，指令寄存器，译码器，控制元件的信息传递等，然后发出各种控制信号，通过一系列的微型做定时控制，用于协调各个功能，数据操作，例如操作，并给地址锁存ALE，外部程序存储器的栅极/ PSEN，并通过P3.6和P3.7使RD数据存储器中读出并之间单片机内部的数据传输写WR控制信号，并接收来自外部的复位和外部程序存储器的存取控制/ EA信号。
（3）译码器
指令译码器ID
指令译码器ID用来对指令代码进行分析、译码，根据指令译码的结果，输出相应的控制信号。
（4）交通灯驱动电路（如图2-5所示）
图 2-5 交通灯驱动电路
（5）电路图（如附录2）及电路图说明
电路图说明
a. 这个LED动态显示电路用了一个单片机的一个I/O口P0口。
b. P0口的低四位输出显示数字的BCD码，输出的BCD码送到74LS138中进行译码。然后输出段代码经上拉电阻上拉后送到显示器的各显示段的引脚。
c. P03、P04、P05这三个口输出位选信号。位选信号送到74LS138中经译码产生显示器的位选信号。
d. 当输出短代码后，低电平的端口将会把这个口的电平拉低。所以此时发光二极管将不发光，而高电平的端口则会向这个发光二极管的阳极提供一个高电平，只要这个位被选中，那么这个发光二极管将发光，在在段代码表找查找就能出现响应的数字。每一个位选电路由一个PNP三极管组成。当位选口发出低电平，那么这一位的三极管就会饱和导通，由于显示器是共阴的内部结构，所以当三极管饱和导通时相当于将显示器接地。
e. 当脉冲到MCS—51单片机时，LED8位显示器就接收信号，并将信号储存到扩展寄存器中，当P0口的低四位输出显示数字的BCD码，输出的BCD码送到74LS138译码器译码，然后在显示提示符段码中查询显示数字。
f. 前面四位显示干道通行时间，后面四位显示支道时间，通过LED显示器的显示来控制车辆的放行、禁行情况。
（三）89C51的结构及引脚功能
供应链管理是一种大规模集成电路芯片,一体的CPU、内存、I / O端口(串口,并口),其他辅助电路(如中断系统、定时器/计数器、振荡电路,时钟电路,等等)。
从图2-6可以看出,89C51单片机组成结构包含运营商,控制器,off-chip内存、I / O端口,四个串口,定时器/计数器、中断系统,振动和其他特性。图SP堆栈指针寄存器,PC程序计数器,PSW程序状态字寄存器,焦度是指针寄存器的数据。
本课程设计完成后的综合利用单片机技术和应用程序学习知识完成一个单片机应用系统设计和实现了在实验室里。课程设计的主要任务是通过解决一两个实际问题,巩固和深化“单片机技术及应用”课程的理论知识和实验能力,基本掌握一般单片机应用电路的设计方法来提高电子电路设计和实验能力,深化的理解单片机的硬件和软件知识,获得初步应用经验,为未来的工作奠定基础。
在现代,交通灯安装在连接不同的道路来缓解交通的汽车已经成为最普遍的和最有效的手段。在19世纪早期,这种技术出现,交通信号灯的出现,使算法能有效地控制交通,缓解交通流和改善道路容量,减少交通事故有明显的影响。通过这个设计研究,我单片结构和功能有一个初步的理解和知识。单片机在交通控制发挥了关键作用,主微控制器工作也基本了解交通灯的操作原理。作为一名学生,为了更好地理解单片机的结构和功能,为了进一步加强自己的实践能力,我设计了以下一款红绿灯。
一、工程简介
(一）概述
本设计是交通灯的控制实验，必须要先了解实际交通灯的变化规律。假设一个路口为东西南北走向，即十字路口，初始状态零为东西南北灯都熄灭。然后转状态一东西绿灯通车，南北为红灯。过段时间转状态二，东西绿灯闪几次转黄灯，延时几秒，南北仍为红灯。再转状态三南北绿灯通车，东西红灯。过段时间转状态四南北绿灯闪几次转黄灯，延时几秒，东西仍为红灯。最后循环至状态一。交通信号灯模拟控制系统设计利用单片机的定时器定时，控制十字路口红绿灯交替点亮和熄灭，并且用LED数码管显示时间，但由于时间及水平的不足，在此实验中不显示。用十二个发光二极管代替交通灯进行实验设计。
这次课题设计的意义在于通过具体的控制系统的设计，掌握单片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。使我们能在实践教学环 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
境中累积设计经验，开拓思维空间，全面提高个人的综合能力。
(二)工艺流程图
因为本实验是交通灯控制实验，所以要先了解实际交通灯的变化规律。假设一个十字路口为东西南北走向。初始状态0为东西南北灯都熄灭。然后转状态1东西绿灯通车，南北红灯。过一段时间转状态2，东西绿灯闪几次转亮黄灯，延时几秒，南北仍然红灯。再转状态3，南北绿灯通车，东西红灯。过一段时间转状态4，南北绿灯闪几次转亮黄灯，延时几秒，南北仍然红灯。最后循环至状态1。交通信号灯模拟控制系统设计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，并且用LED数码管显示时间，但由于时间和水平的限制就不显示时间。用十二个发光二极管燃灭，模拟交通灯管理。具体的接口如图1-1。
二、硬件设计
（一）控制方案的确定
交通灯控制系统的原理主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。完整的电路板如图2-1。
图2-1 电路板
（二）硬件部分
1.交通灯控制系统的硬件设计
交通灯控制系统的硬件设计包括：存储器的扩展，I/O口的扩展，地址的锁存，还有反向器。数据缓冲器，I/O控制逻辑，控制和定时寄存器及定时与控制电路，扫描计数器，回复缓冲器，FIFO /传感器RAM及其状态寄存器，显示RAM及显示地址寄存器等组成。
2.硬件系统的设计具备以下原则
（1）符合系统的设计要求，方便操作和维护。
（2）系统功能灵活，便于扩展。
（3）具有自动诊断功能。
3.硬件结构框图（如图2-2）
图2-2 硬件结构图
硬件系统在该系统中的作用主要是进行数据的传送，有关逻辑的计算，并且提供显示，人为的进行数据的修改，系统的启动，停止等等。此外系统运行的安全可靠性要靠硬件系统来实现。
4.交通灯控制系统的原理框图（如图2-3所示）。
图2-3 交通灯控制系统的原理框图
（1）定时器
当定时器计数,计数器计数从外部信号输入插口,外部触发脉冲的下降沿将计数。每台机器周期的采样期间S5P2销输入电平,如果前一个示例的一个机器周期,机器样本值0后,计数器递增。检测到新的计算值在负输入插口层面发生1 - 0过渡,接下来是加载在S3P1计数机器周期。被检测的负1 - 0过渡需要两个周期,所以检测的最大频率的振荡频率的1/24。没有特定限制柜台的工作周期是外部输入信号,但必须确保高水平输入信号低电平持续时间超过一个机器周期。
图2-4定时器电路图
（2）控制器
控制器包括它首先根据主振频率的CPU时间序列，解码指令的时序和控制电路，指令寄存器，译码器，控制元件的信息传递等，然后发出各种控制信号，通过一系列的微型做定时控制，用于协调各个功能，数据操作，例如操作，并给地址锁存ALE，外部程序存储器的栅极/ PSEN，并通过P3.6和P3.7使RD数据存储器中读出并之间单片机内部的数据传输写WR控制信号，并接收来自外部的复位和外部程序存储器的存取控制/ EA信号。
（3）译码器
指令译码器ID
指令译码器ID用来对指令代码进行分析、译码，根据指令译码的结果，输出相应的控制信号。
（4）交通灯驱动电路（如图2-5所示）
图 2-5 交通灯驱动电路
（5）电路图（如附录2）及电路图说明
电路图说明
a. 这个LED动态显示电路用了一个单片机的一个I/O口P0口。
b. P0口的低四位输出显示数字的BCD码，输出的BCD码送到74LS138中进行译码。然后输出段代码经上拉电阻上拉后送到显示器的各显示段的引脚。
c. P03、P04、P05这三个口输出位选信号。位选信号送到74LS138中经译码产生显示器的位选信号。
d. 当输出短代码后，低电平的端口将会把这个口的电平拉低。所以此时发光二极管将不发光，而高电平的端口则会向这个发光二极管的阳极提供一个高电平，只要这个位被选中，那么这个发光二极管将发光，在在段代码表找查找就能出现响应的数字。每一个位选电路由一个PNP三极管组成。当位选口发出低电平，那么这一位的三极管就会饱和导通，由于显示器是共阴的内部结构，所以当三极管饱和导通时相当于将显示器接地。
e. 当脉冲到MCS—51单片机时，LED8位显示器就接收信号，并将信号储存到扩展寄存器中，当P0口的低四位输出显示数字的BCD码，输出的BCD码送到74LS138译码器译码，然后在显示提示符段码中查询显示数字。
f. 前面四位显示干道通行时间，后面四位显示支道时间，通过LED显示器的显示来控制车辆的放行、禁行情况。
（三）89C51的结构及引脚功能
供应链管理是一种大规模集成电路芯片,一体的CPU、内存、I / O端口(串口,并口),其他辅助电路(如中断系统、定时器/计数器、振荡电路,时钟电路,等等)。
从图2-6可以看出,89C51单片机组成结构包含运营商,控制器,off-chip内存、I / O端口,四个串口,定时器/计数器、中断系统,振动和其他特性。图SP堆栈指针寄存器,PC程序计数器,PSW程序状态字寄存器,焦度是指针寄存器的数据。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/jdgc/1911.html
