51单片机综合实验交通灯设计报告

班       级： 

学 生 姓 名：

学       号：

指 导 教 师： 

一实验题目

交通灯控制系统设计

二实验目的

1、学会用8051单片机开发简单的计算机控制系统；

2、学会用汇编语言和C语言开发系统软件；

3、学会8051单片机开发环境wave或Keil uVision3软件的使用；

4、学会Proteus软件的使用方法，会用Proteus单片机系统进行仿真；

5、学会Protel软件的使用方法，会用Protel绘制电气原理图和印制板图；

6、熟悉七位数码管显示的使用方法；

7、了解交通灯控制系统的基本组成。

三实验要求

交通灯处在十字路口上。它有红﹑黄﹑绿三种颜色的灯组成。红灯亮时道路上的车辆停止运行；黄灯是一种过渡用的信号灯，当它亮时，表示道路上的红绿色信号灯即将进行转换。下面拿东西南北四个方向来说明。当东西方向允许行车（或者左转）的时候，南北方向就禁止行车，即此时东西方向的绿灯亮红灯灭，而南北方向的绿灯灭红灯亮。反之当南北方向允许行车（或者左转）的时候，东西方向就禁止行车，即此时南北方向的绿灯亮红灯灭，而东西方向的绿灯灭红灯亮。交通灯配置示意图如图1所示。同时当有特殊的情况发生时，能手动控制各个方向的信号灯。设计任务就是将这一电路用单片机来实现具体的控制。

图1  十字路口交通灯配置示意图

四 设计内容与原理

为了在后面的分析中便于说明，将南北方向允许直行命名为状态1，南北方向允许左转命名为状态2，南北方向行车到东西方向行车的转换阶段命名为状态3，将东西方向允许直行命名为状态4，东西方向允许左转命名为状态5，东西方向行车到南北方向方向行车的转换阶段命名为状态6。

假定直行绿灯点亮的时间为25s，左转绿灯点亮的时间为20s，黄灯点亮的时间为5s，则对方红灯的点亮时间为50秒。黄灯每隔500ms亮一次，之后灭500ms（亮灭一次叫作闪烁一次），一共闪烁5次，持续5s。各个状态之间的变换情况如下：

状态1  状态2  状态3  状态4  状态5  状态6  状态1

具体显示周期如下：

图2交通信号灯点亮时间图

设计电路中每个路口的控制信号灯应有四个，即绿灯两个、黄灯、红灯各一个，同时需要七段数码管一个。因此，本电路的设计中应用到绿灯八个，黄灯四个，红灯四个，七段数码管两个（东西方向相同，南北方向相同，为节省空间可省略一对）。

五 电路设计分析

根据前面的设计内容与原理分析，电路设计中应有控制模块（单片机电路）、显示模块（十六个信号灯和两个七段数码管）本电路的设计，将发光二极管作为16个信号灯的材料。电源将采用5V的直流电源。东西两个方向的绿灯是同时亮的，为了简化电路可以让这两个灯接同一个引脚。同理，东西方向的黄灯、红灯也可以分别接同一个引脚。南北方向同上。这样我们可以用一个8位口控制16盏信号灯。

各信号灯均是共阴极接法，LED负极均接地，正极通过保护电阻接单片机P1口。这样单片机引脚的输出一个高电平时，相应的信号灯就被点亮。七段数码管经过8位排阻RESPACK-8连接。

单片机中应包括复位电路和晶振电路。本设计中，采用上电复位形式，由于本系统应用的机器周期为ls，所以晶振选择为12MHz，根据调试电容选择30pF．

图3：复位电路

图4：晶振电路

六 硬件原理图

七 程序流程

本程序的程序流程图如图所示

八 心得体会

    这次系统实验历时一个月的时间，在这实验过程里我们巩固了从编程、软件使用到调试的专业知识，逻辑思维和动手能力都得到了很大的提高。

   要解决的主要问题就是程序的设计和仿真，虽然初期在设计和布局、编程时思路比较清晰，但是到了细节处，也出了不少问题，而且很难被检查出来，如在定时器使用方面出了一些错误。但是最后经过不断努力，还是写出来正确的代码。

   通过这次系统实验，对以前学过的知识进行了巩固，加深了理解，提高了应用的能力，而且提高了我们的发现、分析、解决问题的能力，同时提高了对专业的认识及兴趣，对于我们工科生来说，对以后就业很有帮助。

附录  程序代码：

#define    uchar    unsigned char

#define    uint    unsigned int

#include    

/*****定义控制位**********************/

sbit    EW_LED2=P2^3;    //东西数码管个位

sbit    EW_LED1=P2^2;    //东西数码管十位

sbit    SN_LED2=P2^1;    //南北数码管个位

sbit    SN_LED1=P2^0;    //南北数码管十位_

sbit    SN_Yellow=P1^6;//南北黄灯

sbit    EW_Yellow=P1^2;//东西黄灯

sbit    EW_Red=P1^3;//东西红灯

sbit    SN_Red=P1^7;//南北红灯

sbit       Busy_Btton=P3^4;

bit     Flag_SN_Yellow; //南北黄灯标志位

bit     Flag_EW_Yellow;//东西黄灯标志位

char    Time_EW;//东西方向倒计时单元

char    Time_SN;//南北方向倒计时单元

uchar EW=50,SN=25,EWL=20,SNL=20; //程序初始化赋值

uchar EW1=50,SN1=25,EWL1=20,SNL1=20;//用于存放修改值的变量1-9段选码

uchar 

code table[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90    };

uchar code S[8]={0X28,0X48,0X18,0X48,0X82,0X84,0X81,0X84};//交通信号灯控制代码

/**********************延时子程序************************/

void    Delay(uchar     a)

    {

        uchar    i;

        i=a;

        while(i--){;}

    }

/*****************显示子函数**************************/

void    Display(void)

    {

        char h,l;

        h=Time_EW/10;

        l=Time_EW%10;

          P0=table[l];

        EW_LED2=1;

        Delay(200);

        EW_LED2=0;

        P0=table[h];

        EW_LED1=1;

        Delay(200);

        EW_LED1=0;

        h=Time_SN/10;

        l=Time_SN%10;

        P0=table[l];

        SN_LED2=1;

        Delay(200);

        SN_LED2=0;

        P0=table[h];

        SN_LED1=1;

        Delay(200);

        SN_LED1=0;

}

/**********************T0中断服务程序*******************/

    void timer0(void)interrupt 1 using 1

{

    static uchar count;

    TH0=(65536-50000)/256;

    TL0=(65536-50000)%256;

    count++;

    if(count==10)

    {

      if(Flag_SN_Yellow==1) //南北黄灯标志位

      {SN_Yellow=~SN_Yellow;}

      if(Flag_EW_Yellow==1)  //东西黄灯标志位

      {EW_Yellow=~EW_Yellow;} 

    }

    if(count==20)

    {

    Time_EW--;

    Time_SN--;

    if(Flag_SN_Yellow==1)//南北黄灯标志位

    {    Time_SN=Time_EW;

        {

        SN_Yellow=~SN_Yellow;}

            }

    if(Flag_EW_Yellow==1)//东西黄灯标志位

    {    Time_EW=Time_SN;

        {

        EW_Yellow=~EW_Yellow;

}

        }

    count=0;

    }

}

void    main(void)

{ 

    IT0=1;    //INT0负跳变触发    

    TMOD=0x01;//定时器工作于方式1

    TH0=(65536-50000)/256;//定时器赋初值

    TL0=(65536-50000)%256;

    EA=1; //开中断总允许

    ET0=1;//开定时中断

    EX0=1;//开外部INTO中断

    TR0=1;//启动定时

     while(1)

{                /*******状态1**********/

                Flag_EW_Yellow=0;       //EW关黄灯显示信号

                Time_EW=EW;    

                Time_SN=SN;        

                while(Time_SN>0)

                {P1=S[0];     //SN通行，EW红灯

                 Display();}

                /*******状态2**********/

                Flag_SN_Yellow=0; //SN关黄灯显示信号

                Time_SN=SNL;

                while(Time_SN>0)

                {P1=S[2];//SN左拐绿灯亮，EW红灯

                 Display();}

              /*******状态3**********/

                P1=0x00;

                while(Time_EW>0)

               {Flag_SN_Yellow=1;    //SN开黄灯信号位

                EW_Red=1;      //SN黄灯亮,等待停止信号，EW红灯

                     //SN_LED1=EW_LED1;

                  //SN_LED2=EW_LED2;

               Display();

                }

               /***********赋值**********/

                EW=EW1;

                SN=SN1;

                EWL=EWL1;

                SNL=SNL1;

            /*******状态4**********/

                Flag_SN_Yellow=0;  //SN关黄灯显示信号

                Time_EW=SN;

                Time_SN=EW;

                while(Time_EW>0)

                {P1=S[4];     //EW通行，SN红灯

                 Display();}

                /*******状态5**********/

                Flag_EW_Yellow=0;        //EW关黄灯显示信号

                Time_EW=EWL;

                while(Time_EW>0)

                {P1=S[6];//EW左拐绿灯亮，SN红灯

                 Display();}

                /*******状态6**********/

                P1=0X00;

                while(Time_SN>0)

               {Flag_EW_Yellow=1; //EN开黄灯信号位

                SN_Red=1;//EW黄灯亮，等待停止信号，SN红灯    

                Display();}

                    /***********赋值**********/

                EW=EW1;

                SN=SN1;

                EWL=EWL1;

                SNL=SNL1;

            }

    }