交通灯课程设计报告2

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1、一设计内容设计一个十字路口交通灯控制器。模拟东西方向的十字路口交通信号控制情况。东西向通行时间为80s，南北向通行时间为60s，缓冲时间为3s。A方向红灯时间=B方向绿灯时间+B方向黄灯缓冲时间，其中A为东西方向，B为南北方向。二任务分析2.1单片机交通控制系统的通行方案设计十字路口分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体状态如下图所示。说明：黑色表示亮，白色表示灭。交通状态从状态1开始变换，直至状态4然后循环至状态1，周而复始，即如图1所示：图1交通状态-17-通过具体的路口交通灯状态的演

2、示分析我们可以把这四个状态归纳如下：本设计中共12只LED分别为东西向和南北向两组，各组指示灯均有相向的2只红色、2只黄色与2只绿色的LED，交通灯共四种状态，分别设定为S1、S2、S3、S4，交通灯以这四种状态为一个周期，循环执行如图1所示。通行时间通过4个2位数码管以倒计时方式循环显示。其中状态S1:东西方向绿灯亮，允许通行，南北方向红灯亮，禁止通行；状态S2:东西方向绿灯转黄灯闪烁，允许通行，南北方向红灯亮，禁止通行；状态S3:东西方向红灯亮，禁止通行，南北方向绿灯亮，允许通行；状态S4:东西方向红灯亮，禁止通行，南北方向绿灯转黄灯闪烁，允许通行；图2交通灯状态循环

3、依据上述分析，东西的通行时间为状态S1和状态S2的时间之和，南北的通行时间为状态S3和状态S4的时间之和，因此可以列出各个路口灯的状态转换如表1所示（其中逻辑值“1”代表执行通行，逻辑值“0”代表禁止通行，逻辑值“L”代表绿灯转黄灯）：表1交通灯状态转换表顺序时间东西南北绿灯黄灯红灯绿灯黄灯红灯S177s100001S23s0L(闪烁)0001S357s001100S43s0010L(闪烁)02.2单片机交通控制系统的功能要求本设计能模拟基本的交通控制系统，用红绿黄灯表示禁行，通行和等待的信号发生，还能进行倒计时显示，通行时间调整和紧急处理等功能。程序就是上述四种状态下循

4、环转化的，每四个状态为一个周期，正常情况下共花费140S。-17-三系统硬件设计3.1系统硬件框图本系统选用MSC-51系列单片机AT89C51为中心器件设计交通灯控制器，实现了红绿灯循环点亮，绿灯变红灯中间为黄灯闪烁警示的功能。用共阴显示驱动芯片MAX7219芯片连接单片机与4个共阴数码管，显示十字路口两个方向通行或禁止的剩余时间，减少了对单片机引脚和机器的占用时间。系统的硬件框图如图3所示。图3系统硬件框图3.2单元电路设计3.2.1时钟电路取原选则：CPU的需要精确的定时，这是用一个晶体振荡器产生稳定的时钟脉冲来控制的。8051片内有一个有高增益反相放大器所构成的震

5、荡电路，XTAL1和XTAL2分别为震荡电路的输入和输出端，时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。在XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，组成并联谐振回路，从而构成一个稳定的自激震荡器。电容置在5——30PF之间选择，电容的大小可起频率微调作用。电容选取22uF，晶振为12MHZ。如图4所示。图4时钟电路3.2.2复位电路常见的复位电路有两种，上电自动复位、手动复位电路。本设计中采用的是上电自动复位。如图5所示。-17-图5复位电路3.2.3交通灯电路本系统采用LED作为交通灯来使用，单片机的I/O口直接与LED连接。在十字路口的四组红、黄、绿三色交通灯中，

6、东西方向的同色灯连接在一起，南北方向的同色灯也彼此连接，受单片机AT89C51的P0.0~P0.5控制。12个LED指示灯采用共阳极的连接方式，因此I/O口输出低电平时，与之相连的LED会亮，输出高电平时，LED熄灭。3.2.4倒计时显示电路该交通灯控制系统在正常工作情况下，为方便提示路上行人及车辆交通灯转换的剩余时间，专门为控制系统提供了一个倒计时的显示装置。该装置采用2位七段数码管来显示，每个路口需要1个，共4个，在设计电路时，本系统采用用共阴显示驱动芯片MAX7219的DIG0~DIG1控制4个数码管的循环动态显示。MAX7219是一种集成化的串行输入/输出共阴极显

7、示驱动器，它连接微处理器与8位数字的7段数字LED显示，也可以连接条线图显示器或者64个独立的LED。其主要的特点是有独立的LED段控制。3.3理论基础知识3.3.1定时器原理定时器工作的基本原理其实就是给初值，让它不断加1直至减完为模值，这个初值是送到TH和TL中的。它是以加法记数的，并能从全1到全0时自动产生溢出中断请求。因此，我们可以把计数器记满为零所需的计数值，即所要求的计数值设定为C，把计数初值设定为TC可得到如下计算通式：TC=M-C式中，M为计数器模值。计数值并不是目的，目的是时间值，设计1次的时间，即定时器计数