交通灯课程设计报告

课程设计任务书

学生姓名： 汪鹏飞 专业班级： 电子1202班 指导教师： 吴友宇 工作单位： 信息工程学院 题 目: 交通灯控制电路的设计 初始条件：

本设计既可以使用集成集成译码器、计数器、定时器、脉冲发生器和必要的门电路等。本设计也可以使用单片机系统构建交通信号灯控制器。

用数码管显示时间计数值，用红、黄、绿LED作信号灯。

要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具

体要求）

1、课程设计工作量：1周。 2、技术要求：

① 要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行（以红绿灯指示），每次通行时间设为0—30秒（可预置）；变更车道以前，黄灯先亮5秒钟，黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次；两个车道均以减计数方式显示时间。其余部分可根据情况自行发挥。 ② 确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和集成电路，设计分电路，阐述基本原理。 ③绘制总体电路原理图。

3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范.

时间安排：

1、年日集中，作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。 2、年日，查阅相关资料，学习电路的工作原理。

2、年日 至 日，方案选择和电路设计。

2、年日 至 日，电路调试和设计说明书撰写。 3、年 日上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。

课设答疑地点：鉴主14楼电子科学与技术实验室。

指导教师签名： 年 月 日

系主任（或责任教师）签名： 年 月 日

目 录

1 设计任务和性能指标 ............................................................. 错误！未定义书签。 1.1设计任务 .............................................................................................................. 4 1.2性能指标 .............................................................................................................. 4 2 设计方案 ................................................................................................................... 2 2.1任务分析 .............................................................................................................. 2 2.2方案设计 .............................................................................................................. 2 3 硬件设计 ................................................................................................................... 3 3.1单片机的最小系统介绍 ...................................................................................... 3 3.2芯片介绍 ............................................................................................................ 4 3.3驱动电路 .............................................................................................................. 5 4 硬件的驱动电路 ....................................................................................................... 5 4.1 LED数码管简介 ................................................................................................. 5 4.2LED的驱动电路

5 调试及性能分析 ....................................................................................................... 6 5.1 调试分析 ............................................................................................................ 6 5.1.1 软件调试....................................................................................................... 6 5.1.2 硬件调试....................................................................................................... 6 5.1.3 系统功能调试............................................................................................... 6 6 心得体会 ................................................................................................................... 6 参考文献 ....................................................................................................................... 8 附录1 系统原理图 ...................................................................................................... 9 附录2 系统仿真图 .................................................................................................... 10 附录3 程序清单 ........................................................................................................ 11

摘要

近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不地走向深入，同时带动传 统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。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。本系统采用单片机STC89C52为中心器件来设计交通灯控制器，其他的主要硬件有LED数码管，通过对单片机的STC89C52芯片输入相应的程序来使之实现相应的功能，具体程序见报告。系统实用性强、操作简单、扩展性强，只要改变程序即可变换功能。

关键字：程序、STC89C52、LED、交通灯。

1设计任务和性能指标

1.1设计任务

利用单片机完成交通信号灯控制器的设计，该交通信号灯控制器由一条主干甲车道和乙车道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯。如图上图所示。设东西向为甲车道，南北为乙车道。

1.2性能指标

要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行（以红绿灯指示），每

次通行时间设为0—30秒（可预置）；变更车道以前，黄灯先亮5秒钟，黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次；两个车道均以减计数方式显示。

2 设计方案

2.1任务分析

模拟交通灯控制器就是使用单片机来控制一些LED 和数码管，模拟真实交通灯的功能。红、黄、绿交替闪亮，利用数码管倒计数显示间隔等，用于管理十字路口的车辆及行人交通，计时牌显示路口通行转换剩余时间等

2.2方案设计

1、根据设计的要求可知，系统的原理框图如下图1所示

单片机可选用STC89C52，它与8051系列单片机全兼容，但其内部带有8KB的FLASH ROM，设计时无需外接程序存储器，为设计和调试带来极大的方便。南北向和东西向各采用2个数码管计时，同时需要对该方向的指示灯的点亮时间进行倒计时。

2. 软件方案

根据设计要求，程序框图如图2所示。软件可由C语言完成，也可由汇编语言完成。软件设计可以分为以下几个功能模块： 主程序：初始化。

计时程序模块：为定时器的中断服务子程序，完成0.1秒（或其他时间）和1秒的时间定时。

显示程序模块：完成6个发光二极管和2个LED数码管的显示驱动。

图2 程序流程图

3 系统硬件设计

3.1单片机的最小系统

STC89C52单片机最小系统框图

3.2芯片介绍

主控芯片采用AT89C52单片机。AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 1、兼容MCS51指令系统

2、8k可反复擦写(大于1000次）Flash ROM； 3、32个双向I/O口； 4、256x8bit内部RAM；

5、3个16位可编程定时/计数器中断； 6、时钟频率0-24MHz；

7、2个串行中断，可编程UART串行通道； 8、2个外部中断源，共8个中断源； 9、2个读写中断口线，3级加密位；

10、低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能；

11、有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等几种封装形式，以适应不同产品的需求。

3.3驱动电路

图6 驱动电路

4 硬件的驱动电路

4.1LED数码管简介

LED数码管中各段发光二极管的伏安特性和普通二极管类似，只是正向压降较大，正向电阻也较大。在一定范围内，其正向电流与发光亮度成正比。

由于常规的数码管起辉电流只有1～2 mA，最大极限电流也只有10～30 mA，所以它的输入端在5 V电源或高于TTL高电平(3.5 V)的电路信号相接时，一定要串加限流电阻，以免损坏器

4.2 LED的驱动电路

5 调试及性能分析

5.1 调试分析

5.1.1 软件调试

软件调试主要是利用proteus仿真软件完成电路的搭建，运行以发现设计中的错误及时改正。

5.1.2 硬件调试

硬件调试主要是检测硬件电路是否有短路、断路、虚焊等。具体步骤及测试结果如下：

（1）检查电源与地线是否全部连接上，用万用表对照电路原理图测试各导线是否完全连接，对未连接的进行修复。

（2）参照原理图，检查各个器件之间的连接是否连接正确，是否存在虚焊，经测试，各连接不存在问题。

（3）以上两项检查并修复完后，给该硬件电路上电，电源指示灯点亮。

5.1.3 系统功能调试

通过软件仿真显示，系统基本能完成要求，但由于编程的程序存在时差，导致黄灯闪烁和秒表跳动不一致，后经过仔细检查和思索，在定时程序的修改，电路可以正常工作。

6 心得体会

通过这次课设，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。经历了从最初的设计到最后做出产品的开发过程，提高了对专业的认识及兴趣，对于我们工科来说，对以后就业有及其重大的影响。

一个小小的单片机居然涵盖了如此之多，输入输出端口不说，还有显示部分，用到中断，串行口。更使我对单片机的基本原理、单片机应用系统。开发过程，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。作为一位学生，因知识和经验的不足，且第一次做这么系统化的设计，故只能通过模仿其它的编程思路，再加上一些自己的思想去完成这个设计，因此在各个方面都会有一些不足，敬请指正。但自己会在以后的学习中逐渐去完善、巩固自己的单片机知识。

参考文献

[1] 郭天祥.51单片机C语言教程——入门、提高、开发、扩展全攻略. 电子工业出版社,2009.12第五次印刷.

[2]齐洪喜，陆颖．VHDL电路设计实用技术．北京：清华大学出版社，2004.5． [3]刘艳萍，高振斌，李志军．EDA实用技术及应用．北京：国防工业出版社,2006.1． [4]章彬宏．EDA应用技术．北京：北京理工大学出版社，2007.7．

[5]汉泽西．EDA技术及其应用．北京：北京航空航天大学出版社，2004.5． [6]谭会生．EDA技术基础．长沙：湖南大学出版社，2004.8．

附录1 元器件清单

附录2主系统原理图

附录3 程序清单

//头文件:

#include "reg51.h"

int table[16]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c, 0x39,0x5e,0x79,0x71}; int a=0; int t=9; int tt=20;

void delayms(int ms); void init(void);

main() { init(); while(1) {

if(t!=0) {

P3=table[t]; P1=table[t];

if(a%2==0)P2=0X0C; if(a%2==1)P2=0X21; } if(t==0) {

P3=table[0]; P1=table[0]; P2=0X12;

delayms(1000); P2=0X00;

delayms(1000);

P2=0X12;

delayms(1000); P2=0X00;

delayms(1000);

P2=0X12;

delayms(1000); P2=0X00;

delayms(1000);

P2=0X12;

delayms(1000); P2=0X00;

delayms(1000);

P2=0X12;

delayms(1000); P2=0X00;

delayms(1000);

t=9;

a++; } } }

void delayms(int ms) {

int x,y;

for(x=ms;x>0;x--) for(y=111;y>0;y--); }

//初始化函数 void init() {

TMOD=0X01; //设置定时器1为模式一，即16位计算模式 TH0=(65536-50000)/256; //给计数寄存器赋值，50毫秒时间 TL0=(65536-50000)%256; EA=1; //开启总中断 ET0=1; //开启定时器0中断 TR0=1; //启定定时器0 }

//中断函数,关键字"interrupt" ， 这是C语言的中断函数表示法，1表时定地器0 void timer() interrupt 1

{ }

TH0=(65536-50000)/256; //重新赋值 TL0=(65536-50000)%256; tt--; if(tt==0) { t--; tt=20; }

本科生课程设计成绩评定表

指导教师签字：

年 月 日

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/eb44.html