单片机控制红绿灯系统

1.1 设计任务

设计基于单片机的智能交通红绿灯控制系统，要求能通过按键或遥控器设置系统参数，系统运行时，“倒计时等信息”能通过数码管或点阵发光管显示，设计时应考虑交通红绿灯控制的易操作性及智能性。以单片机的最小系统为基础设计硬件，用汇编语言、或C语言设计软件。通过本设计可以培养学生分析问题和解决问题的能力，掌握Mcs51单片机的硬件与软件设计方法，从而将学到的理论知识应用于实践中，为将来走向社会奠定良好的基础。

东西（A）、南北（B）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三个指示灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮时车辆及行人小心通过。红灯的设计时间为45秒，绿灯为40秒，黄灯为5秒，黄灯亮时蜂鸣器响。 1.2 方案介绍

采用分模块设计的思想，程序设计实现的基本思想是一个计数器 ， 选择一个单片机，其内部为一个计数，是十六进制计数器，模块化后，通过设置或程序清除来实现状态的转换， 由于每一个模块的计数多不是相同， 这里的各模块是以预置数和计数器计数共同来实现的，所以要考虑增加一个置数模块，其主要功能细分为，对不同的状态输入要产生相应状态的下一个状态的预置数， 如图中A道和B道,分别为次干道的置数选择和主干道的置数选择。

2、交通灯系统硬件设计

2.1 单片机概述

单片机是由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备共五个基本部分组成的。单片机是把包括运算器、控制器、少量的存储器、最基本的输入输出口电路、串行口电路、中断和定时电路等都集成在一个尺寸有限的芯片上。

通常，单片机由单个集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。 2.2 系统构成

电路板一块，ATS51单片机一片，7448芯片2片，七段数码管八个。发光二极管6个（2个绿的，2个红的，2个黄的），100欧姆电阻20个，2个按键，2个开关，51K欧姆电阻2个，5V稳定电源1个，3个电容。

1

系统结构框图:

图1 系统结构框图

系统工作流程：

（1）程序初始，通过两个传感器来判断南北与东西方向车辆通行情况。

(2) 情况判定后由ATS51单片机p2口输出二进制信号控制红绿黄灯亮的情况。 (3) 确定那些灯亮后，由对应的七段数码管来进行到计时显示。由p1口输出来控制七段数码管的显示。

（5）LED采用5V的直流电来驱动，低电平。

3芯片介绍及部分电路说明

3.1 ATS51芯片

选用的ATS51与同系列的ATC51在功能上有明显的提高，最突出是的可以实现在线的编程。用于实现系统的总的控制。其主要功能列举如下： 1) 为一般控制应用的 8 位单片机

2) 晶片内部具有时钟振荡器（传统最高工作频率可至 33MHz） 3) 内部程式存储器（ROM）为 4KB 4) 内部数据存储器（RAM）为 128B 5) 外部程序存储器可扩充至 KB 6) 外部数据存储器可扩充至 KB

7) 32条双向输入输出线，且每条均可以单独做 I/O 的控制 8) 6 个中断向量源 9) 2 组的 16 位定时器 10) 1 个全双工串行通信端口

11) 8751 及 8752 单芯片具有数据保密的功能 12) 单芯片提供位逻辑运算指令

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图2 ATC52芯片

3.2 数码管显示部分电路

七段显示译码器输出低电平有效，用以驱动共阳极显示器。该集成显示译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能,可将单片机输出的四位二进制数转换成10进制数与七段数码管显示对应，用于显示0—9的数字。

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图3 数码管显示电路

其中LT 为测试输入。 3.3 红绿LED信号显示灯

LED 灯的显示原理:通过同名管脚上所加电平的高低来控制发光二极管是否点亮。如下图：

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图4 红绿LED信号显示

3.4 蜂鸣器电路

这个电路主要用于黄灯亮时蜂鸣器响五秒。

图5 蜂鸣器电路

4 交通灯软件设计

4.1 程序设计流程图 程序设计框图

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图6 程序设计框图

4.2 源程序代码

程序代码分为几个模块：中断模块，循环模块，延时模块。 #include

#define uint unsigned int #define uchar unsigned char

sbit W0=P0^3; sbit W1=P0^0; sbit W2=P0^1;

6

sbit W3=P0^2; sbit Buzzer=P0^4;

/***************************路口

1*****************************************/

sbit RED1=P2^0; sbit YELLOW1=P2^1; sbit BULLE1=P2^2;

/**************************路口

2******************************************/

sbit RED2=P2^7; sbit YELLOW2=P2^6; sbit BULLE2=P2^5;

/****************设置红绿灯标志位****************************************/

uchar Flage0,Flage1,Flage2,Flage3; uint n1,n2,n3,n4;

uchar code Table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0, 0x99,0x92,0x82,0xf8, 0x80,0x90,0x88,0x83, 0xc6,0xa1,0x86,0x8e};

void Delay_us(uint us);

void Display(uchar Num1,uchar Num2,uchar Num3,uchar Num4); void Init_Chip(void);

7

int main() {

Init_Chip(); while(1) {

if(Flage2==0) {

Display(n3/100,n3%100/10,n4/100,n4%100/10);

RED1=0;YELLOW1=1;BULLE1=1;

RED2=1;YELLOW2=1;BULLE2=0;

if(Flage1==1) {

RED1=0;YELLOW1=1;BULLE1=1;

RED2=1;YELLOW2=0;BULLE2=1;

Buzzer=0;

Display(0,n2/10,n4/100,n4%100/10); } Buzzer=1;

8

}

if(Flage2!=0) {

Display(n4/100,n4%100/10,n3/100,n3%100/10);

RED1=1;YELLOW1=1;BULLE1=0;

RED2=0;YELLOW2=1;BULLE2=1;

if(Flage1==1) {

RED1=1;YELLOW1=0;BULLE1=1;

RED2=0;YELLOW2=1;BULLE2=1;

Buzzer=0;

Display(n4/100,n4%100/10,0,n2/10); }

Buzzer=1; } } return 0; }

9

/**********************初始化

********************************************/

void Init_Chip(void) {

TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; EA=1; ET0=1; TR0=1;

RED1=0;YELLOW1=1;BULLE1=1;

RED2=1;YELLOW2=1;BULLE2=0;

n2=50;n3=450;n4=500; }

/***********************显示

*********************************************/

void Display(uchar Num1,uchar Num2,uchar Num3,uchar Num4) { W0=0; Delay_us(5); P1=Table[Num1]; W0=1; W1=0;

10

Delay_us(5); P1=Table[Num2]; W1=1; W2=0; Delay_us(5); P1=Table[Num3]; W2=1; W3=0; Delay_us(5); P1=Table[Num4]; W3=1; }

/***************************延时*****************************************/

void Delay_us(uint us) {

uint x,y;

for(x=us;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); }

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

void timer0() interrupt 1 {

11

TH0=(65535-50000)/256;

TL0=(65535-50000)%256;//================50ms初 n1++; if(n1%50==0) {

Buzzer=~Buzzer; }

if(n1==15) { n1=0; n2--; n3--; n4--; if(n2==0) { n2=0; Flage0=1; Flage1=0; } if(n3==0) { n2=50; n3=450; Flage0=0;

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Flage1=1; } if(n4==0) { n2=50; n3=450; n4=500; Flage0=0; Flage1=0; Flage2=~Flage2; } } }

5、改进意见 6、心得体会 7、参考文献

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参 考 文 献

[1]胡汉才.单片机原理及其接口技术.清华大学出版.1996

[2]蔡美琴.MCS-51系列单片机系统及其应用.高等教育出版社.2004.2 [3]蒋万君.在论循环时序电路的简便设计.机电一体化.2005.5

[4]何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计.北京航空航天大学出版社.1995. [5]李华.MCS -51系列单片机实用接口技术.北京航空航天大学出版社.1993 [6]周航慈.单片机应用程序设计技术.北京航空航天大学出版社.1991.

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