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1、河廿匕建筑工程学院课程设计报告书课程名称：交通信号灯模拟控制系统学院：电气工程学院专业：电气工程及其自动化班级：电控131学号：2013308113学生姓名：杨鹏指导教师：杜春晖职称：讲师2016年6月25日目录一.设计概述31.1课程设计的性质和目的31.2设计任务3二.设计方案及原理3三.设计内容5四.器件介绍及其功能64.1AT89C5174.2LED数码管9五.硬件电路及介绍105.1单片机主电路105・2灯接口电路115.3LED数码管显示电路125.4紧急按键控制电路12六.程序框图及代码136.1显示子程序136.2紧急屮断服务子程序136.3延
2、迟程序146.4总程序框图15七.软件原理15八.设计心得16参考文献16附录一（程序代码）16附录二（仿真图）23交通信号灯模拟控制系统设计—・概述1•课程设计的性质和目的本课程设计的主要0的是通过对电子技术及单片机原理的学习，综合掌握电子电路综合设计的过程，设计要求和具体的设计方法。通过设计更好的复习、理解模拟电子、数字电子和单片机等课程内容，使理论和实际相结合，加强学生的动手能力以及查阅相关资料解决实际问题的能力，培养学生从事设计工作的整体观念。2.设计任务(1)完成交通灯的变化规律，即一个十字路口为东西向和南北向，四个路口均冇红黄绿三等和两个LED数码
3、显示管。交通灯上电以后进入初始状态即东西红灯，南北红灯。5s后转状态1：南北绿灯亮通车，东西红灯亮，禁止通行，持续30s；30s后转状态2：南北绿灯灭转黄灯闪亮，延迟5s,东西仍然红灯；5s后转状态3：东西绿灯亮通车，南北转红灯，持续30s；30s后转状态4：东西绿灯灭转亮黃闪灯，延迟5s,南北仍然红灯。最后循环至状态1。(2)用8个LED数码管(各方向均冇两个LED数码管，分别表示个位和十位),显示倒计时。倒计时用于提醒驾驶员或者行人信号灯发生改变的时间，以便他们在“停止”和“通行”两者做出合适的选择。(3)紧急状态下，通过K1键手动设置，将所有路口的灯变为
4、红灯；再次按下此键后进入状态1,然后依次循环。二•设计方案及原理通过网上查阅资料，最终确定以下几种方案:方案一:该方案使用了CD4511显示译码器和74LS138译码器。通过CD4511将单片机输出的BCD8421码转换成为七段码然后送LED数码管显示；通过74LS138译码器将单片机输出的三位二进制码转换成八位只有一个低电平的代码，从而对LED数码管进行片选。时钟电路和复位电路为单片机提供正常的工作环境。按键电路为在紧急情况下的应急处理系统，作用是使东西南北的等变为红灯。红绿灯电路由单片机I/O口直接驶动。时钟电路复位电路按键电路STC89C52单片机CD4
5、5II译码器74LS138译码器LED数码显示红绿灯电路方案一方案二采用74HC573锁存器控制数码管显示，使用动态扫描方法，控制数码管位选和段选的通断来使数码管依次显示相应数值；交通灯则可通过单片机的1/0口来直接控制其关断；按键可通过对外部中断标志位的查询来控制紧急情况的相应动作。此方案框图如下：锁存器数码交通灯（发光二极管）按键方案二方案三：直接用单片机的I/O口进行LED数码管字位张动，使用的I/O口比较多，但是成本较低交通灯（发光二极管）P1口单片机PO口P2口数码管P3U方案比较：通过比较三种方案，结合交通灯的实际情况，红绿灯和数码管的东西方向和南
6、北方向一致，所以可以节省10个1/0口，因此此系统仅仅需要19个I/O口就足够了，使用CD4511和74LS138不仅增加了成本，而且也没起到什么太大的作用,采用方案二节省下來的T/0口在该系统中也没冇什么用处，而且在编程的时候也大大增加了编程的难度，电路也相对复杂了。所以综合考虑，我们采用方案三的设计。三•设计内容本方案使用AT89S51单片机，P0口控制数码管的段选，P2口控制数码管的位选,采用动态扫描方式显示；P1口用来控制交通灯（发光二极管）的亮灭；定吋采用定时器0的方式一，外接12MHz的晶振；按键接P3.2,即外部中断0,并设为高优先级中断，屮断方
7、式为电平屮断，一旦冇紧急情况发生，便按下按键进行屮断，屮断了程序便是使所有路口红灯亮，断开按键便可恢复原主程序继续执行。显示子程序：数码管显示数字为0—9,可以利用查表方式显示相应数字，将编辑好的数字显示代码存入表中，代码显示内容与其在表屮位置相对应（｛0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f｝）,将表中相应位置的代码送进数码管段选控制1/0口（P0）便可使数码管显示相应数字，再通过位选控制來使不同数码管显示不同内容。定时子程序：定时采用定时器0的方式一，外接12MHz的晶振，通过计算给定吋器装入合适初
8、值，为方便计算，可设定时器一次屮断为5
