交通灯控制电路设计

学号姓名学制3年专业电子信息工程年级班级指导教师陈登林复审教师设 计题目交通灯控制电路设计指导教师评语：成绩：指导教师签名：年月日系复审意见：成绩：复审人签名：年月日系部终审意见:公章答辩情况记录答辩题目答辩情况止确基本 止确经提示 回答不止确未回答此表由主持答辩的同志填写。答辩委员会（或小组）评语：成绩：主持答辩人签名：职称：月日毕业设计任务书一、 设计题目：交通灯控制电路设计二、 原始依据(选题背景)根据单片机仿真与实战项目化教程、电子线路CAD目化教程以及网上查阅相关资料等。三、 毕业设计(论文)的内容和要求(包括技术要求、图表要求以及工作要求等):1.设计内容：使用单片机AT89C51作为仿真控制器，控制十字路口的交通灯，功能如下：(1)、正常情况，东西、南北实现交通灯的基本功能；(2)、特殊情况，东西方向通行；(3)、紧急情况，东西、南北方向都是红灯。2.设计要求：(1)设计交通灯控制电路。(2)利用protel画出原理图，PCBR图。(3)正确选择多谐振荡器实现振荡周期在 1秒到10秒之间调节。(4)叙述其工作原理。(5)课程设计的心得体会。四、 毕业设计论文撰写内容、格式、字数的要求；毕业设计(论文)的内容为：封面、首页、中文摘要和关键词、目录、引言、 正文、结论、致谢、参考文献、附录等。字数不少于10000字。五、 参考资料：1 AT89C51 -搜狗百科 2交通灯的背景和意义 -阿里巴巴商友圈3LED 的简介 -电子设计 -道客巴巴 http:【4】汤平.单片机仿真与实践项目化教程( C语言版).北京工业出版社六、 毕业(课程)设计时间期限：2016年10月20日至2016年12月29日指导教师：年 月 日二、毕业设计应完成的图纸：图2-1 控制框图，见3页表2-1 AT89C51 P3 口第二功能说明表，见5页图2-2 AT89C51引脚及外形图，见6页图2-3 LED发光原理图，见7页图3-1内部时钟电路图，见8页图3-2复位电路图，见9页图3-3 LED显示电路图，见9页图3-4 仿真图，见10页图3-5原理图，见10页图3-6 PCB图，见11页表4-1 交通灯状态表，见12页表4-2各引脚分配以及控制数据表，见 12页图4-1 软件总体设计及流程图，见13页 图4-2 紧急状态子程序流程图，见14页图4-3 正常指示主程序流程图，见14页三、其他要求：四、毕业设计的期限：自2016年10 月 20 日至2016 年12 月 29日五、毕业设计（论文）进度计划：起至日期工作 内 容备注2015.10.20-2015.10.302015.11.1-2015.11 .52015.11.6-2015.11 .20.2015.11.21-2015.11.30消化论文题目，收集相关资料；确定设计方案及设计大纲；划分功能模块，设计硬件及软件的电路模块；编写程序及画出PCB图，进行电路仿真；撰写论文初稿；按照毕业论文的要求，整理论文；修改，完善论文，定稿摘要随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。本次设计是基于单片机AT89C51单片机为控制核心的交通控制系统，它可以实现对车 辆、行人的有效导引。设计中我们选用红、绿、黄三种不同LED发光管作为车辆的指示（换 而言之，就是用红、绿、黄三种不同LED交通灯指示），简化了设计，形象直观；不仅如此，我们还结合了 KeilC51 、 Proteus 进行编程、仿真。当出现紧急情况时，交警可将系 统设置成手动，让某路口车辆通行，此路口行人禁行，紧急情况结束后再转成自动状态。本次设计并对系统物理结构进行了优化，很有城市交通道口的“模型”味。关键词：单片机；AT89C51交通灯；控制系统；LED摘要 I目录 II第1章绪论 11.1 弓I 言 11.2 交通灯的背景及意义 11.3 单片机的意义和本设计特点 2第2章系统设计 32.1 系统总设计结构图 32.2 芯片AT89C51单片机的简介 32.2.1 主要的特性 32.2.2 特性描述 42.2.3 管脚说明 42.2.4 振荡器特性 62.3 LED 的简介 62.3.1 LED发光原理 62.3.2 LED主要参数 72.3.3 LED的特点 7第3章系统硬件设计83.1 系统电路设计 83.2 时钟电路设计 83.3 复位电路设计 83.4 电源 93.5 LED显示电路设计 93.6 Proteus 电路图和Protel 原理图的绘制 9第4章软件设计 124.1 系统软件设计整体思路 124.2系统软件设计流程图124.2.1 交通灯控制电路设计分析 124.2.2 软件总体流程图 134.2.3 紧急状态子程序流程图 134.2.4 正常指示程序流程图 14第5章 程序与仿真编写 155.1 程序调试用到的软件及工具 155.2 Keil C51 简介 155.3 Proteus 简介 155.4 仿真过程 16第6章结束语 17参考文献 18致谢 19附录 20第1章绪论1.1 引言随着社会和城市交通的快速发展，近几年机动车辆数字急剧增加，道路超负荷承载道路 现象严重，致使交通事故逐年增加。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交 通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。俗话说“要想富、先修路”，但路修好了如果在交通控制方面做不好道路还是无法保障畅通安全。作为交通控制的重要组成部份 的交通信号灯也应国际化。随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、 车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统 是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城 市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。 自80年代后期，一些大城市纷纷修建城市高速道 路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快 速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市 高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦 合处交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城 市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管 理和城市规划部门亟待解决的主要问题。可见交通灯是城市交通有序、安全、快速运行的重要保障，因此解决好公路交通信号灯 控制问题也成了保障交通有序、安全、快速运行的重要环节。1.2 交通灯的背景及意义交通是城市经济活动的命脉，对城市经济发展、人民生活水平的提高起着十分重要的作 用。城市交通问题自人类进入21世纪以来，道路交通一直是困扰城市发展、制约城市经济建 设的重要因素。而使用合理的交通灯可以合理的规划城市交通，从而为城市的快速运输和发 展提供最优化的交通解决方案。可以肯定的说，城市道路增长的有限与车辆增加的无限这一对矛盾是导致城市交通拥 挤的根本原因。对于减轻交通拥塞及其副作用特别是对于大的交通网络而言，仍然缺乏一种 真正的交通响应控制策略。计算机硬件能力与控制软件能力很不相符，由此造成的影响是很 多交通控制策略根本不能实现。在少数几个例子中，一些新的控制策略确实能得以实现，但 他们却没能对早期的控制策略进行改进。由于缺乏能提高交通状况、特别是缺乏拥塞网络交通状况的实时控制策略，几乎可以说真正成熟的控制策略仍然不存在.智能化和集成化是城市 交通信号控制系统的发展趋势和研究前沿，而针对交通系统规模复杂性特征的控制结构和针 对城市交通瓶颈问题并代表智能决策的阻塞处理则是智能交通控制优化管理的关键和突破 口。车辆的不断增多，表明车辆对道路容量的要求仍然很高，短期内还不可能改变。自从 开始使用计算机控制系统后，不管在控制硬件里取得什么样的实际进展，交通控制领域的控 制逻辑方面始终没能取得重大突破。因此，研究基于智能集成的城市交通信号控制系统具有相当的学术价值和实用价值。 把智能控制引入到城市交通控制系统中， 未来的城市交通控制系统才能适应城市交通的发展。 从长远来看该研究具有巨大的现实意义。1.3 单片机的意义和本设计特点单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器-CPU （运算、控制）、随机存取存储器-RAM （数据存储）、只读存储器-ROM（程序存储）、输入/输出端口 -I/0 （列 如用行口、并行口等）、定时器/计数器、A/D、D/A等都集成在一块集成电路芯片中形成的微 处理器。虽然计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。微计算机（单 片机）在这种情况下诞生了，它为我们改变了什么？目前，单片机已渗透到人们生活的各个 领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。例如：从导弹的导航装置，到飞机上各种 仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理， 以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。由此可见， 单片机在工商、金融、科研、教育、航空、航天等领域都有着十分广泛的用途。以前没有单 片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积 大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。 在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简 单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成本也降 低了，长期使用也不会担心精度达不到了，且容易升级改善。本设计通过采用单片机 AT89C51来作为交通灯电路的控制器，单片机运算能力强，软件 编程灵活，稳定可靠。本设计采用 KeilC51软件编写控制程序、proteus仿真其结果以及使 用Protel99SE软件画出交通灯控制电路的PCBt反，然后只需将各个元件按照仿真内电路焊接 实物即可。第2章系统设计2.1系统总设计结构图其系统总设计结构控制框图如下图2-1所示:AT89C51CPUP3.3(INTO)P3.4(INTirFEK1K24个方向12 务只发光二极管(LED紧急特殊图2-1控制框图本设计由主控芯片51单片机，单片机时钟电路，复位电路，电源电路，LER水位高度监测电路组成。单片负责控制整个系统的执行过程。2.2 芯片AT89C51单片机的简介AT89C51 是一种带 4K字节 FLASHff储器(FPEROMH Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能 CMOS的微处理器，彳&称单片机。AT89C205促一种 带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEH密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-5甘旨令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8位CPUf口闪烁存储器组合在单个芯片中，ATME的 AT89C51是一种高效微控制器，AT89C205促它的一种精简版本，AT89C51单片机为很多嵌入 式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如下图2-2所示：2.2.1 主要的特性.与MCS-51兼容.4K字节可编程FLASH#储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年. 全静态工作：0Hz-24MHz 三级程序存储器锁定 128X8位内部RAM 32可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式2.2.2 特性描述AT89C51提供以下标准功能：4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM32个I/O 口 线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡 器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工 作模式。空闲方式停止CPU勺工作，但允许RAM定时/计数器，串行通信口及中断系统继续 工作。掉电方式保存RAW的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个 硬件复位。2.2.3 管脚说明VCC :供电电压。GND:接地。P0 口： P0 口为一个8位漏级开路双向I/O 口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0 口的管脚 第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原 码，此时P0外部必须接上拉电阻。P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8位双向I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1 口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时， 将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASHS程和校验时，P1 口作为低八位地址接收。P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出4个TTL 门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入 时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“ 1” 时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在FLASH程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口： P3 口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O 口，可接收输出4个TTL门电流。当P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低 电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3 口也可作为AT89C51的一些特殊功 能口，其P3 口第二功能说明下表2-1所示：表2-1 AT89C51 P3 口第二功能说明表单片机引脚引脚第二功能第二功能说明P3.0RXD串行通信数据接收端P3.1TXD串行通信数据发送端P3.2INT0外部中断0请求P3.3INT1外部中断1请求P3.4T0定时器/计数器0外部输入端P3.5T1定时器/计数器1外部输入端P3.6Wr外部数据存储器/外设端口写P3.7RD外部数据存储器/外设端口读【注：P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号RST复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASHg程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然 而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EK址上置0。此时，ALE只有在执行 MOVX MOV蜡令是ALE才起作用。另外，该 引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE禁止，置位无效。PSEIN外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 PSENt效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN信号将不出现。百/VPP访问程序存储控制信号/加编程电压。当EA呆持低电平时，则在此期间外部程 序存储器（0000H-FFFFH,不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1时，-EA将内部锁定 为RESET当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASHY程期间，此引脚也用于 施加12V编程电源（VPP。XTAL1 :反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2:来自反向振荡器的输出2.2.4 振荡器特性XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证 脉冲的高低电平要求的宽度。Wi ATIM51 24PC 050 BAUICS1 24叱 0143Pl.t F17(UD)?10 rno?5. i (TVT6)Ps2 J(TOP丸*师】P： 6师P；, 7HAL2 mu LMP?. T/UI5I PJ. b/UUl P3. 5/CaB) P2.4 PL3/UU) F工 MIMS P11/U4) P3 0/(ASirurn4【Ah】ATB9C51po. 5门6n 即. 5/LWM PO,Ea/vpp 口匕而说 P5KSAT89c51的引脚和M图2-2 AT89C51引脚及外形图2.3 LED的简介LED （Light Emitting Diode ）,发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把 电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附 LED灯株在一个支架上，一端 是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组 成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“ P-N结”。当电流通过导线作 用于这个晶片的时候，电子就会被推向 P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的 形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长决定光的颜色，是由形成P-N结材料决定的。2.3.1 LED发光原理发光二极管是由III-IV 族化合物，如GaAs（神化钱）、GaP麟化钱）等半导体制成的,其核心是PN结。因此它具有一般PN结的特性，即是正向导通、反向截止、击穿特性，止匕外, 还具有发光特性。在正向电压下，电子由 N区注入P区，空穴由P区注入N区，进入对方区域的少的载流子一部分与多数载流子复合发光，如下图2-3所示：图2-3 LED发光原理图2.3.2 LED主要参数1、允许功耗Pm允许加在LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。2、最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值二极管被损坏。3、最大反向电压VRm所允许加的最大反向电压。超过此值，二极管可能被击穿损坏。2.3.3 LED的特点LED通过PN结实现光能转换，具特点如下：1、节能：LED具有电压低、电流小、亮度高的特性。具发光率比传统的光源节能80% -90%。2、环保：LED为冷光源，炫光小、无辐射，使用中不会产生危害物质。3、寿命长：LED单管的寿命为10万小时，光源寿面为2万小时以上，按每天工作12小 时计算，其寿命也在5年以上。4、结构牢固：LED利用固态半导体芯片将电能转换光能，外加环氧树脂封装，体内也没 有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉淀、光衰等缺点。5、光色单纯、种类多：LED的光谱窄，单色性好，几乎所有发出的光都可以利用，无需 过滤直接发出光源。6、安全可靠：LED使用低电压驱动，发光稳定，没有采用 50Hz交流电供电时闪频现象， 并且的发热量低，光色柔和。总之，LED是一种符合绿色照明要求的光源。所谓“绿色照明”是指通过科学的照明设 计，采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明产品，可以提高人们的工作、学习、生活 条件与质量，从而创造高效、舒适、安全、经济与有益的环境。第3章系统硬件设计3.1 系统电路设计本系统电路主芯片 AT89C51晶振和两个电容组成的时钟脉冲，一个电阻和一个电解电容和一个按键组成的复位电路以及发光二极管（LED等器件构成单片机控制交通灯的控制电路。3.2 时钟电路设计时钟电路用于产生单片机工作所需的时钟控制信号，其性能影响单片机系统的稳定性。时钟频率影响单片机运行速度（AT89C51单片机时钟频率范围：0 33MHz）。常用的时钟电 路有两种：内部时钟电路和外部时钟电路。并加上两个容量为22pF的电容组成时钟电路。如下图3-1所示:图3-1 内部时钟电路图XTAL1（19脚）、XTAL2（18脚）内部有一个片内振荡器结构，但需要并联一个12MHz勺晶振X1,3.3 复位电路设计AT89C51单片机的RST （9脚）是复位端。当向RST输入一个2个机器周期的高电平时，单片机就会复位，复位后单片机从 0000H开始执行程序。如果在单片机执行程序的过程中触发复位，则单片机立即放弃当前的操作而被强行要求从头开始执行程序图3-2 复位电路图3.4 电源向单片机供电：AT89S51单片机的工作电压范围：4.0V-5.5V,所以通常给单片机外接5V直流电源,连接方式为VCC（40脚）：接电源+5V端VSS（20脚）：接电源地端。3.5 LED显示电路设计发光二极管闪烁的实质是一亮一灭，在电路图中，发光二极管采用共阳极接法，在单片 机AT89C51的弓I脚端送“0”亮、“1”灭。编写程序控制亮灭的时间间隔就形成了闪烁的效果， 时间控制采用软件延时的方法来实现。通过12个LED小灯模拟交通灯的变化，通过 P1 口控制，如下图 3-3所示:手，叶/ H - bl HH|!IE ”5图3-3 LED显示电路图3.6 Proteus 电路图和Protel原理图的绘制用Proteus仿真软件绘制的完整电路图如下图3-4所示:1此行PTiOWEiO阿？ 3匕8L !川Ml 口 PO5J*C5 隗必川” FTiWD?FJEjAfl 如雨.iAlQ ?2.iW11H4JA1.2 邙后脑 电息M14 7W璃P】M版卜二 UWU P) 3MtT用MH P3WTH【二不 工2图3-4 仿真图所示:用Protel 99SE软件绘制的完整具体的原理图如下图3-5匕 V k P! M FJ.Ua 打M打i I r5，HE.匚hlij1:.工 EMl Uffi pu :.a4;f?q三二 _- khh3.IM-=睢 sMe EMK W其PCBS如下图3-6所示:克科H-ddh 2J FCBI.PCBr* r t产，/匚.门G3GG一回 h02TznJSM*4WPL4图3-6 PCB图第4章软件设计4.1 系统软件设计整体思路一个应用系统要完成各项功能，首先必须有较完善的硬件作保证。同时还必须得到相应 设计合理的软件的支持，尤其是微机应用高速发展的今天，许多由硬件完成的工作，都可通 过软件编程而代替。甚至有些必须采用很复杂的硬件电路才能完成的工作，用软件编程有时 会变得很简单，如数字滤波，信号处理等。因此充分利用其内部丰富的硬件资源和软件资源, 采用与C51系列单片机相对应的C语言和结构化程序设计方法进行软件编程。4.2 系统软件设计流程图4.2.1 交通灯控制电路设计分析首先根据日常积累的经验对交通灯状态进行分析，然后将交通灯的状态运用到单片机 AT89C51上。【注：交通灯的状态如表4-1所示】表4-1 交通灯状态表东西方向南北方向状态说明红灯黄灯绿灯红灯黄灯绿灯灭灭亮亮灭灭东西通行，南北禁行20s灭灭闪烁亮灭灭东西绿灯闪烁3s,南北禁行3s灭亮灭亮灭灭东西黄灯2s,南北禁行2s亮灭灭灭灭亮南北通行，东西禁行30s亮灭灭灭灭闪烁南北绿灯闪烁3s,东西禁行3s亮灭灭灭亮灭南北黄灯2s,东西禁行2s根据表4-1交通灯状态表分析，东西两个方向的信号灯状态是一致的，南北两个方向的 信号灯状态也是完全一致的，所以使用 6条I/O 口就可以完成灯的控制。【注：AT89C51各引脚分配以及控制数据如表 4-2所示】表4-2各引脚分配以及控制数据表东四方向南北方向P1数据状态说明红灯(P1.5)黄灯(1.4 )绿灯(P1.3 )红灯(P1.2)黄灯(P1.1)绿灯(P1.0)110011F3H东四通行，南北禁行 20s110,1交替011F3HRFBH东西绿灯闪烁3s,南北禁行3s101011FBH东四黄灯2s,南北禁行2s011110DEH南北通行，东西禁行 30s011110,1廿DEIH DFH南北绿灯闪烁3s,东西禁行3s011101DDD南北黄灯2s,东西禁行2s4.2.2 软件总体流程图软件总体设计及流程图如下图 4-1所示，通过单片机AT89C51的P1的I/O 口编写程序控 制12个LEW （熄、灭及闪烁）来组成交通灯的模拟。图4-1软件总体设计及流程图4.2.3 紧急状态子程序流程图按下K1、K2分别模拟紧急情况和特殊情况，K1、K2均没有按下为正常通行状态，按下 K1则是执行紧急情况，K1接外部中断0,按下K2则是执行特殊情况，K1接外部中断1。其 紧急状态子程序流程图如下图4-2所示：【注：默认情况下，外部中断 0比外部中断1的优先级高】图4-2紧急状态子程序流程图4.2.4正常指示主程序流程图具交通灯电路正常指示主程序流程图如下图4-3所示:【注：A表示东西方向，B表示南北方向】初始化卡；窗行，R禁彳亍时aA绿灯闪爆3*rB 禁行防图4-3正常指示主程序流程图第5章程序与仿真编写5.1 程序调试用到的软件及工具调试本程序需要用到KEIL C51 ,及proteus仿真软件平台。5.2 Keil C51 简介Keil C51是美国Keil Software 公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统， 与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。 用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。Keil C51提供了包括C编译器、宏编汇、 链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整的开发方案，通过一个集成开发 环境（UVission）将这些部分组合在一起。运行 Keil C51软件需要 WIN98.NT.WIN2000.WINXP 等操作系统。如果你使用 C语言编程，那么Keil几乎是你的不二之选，即使不使用C语言编程而用汇编语言编程，其方便易用的集成环境，强大的软件仿真调试工具也会使你事半功 倍。C51工具包的整体结构：uVision 与Ishell 分别是C51 for Windows和for Dos的集成 开发环境（IDE）,可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用 IDE本身或其它编辑器编辑 C或汇编源文件。然后分别由 C51及A51编译器编译生成目标文 件（.OBJ）。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件（.ABS）。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或 tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写 入程序存贮器如EPROMPo5.3 Proteus 简介Proteus是英国Labcenter Electronics 公司研发的多功能 EDAC件，能方便地完成单片机系统的硬件设计、软件设计、单片机源代码级调试与仿真。Proteus还有使用极方便的印刷电路板高级布线编辑软件（PCB。Proteus的问世，改变了单片机的学习方法，改变了 单片机应用产品的研发过程。、在Proteus平台上进行Proteus电路设计。、在Keil平台上进行Keil软件设计。、在Proteus平台上进Proteus仿真。、仿真正确后，实际单片机系统制作调试还可以与Proteus配合进行。5.4 仿真过程首先打开Keil C51主程序，新建文件夹一新建 C文件存盘一新建工程一添加 C文件工程 一设置晶振频率一勾选“Output”中的“Greate HEXFile ”框一 “保存”并编译，产生了 “HEX 文件，0错误0警告后把HEXA：件写入到proteus仿真软件单片机内运行即可。（如果有错误， 则根据提示信息修改程序后重新编译保存。）第6章结束语从10月20日开始，经过了整整两个月的时间，毕业设计总算是基本完成了。为了本次 的毕业设计，为了去更深一步的了解交通灯，我不仅阅读了许多相关的书籍，同时也去了各 个十字路口的交通灯情况。随着当今社会的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、 车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一，同时也成为人们研 究的主流方向之一。在这一次的毕业设计中，通过将 Keil C51编写程序、运用Proteus进行仿真以及利用 Protel 99SE画出原理图和PCBfi图，实现了交通灯红黄绿转换可在一定的时间范围内调整。 但是在设计的过程中，我也遇到了一些困难。因为作为对交通灯控制电路的设计，在原来的 课程实训中做过的，但是要求是和原来的课程实训中存在差异的。不仅如此，加之时间的原 因，有好多的知识由于没有经常使用从而遗忘了。所以在设计的过程中，方向不是很明确的， 但通过对相关的资料的查询，从功能、使用范围和其他的方面进行比较，最终决定用单片机 AT89C51作为交通灯控制电路设计的主要控制器件。 同时，在使用Keil、Proteus、Protel 99SE 这三个软件时也遇到了一些问题，但与同学们相互交流、学习后，最终还是将交通灯控制电 路设计完成。通过对交通灯控制电路设计，不仅加深对交通灯控制的进一步的了解，还理解 到单片机作为核心的控制元件的电路其可靠性比较高，功能也较强大，并且可以随时的更新 系统，进行不同状态的组合。但是在我们设计和仿真的过程中，也发现了除精确性不够精确 之外的另一些问题，例如红灯和绿灯的切换还不够迅速，红绿灯规则效率还不是很高等，这 需要在实践中进一步完善。毕业设计已经快要结束了，通过本次时长两个月的毕业设计，不仅把以前学过的知识重 新巩固了一遍，同时，也学到了许多书本上学不到的东西。毕业设计是我大学学习的最后一 个阶段，对于所学的知识是一个再学习和在提高的过程，通过这一次的毕业设计，能够自己 完成确实是培养了我的学习能力和独立工作能力，也正因为如此，为我将来在社会工作做好 了一定的准备工作。相信在以后的学习中，我会不断的完善自我，扬长补短，更进一步。参考文献11王用伦，微控制技术.第2版.重庆：重庆大学大学出版社，2010.【2】王静霞.单片机应用技术（C语言版）.北京：电子 工业出版社.2010.【3】汤平.单片机仿真与实践项目化教程（C语言版）.北京工业出版社4 AT89C51 -搜狗百科 51交通灯的背景和意义-阿里巴巴商友圈http:61 LED的简介-电子设计-道客巴巴在本次论文设计过程中，老师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心、指引与教导和不懈的支持，使我得以最终完成此次论文设计，在此表示衷心的感谢。此外在学 习中，老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮 人不倦的师者风范是我终生学习的楷模。另外在完成设计的过程中，还得到众多朋友的关心 支持和帮助，在此论文完成之际，谨向陈登林老师、同学和朋友致以深深的谢意和崇高的敬#includeunsigned char CC16=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,/ 0 1 2 3 4 5 6 70x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71;/0F的段码/ 8 9 A B C D E Funsigned char CA16=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8, / 0 1 2 3 4 5 6 70x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E;/0F的段码/8 9ABC D E Funsigned char PIN=0xFE,0xFD,0xFB,0xF7,0xEF,0xDF,0xBF,0x7F;/ 管脚/0123 4 56 7unsigned char t0,t1; /定义全局变量，用来保存延时时间循环次数sbit buzz=P2A0;/ 蜂鸣器输出端口#define buzz_on buzz=0#define buzz_off buzz=1void delay0_5s1() / 延时 0.5s 定时for(t0=0;t010;t0+)/采用全局变量t0作为循坏控制变量TH1=(65536-50000)/256; /设置定时器初值TL1= (65536-50000)%256;TR1=1;启动 T1while(!TF1);查询计数是否溢出，即定时 50ms时间到，TF1=1TF1=0;/ 50ms 定时时间到，将定时器溢出标志位 TF1清零void delay_t1(unsigned chart)for(t1=0;t1t;t1+) delay0_5s1();/采用全局变量t1作为循环控制变量void int_0() interrupt 0/ 情急情况外部中断0unsigned char i,j,k,l,m;i=P1; j=t0; k=t1; l=TH1; m=TH0; /保护现场，暂存 P1、t0、t1、TH1、TH0/ 两个方向都是红灯/ 延时10s/恢复现场，恢复进入中断前P1、t0、t1、/特殊情况外部中断1unsigned char i,j,k,l,m;EA=0;i=P1; j=t0; k=t1; l=TH1; m=TH0;EA=1;P1=0Xf3;delay_t1(10);EA=0;i=P1; j=t0; k=t1; l=TH1; m=TH0;TH1、TH0EA=1;P1=0XDB;delay_t1(20);P1=i; t0=j; t1=k; TH1=l;TH0=m;TH1、TH0void int_1() interrupt 2/ 关中断/ 保护现场，暂存 P1、t0、t1、TH1、TH0/ 开中断/ A 道放行/延时5s/关中断/恢复现场，恢复进入中断前P1、t0、t1、/ 开中断void main()unsigned char k;TMOD=0X10;/T1工作在方式1EA=1;/开放总中断允许位EX0=1;/ 开外部中断0中断允许位延时2sIT0=1;/0为下降沿触发EX1=1;/开外部中断1中断允许位IT1=1;/设置外部中断1为下降沿触发while(1)P1=0XF3;/A 向（东西）绿灯亮，B向（南北）红灯亮20s。delay_t1(40);/ 延时 20sfor( k=0;k3;k+)P1=0XF3;buzz_on;delay0_5s1();P1=0XFB;buzz_off;delay0_5s1();P1=0XEB;delay_t1(4);P1=0XDE;delay_t1(60);for( k=0;k3;k+)P1=0xde;buzz_on;delay0_5s1();P1=0xdf;buzz_off;delay0_5s1();P1=0xdd;delay_t1(4);/A向（东西）绿灯闪烁3次/A 向（东西）绿灯亮0.5s :/ 延时 0.5s o/A向（东西）绿灯灭0.5s/A 向（东西）黄灯亮，/ 延时2s。/A向（东西）红灯亮/延时30so/B（即 3s）。B向（南北）红灯亮0.5sB向（南北）红灯亮0.5sB向（南北）红灯亮。B向（南北）绿灯亮向（南北）绿灯闪烁3次（即3s）。/B向（南北）绿灯灭，A向（东西）红灯亮/ 延时 0.5s o/B向（南北）绿灯灭，A向（东西）红灯亮/ 延时 0.5s o/A 向（东西）红灯亮，B向（南北）黄灯亮,/ 延时2s