模拟交通灯设计

摘 要 本次设计选用单片机，配合一些外围电路完成交通控制系统。由于该单片机具有简单实用、高可靠性、良好的性能价格比以及体积小等优点，已经在各个技术领域得到了迅猛发展。实现同样的功能，这个方案既简单又经济！该灯控制逻辑可实现3种颜色灯的交替点亮、时间的倒计时，指挥车辆和行人安全通行，实时地控制当前交通灯时间，经仿真模拟的试验,该系统得到了预期的实时控制效果。 关键词：单片机芯片；倒计时；交通灯；仿真器 目 录 摘 要 I 1前言 1 2、设计思路 1 3、系统硬件设计 1 3.灯控制电路设计……………………………………………………….1 3.2倒计时显示电路设计………………………………………………..2 3.3系统总硬件图………………………………………………………..3 4、系统软件设计 3 4.1计算与实现 3 4.2流程图 3 4.3源程序设计 5 5、仿真图 11 6、课程设计总结 20 [参考资料] 21 致 谢 22 1、前言 本程序设计的是我们日常生活中非常多见的道路交通灯，它在现代社会中起到了相当大的作用，有了一个这样的机器，在人流密集的十字路口就可以顺利的通车，这样省下了不少的人力物力，给大家的生活也提供了很大的方便。当然，看上去简单的交通灯，在如今如此繁华的大都市，也变得多样化了。此次课程设计只选取了其中相对较为简单的交通灯设计，虽然简单，但运用的知识是一样的。因此，希望通过这次课程设计的锻炼，巩固同学们平时所学的知识，并在以后的学习中，灵活运用，不断加深。 2.程序设计思路 利用嵌套和调用的方法设计程序。首先，设置子程序，有25s倒计时的子程序和5s倒计时的子程序，有东西（南北）红灯亮，南北（东西）绿灯闪烁3s后变成黄灯亮的程序，另外还需要1s和0.5s的延时程序，其中，1s用于倒计时，0.5s用与绿灯闪烁的程序中；然后，设置主程序，先东西红灯亮，南北绿灯亮，同时倒计时25s，再东西红灯亮，南北绿灯闪烁3s后变成黄灯，同时倒计时5s，之后东西绿灯亮，南北红灯亮，同时倒计时25s，接着南北红灯亮，东西绿灯闪烁3s后变成黄灯，又返回到主程序开始，实现循环。 3.系统硬件设计 3.1灯控制电路设计 由于32个LED 来实现红绿灯状态，若直接接在单片机的口线，路口倒计时的显示就不 能实现，所以本次设计中采用一种新型的电路如图3－1 所示。 3.2倒计时显示电路设计 前面已经分析过相向的灯的状态和倒计时都是相同的，所以为了节省，采用两组四个数码管 作为倒计时的显示；同时为了节省口资源，采用串口显示的方式驱动数码管。见图3－2 所 示。 3.3系统总硬件图 硬件图 4、系统软件设计 4.1计算与实现 在本程序设计中，计算的不多，主要是延时程序的计算。由6MHz晶振，得其指令周期为0.2us，所以延时0.5s的计算为（248﹢2）×20×50×2us，延时1s的计算为（248﹢2）×20×100×2us。 绿灯闪烁的实现：反复给东西或南北方向的绿灯赋高低电平，各0.5s。 4.2流程图 本程序多用子程序调用和嵌套来实现编程，其中包含了主程序，5s、10s、25s倒计时子程序，南北或东西方向绿灯闪烁3s变成黄灯在程序。下面是各程序的流程图。 流程图 主程序流程图 5s或10s倒计时程序流程图 25s倒计时程序流程图 东西（南北）红灯亮，南北（东西）绿灯闪烁3s后黄灯亮程序流程图 4.3源程序设计 此程序的设计方法比较简单，主要利用了程序的嵌套和子程序的调用，其特点是容易被读懂。下面是程序设计内容。 org 00h ljmp start org 30h start: mov p1,#0deh ;东西红灯亮，南北绿灯亮 lcall s25s ;25s倒计时 lcall s5sshnb ;东西红灯亮，南北绿灯闪烁3s后变成黄灯亮3s，5s倒计时 mov p1,#0f3h ;东西绿灯亮，南北红灯亮 lcall s25s ;25s倒计时 lcall s5sshdx ;南北红灯亮，东西绿灯闪烁3s后变成黄灯亮3s，5s倒计时 ljmp start s25s: ;25s倒计时程序 mov p2,#0a4h lcall s5s mov p2,#0f9h lcall s10s mov p2,#0c0h lcall s10s ret s5s: ;5s倒计时子程序 mov dptr,#tab s0: mov a,#04h movc a,@a+dptr cjne a,#01h,s1 ljmp s5s s1: mov p0,a lcall delay1s inc dptr cjne a,#0c0h,s0 ret s10s: ;10s倒计时子程序 mov dptr,#tab s2: mov a,#00h movc a,@a+dptr cjne a,#01,s3 ljmp s10s s3: mov p0,a lcall delay1s inc dptr cjne a,#0c0h,s2 ret s5sshnb: ;东西红灯亮，南北绿灯闪烁3s后变成黄灯亮3s，5s倒计时子程序 mov p0,#92h lcall s1sshnb mov p0,#99h lcall s1sshnb mov p0,#0b0h lcall s1sshnb mov p0,#0a4h mov p1,#0eeh ;东西红灯亮，南北黄灯亮 lcall delay1s mov p0,#0f9h lcall delay1s mov p0,#0c0h lcall delay1s ret s1sshnb: ;东西红灯亮，南北绿灯闪烁子程序 mov p1,#0deh lcall delay05s mov p1,#0feh lcall delay05s ret s5sshdx: ;南北红灯亮，东西绿灯闪烁3s后变成黄灯亮3s，5s倒计时子程序 mov p0,#92h lcall s1sshdx mov p0,#99h lcall s1sshdx mov p0,#0b0h lcall s1sshdx mov p0,#0a4h mov p1,#0f5h ;南北红灯亮，东西黄灯亮 lcall delay1s mov p0,#0f9h lcall delay1s mov p0,#0c0h lcall delay1s ret s1sshdx: ;南北红灯亮，东西绿灯闪烁子程序 mov p1,#0f7h lcall delay05s mov p1,#0f3h lcall delay05s ret delay1s: ;1s延时程序 mov r5,#100 d2: mov r6,#20 d1: mov r7,#248 djnz r7,$ djnz r6,d1 djnz r5,d2 ret delay05s: ;0.5s延时程序 mov r2,#50 d4: mov r3,#20 d3: mov r4,#248 djnz r4,$ djnz r3,d3 djnz r2,d4 ret tab: db 90h,80h,0f8h,82h,92h,99h,0b0h,0a4h,0f9h,0c0h end 5、仿真图 东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮25s 东西方向红灯亮，南北方向绿灯闪烁3s 东西方向红灯亮，南北方向黄灯亮 东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮25s 南北方向红灯亮，东西方向绿灯闪烁3s 东西方向黄灯亮，南北方向红灯亮 6、课程设计总结 在此次课程设计中，我学会了很多。一方面，使我在知识上的应用上了一个层次，更深一层地了解到书本上我们应该掌握的理论，并将其付诸实践，应用到人们的日常生活中去，从而使我找到了更浓厚的学习兴趣，也认识到单片机技术在现代生活中的重要地位，看到这个“口香糖大小的迷你主机”的无限潜能。另一方面，我学会了独立的完成一项小小的科技任务，编程，画硬件图，仿真的实现等等，这些都锻炼了我思维谨慎的能力，使我更深刻地懂得，以后遇到问题要多思考，多研究。而且，在课程设计过程中，带给了我一些小小的成就感，我会带着这些兴趣和成就感继续我的求学之旅，相信这对我今后的学习会带来很大的帮助。总结这次课程设计，此次设计使用的是静态显示，使用的是一位数码管，如果能使用动态显示，并且用二位数码管显示倒计时，将是设计比较完美。另外，程序的设计采用的是子程序调用和嵌套的方式，方法比较简单，但容易出错，而且内容也比较繁琐，不容易修改，所以要找一个更灵活和简洁的设计方案才是最理想的。与此同时，我们可以设计更为先进且多功能化的道路交通灯，比如能够自动报警等等。不过，总体上来说，这次课程设计给我带来的提升是不小的，我会带着这次的经验和教训，继续学习，使自己提升的更多。 [参考资料] [1] 徐爱钧.《智能化测量控制仪表原理与设计》（第二版）[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004. [2] 吴金戌，沈庆阳，郭庭吉.《8051单片机实践与应用》[M].北京：清华大学出版社，2002. [3] 张国勋，《缩短ICL7135A/D采样程序时间的一种方法》［J］. 《电子技术应用》，1993，第一期. [4] 高峰，《单片微型计算机与接口技术》[M].北京：科学出版社，2003. [5] 刘伟，赵俊逸，黄勇，《一种基予C8051F单片机的SOC型数据采录器的设计与实现》［A］.天津市计算机学会单片机分会编. 《2003年全国单片机及嵌如入式系统学术年会范文集（下册）》. 致 谢 在做课程设计的半个月以来，我收获了很多。除了感激陈老师教给我们知识外，也非常感谢课程设计辅导老师余老师这么长时间以来的教导和培养，在您严格的要求和细心的指导下，我学会了独立思考，不懂就问。刚开始的时候我觉得自己落了几节课，对这门课没有系统的理解，也觉得自己这门课学的很不好，一直没有信心和勇气独立完成，但经过尝试，我最终成功地完成了这次的课程设计，虽然在课程设计的过程中遇到了很多的困难，但都一一克服了。同时，也对课程设计的格式和要求有了详细的了解，相信这会给以后带来很大的方便。当然，最重要的是，在您的监督下，通过我自己的学习和研究，对单片机这门课有了宏观的理解，并使我所学的知识掌握的更加牢固，在设计完成之后，平常看似复杂的交通灯控制，居然自己也能做出来，这让我对自己的能力刮目相看了，这也告诉我，只要自己肯下功夫，没有什么不可能的。另一方面，在本次课程设计中，我更加熟练的掌握了伟福软件和PROTEUS的应用，这将会为我的学习和工作带来很大的帮助。不过，我所学的知识和本次运用而能熟练掌握的技能实在有限。因此，在今后，我将更加充满信心地充实自己，更加认真和深入的钻研，继续发扬独立思考，不懂就问的学习习惯。再次感谢！

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