交通灯控制系统设计-单片机原理设计

　课程设计(论文)

　 题 目 名 称

　 交通灯控制系统设计

　课 程 名 称

　 单片机原理及应用

　学 生 姓 名

　学

　 号

　系 、专

　业

　指 导 教 师

　 年 月 日

　 邵阳学院课程设计(论文)评阅表

　学生姓名

　 学

　号

　系

　 信息工程系

　 专业班级

　 题目名称

　交通灯控制系统设计

　 课程名称

　单片机原理与应用

　一、学生自我总结 平常都说学宜制用,能够真正的把知识用到实际生活中是我们面临的最大的挑战.在此次课程设计中我们就把单片机的知识用于实际产品的制造上. 通过课程设计,我明白了一个工程学观念,产品的最大程度节约和充分利用的观念.这次课程设计中虽然遇到了许多问题,通过问题发现了我学习方面的不足之处.通过不断的向老师和同学询问和自我摸索最终把这个任务完成.虽然最的并不是很完美(图纸有限所以只画了一个方向的黄灯),但是还是完成了正常情况下交通灯的工作.

　 学生签名:

　年

　月

　日 二、指导教师评定 评分项目

　 综合成绩 权

　 重

　单项成绩

　 指导教师评语:

　 指导教师(签名):

　 年

　月

　日 注:1、本表是学生课程设计(论文)成绩评定的依据,装订在设计说明书(或论文)的“任务书”页后面; 2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定.

　邵阳学院课程设计(论文)任务书 年级专业 07 信息大类 学生姓名 彭真 学

　号 0741227232 题目名称

　 交通灯控制系统设计 设计时间 2009.04.17-2009.04.30 课程名称 单片机原理及应用 课程编号

　 131300109 设计地点 实验楼 5530 一、课程设计(论文)目的 通过查资料、选方案、设计电路、编写程序,调试程序和撰写设计报告等过程使学生得到一次较全面的开发设计训练,提高自己对单片机模块的操作与运用能力.理论联系实际,培养和提高学生创新能力.以单片机控制为核心,综合应用学科知识,解决工程实际问题. 二、已知技术参数和条件 1．具备的条件 1)具有 PROTEUS 电子设计平台; 2)具有单片机硬件实验平台; 3)可供参考的资料较全; 2．主要技术参数 每个方向有左拐、右拐、直行及行人 4 种通行指示灯,计时牌显示路口剩余时间. 系统可自动转为特种车辆放行,其他车辆禁止通行的状态,15S 后系统自动恢复正常管理.正常运行须时间由设计者自定 三、任务和要求 1、 设计任务 每个方向有左拐、右拐、直行及行人 4 种通行指示灯,计时牌显示路口剩余时间,正常运行须时间由设计者自定.在特种车辆如 119、120 通过路口时,系统可自动转为特种车辆放行,其他车辆禁止通行的状态,15S 后系统自动恢复正常管理. 2、设计要求 以单片机为控制核心,实现硬件电路的设计、程序设计,并在 PROTEUS 平台实现仿真;课程设计论文内容正确,结构合理.

　注:1．此表由指导教师填写,经系、教研室审批,指导教师、学生签字后生效; 2．此表 1 式 3 份,学生、指导教师、教研室各 1 份.

　四、参考资料和现有基础条件(包括实验室、主要仪器设备等) 1、现有的理论基础

　系统学习了《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《电路》、《单片机原理与应用》、《C 语言程序设计》等电子信息专业相关课程,具备了设计该课题的理论基础. 2、具备课题开发的实验条件 1)硬件方面:个人计算机、单片机实验箱、单片机学习装置、调试及制作工具. 2)软件方面:PROTEUS 仿真软件,WAVE 软件 KEIL 相关软件.

　五、进度安排 2009-4-17:组织开会,明确课题,下达课题任务书,宣布课程设计的要求和具体的措施. 2009.4.18 至 2009.4.20:调研、查找资料. 2009.4.21:总体方案设计; 2009.4.22 至 2009.4.23:电路设计; 2009.4.24 至 2009.4.26:程序设计及电路仿真; 2009.4.27:仿真结果验收; 2009.4.28 至 2009.4.29:撰写课程设计报告; 2009.4.30: 成绩评定、资料归档. 六、教研室审批意见

　教研室主任(签字):

　年

　月

　日 七|、主管教学主任意见

　主管主任(签字):

　年

　月

　日 八、备注 指导教师(签字):

　 学生(签字):

　目 录 1 前言 ................................................... 1 2 需求分析 ............................................... 1 2.1 要求 .............................................. 1 2.2 任务 .............................................. 1

　2.3运行环境............................................1 2.4 开发工具 .......................................... 1 3 概要设计 ............................................... 1 3.1 系统流程图 ........................................ 2 3.2 紧急处理流程图 .................................... 3 3.3 倒计时判断转换流程图 .............................. 3

　4 详细设计 ............................................... 3 4.1 分析和设计 ........................................ 3 4.2 具体代码实现 ...................................... 5 5

　系统仿真...............................................9 5.1仿真图..............................................9

　5.2系统仿真结果分析...................................10

　6 课程设计总结 .......................................... 20 参考文献 ................................................ 20 致

　谢 .................................................. 20

　摘要

　本系统由单片机系统、键盘、LED 显示、交通灯演示系统组成.系统包括人行道、左转、右转、以及基本的交通灯的功能.系统除基本交通灯功能外,还具有倒计时、时间设置、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况手动控制等功能. 关键字:正常通行、特种车辆处理、改变延时

　1 前言 用 8255 控制十字路口的交通灯 在十字路口的每个方向具有左拐、右拐、直行和行人 4 种通行指示灯,计时牌显示路口通行转换剩余时间,在出现紧急情况时可由交警手动实现全路口车辆禁行而行人通行的状态;在 119、120 等特种车辆通过路口时,可自动转为特种车辆放行,其他车辆禁止通行的状态,15s 后自动恢复;120s 与 60s 通行管理转换等功能. 2 需求分析 2.1 要求 (1)用 汇编 语言实现程序设计; (2)利用结构体进行相关信息处理; (3)画出查询模块的流程图; (4)系统的各个功能模块要求用函数的形式实现; 2.2 任务 (1)设计一个交通灯程序并进行模拟仿真,根据交通规则设置东西南北方向的车辆及行人过道不冲突来设置,并显示倒计时显示器; (2)按下紧急措施按钮,红灯全部亮 15 秒,按下转换按钮,下次时间改变; (3)画出所有模块的流程图; (4)编写代码; (5)程序分析与调试.

　2.3 运行环境 (1) WINDOWS2000/XP 系统 (2) proteus 电子设计软件

　2.4 开发工具

　Proteus 仿真软件 3 概要设计

　3.1 系统流程图

　如图 3.1 所示

　 图 3.1 系统流程图

　 开始 置口地址 外部中断初始化 两红灯亮 延时 3 秒 东西路绿灯亮,南北路口红灯亮 延时 10 秒 东西路口绿灯灭 东西路口黄灯闪烁5次 延时 0.2 秒 南北路口绿灯亮,东西路口红灯亮 南北路口绿灯灭 南北路口黄灯闪烁 5 次 两红灯亮 两红灯亮 延时 10 秒 延时 0.2 秒

　3.2 紧急处理流程图 如图 3.2 所示

　 图 3.2 紧急中断流程图 3.3 倒计时判断转换流程图 如图 3.3 所示

　图 3.2 倒计时判断转换流程图 4 详细设计 4.1 分析和设计

　给中断安排优先级后,立即打开中断,并设置好 8255 的控制字. 米 OV IP,号 01H

　 中断入口 关闭 A 口所有亮的绿灯 打开 B 口所有亮的红灯

　C 口查表显示倒计

　 中断返回

　 延时 15 秒

　取反 P2.2

　中断返回 中断入口

　SETB IT0 SETB EX0 SETB

　IT1 SETB EX1 SETB EA 米 OV P0,号 80H

　 米 OV DPTR,号 0700H 米 OV R5,号 0 SETB P2.2 对于紧急情况的处理,使用中断 INT0 来控制,,为了保护现场,先把用到相关的寄存器入栈. ORG 0003H LJ 米 P E 米 ERGENCY E 米 ERGENCY: PUSH A 米 OV A,R0 PUSH A

　 米 OV

　A,R1 PUSH A 米 OV A,R2 PUSH A

　……

　米 OV DPTR,号 0000H ……

　POP A

　 米 OV R2,A POP A 米 OV R1,A POP A 米 OV R0,A POP A

　米 OV DPTR,号 0000H

　 米 OVX @DPTR,A

　米 OV DPTR,号 0100H

　米 OVX @DPTR,A

　米 OV DPTR,号 0700H

　RETI 4.2 具体代码实现 ;用 8051 控制 8255 对交通灯进行控制,要求有 120 与 119 紧急处理,还要有 60秒与 30 秒倒计时处理. ***************************************************************** ;设置主程序入口************************************************** ORG 0000H

　LJ 米 P 米 AIN ;设置紧急处理入口************************************************ ORG 0003H LJ 米 P E 米 ERGENCY ;设置 60 秒与 30 秒转换入口*****************************************

　ORG 0013H LJ 米 P CHANGE ;紧急中断程序*************************************************** ORG 0030H E 米 ERGENCY:PUSH A 米 OV A,R0 PUSH A 米 OV

　A,R1

　PUSH A 米 OV A,R2 PUSH A 米 OV A,R3 PUSH A 米 OV A,R4 PUSH A 米 OV DPTR,号 0000H 米 OV A,号 0 米 OVX @DPTR,A 米 OV DPTR,号 0100H 米 OVX @DPTR,A LCALL DELAY15 REDDELAY:LCALL START LCALL COUNT CJNE R0,号 3,REDDELAY 米 OV P1,号 0FFH FLASH:LCALL START LCALL COUNT CJNE R0,号 0,YELLOW 米 OV P1,号 0 POP A 米 OV R4,A

　POP A 米 OV R3,A POP A 米 OV R2,A POP A 米 OV R1,A POP A 米 OV R0,A POP A 米 OV DPTR,号 0000H 米 OVX @DPTR,A 米 OV DPTR,号 0100H 米 OVX @DPTR,A 米 OV DPTR,号 0700H RETI ;60 秒与 30 秒转换程序*********************************************

　CHANGE: CPL P2.2 RETI ;主程序********************************************************* 米 AIN:

　 米 OV IP,号 01H SETB IT0 SETB EX0 SETB ET0

　SETB IT1 SETB EX1 SETB EA 米 OV P0,号 80H 米 OV DPTR,号 0700H 米 OV R5,号 0 SETB P2.2 米 OV P1,号 0 CONFIR 米: 米 OV A,R5 CLR P2.0 CLR P2.1 米 OVC A,@A+DPTR 米 OV P0,A INC R5 米 OV A,R5 SETB P2.0 米 OVC A,@A+DPTR 米 OV P0,A INC R5 LCALL DELAY REDANDGREEN: LCALL START LCALL COUNT CJNE R0,号 3,REDANDGREEN

　米 OV P1,号 0FFH YELLOW: LCALL START LCALL COUNT CJNE R0,号 0,YELLOW 米 OV P1,号 0 CJNE R5,号 8,CONFIR 米 LJ 米 P 米 AIN ;60 秒与 30 秒延时判初始化程序*************************************

　DELAY: JNB P2.2,DELAY60 米 OV R4,号 8 米 OV R0,号 60 CLR P2.0 SETB P2.1 米 OV P0,号 60H RET ;30 秒延时状态初始化程序***************************************** DELAY60: 米 OV R4,号 38 米 OV R0,号 30 CLR P2.0 SETB P2.1 米 OV P0,号 30H RET ;15 秒延时状态初始化程序*****************************************

　DELAY15: 米 OV R4,号 53 米 OV R0,号 15 CLR P2.0 SETB P2.1 米 OV P0,号 15H RET ;13 延时程序***************************************************** START: 米 OV R1,号 250 READY: 米 OV R2,号 100 GO:

　米 OV R3,号 10 LP: DJNZ R3,LP DJNZ R2,GO DJNZ R1,READY DEC R0 RET ;计数程序******************************************************* COUNT: 米 OV DPTR,号 0700H 米 OV A,R4 米 OVC A,@A+DPTR 米 OV P0,A INC R4 RET ;数据应用表*****************************************************

　ORG 0700H HALT: DB 0D7H,28H,0E8H,15H,7DH,82H,0AEH,51H DB

　59H,58H,57H,56H,55H,54H,53H,52H,51H,50H DB

　49H,48H,47H,46H,45H,44H,43H,42H,41H,40H DB

　39H,38H,37H,36H,35H,34H,33H,32H,31H,30H DB

　29H,28H,27H,26H,25H,24H,23H,22H,21H,20H DB

　19H,18H,17H,16H,15H,14H,13H,12H,11H,10H DB

　9H,8H,7H,6H,5H,4H,3H,2H,1H,00H END 5 系统仿真

　5.1 仿真图 如图 5.1.1

　 图 5.1.1 表 60 秒情况下正常通行

　 如图 5.1.2

　图 5.1.2 为特种车辆放行 如图 5.1.3

　图 5.1.3 特种车辆通行后黄灯提示

　 如图 5.1.4

　 图 5.1.4 正常通行情况下 3 秒黄灯提示操作 如图 5.1.5

　图 5.1.5 30 秒情况下正常通行

　5.2 系统仿真结果分析 该程序控制的交通灯能够指挥车辆和行人安全通行,实时的控制交通时间与LED 显示同步.正常情况下分四个通行状态(图 5.1.1)其中最后三秒有黄灯提示(图 5.1.4),当出现特种车辆时,能够及时为特种车辆放行(图 5.1.2),在各个方向车辆不等时,能够为特定方向的车辆控制通行时间(图 5.1.5).经过 PROTEUS仿真模拟实验,该系统得到了预期的实时控制效果.初始是东西直通、南北行人,延时 60 秒,(到达 3 秒时均同时启用黄灯提示),转状态 2,南北左右转向、东西右转,延时 60 秒,转状态 3,南北直通、东西行人,延时 60 秒,转状态 4,东西左右转、南北右转,延时 60 秒.再次,一般交通信号灯控制程序中使用软件延时,软件延时是靠执行一个循环程序以进行时间延迟.软件定时的特点是时间精确,且不需外加硬件电路.

　6 课程设计总结

　 在此次课程设计中,我领悟到了学宜制用的深切感受.在整个设计中遇到了各种问题,如控制字的输入、程序安排地址的出处;通过不断的解决问题,我对单片机这门课程有了更深入的掌握,而不是原来纯理论的知识.也只有在设计中才能够发现自己的不足之处,和思维的不严谨性.通过与同学的多次讨论及与老师的多方交流,学到了更多的知识.虽然程序设计并不完美,但是他是我们用劳动换来的结果.

　参考文献 [1] 李朝青.单片机原理及接口技术(修订版).北京:北京航空航天大学 1998

　 [2]李广弟.单片机基础.北京:北京航空航天大学出版社,1992 [3] 何立民.单片机应用技术大全.北京:北京航空航天大学出版社, 1994 [4] 张毅刚. 单片机原理及接口技术.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1990 [5] 谭浩强.单片机课程设计. 北京:清华大学出版社,1989 致

　谢 在此我特别感谢我的教学老师——申寿云老师和指导老师——黄同成老师.在学

　习的过程中,遇到的问题他们都能够请教他们.还要感谢我的同学,特别是我们小组的团队合作及组外人员的多方策划.