基于单片机的交通信号灯模拟控制系统

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1、河北建筑工程学院课程设计报告课程名称：交通信号灯模拟控制系统系：电气工程系专业：电子信息工程班级：电子09班学号：学生姓名：指导教师：杜春辉职称：讲师2012年6月30日第18页共18页交通信号灯模拟控制系统设计一、课程设计的性质和目的本课程设计的主要目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。二、设计任务:1.完成交通灯的变化规律，即一个十

2、字路口为东西向和南北向，四个路口均有红黄绿三等和两个LED数码显示管。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：东西绿灯灭转亮黄闪灯，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（各方向均有两个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

3、择。3.紧急状态下，通过K1键手动设置，将所有路口的灯变为红灯。三、设计方案及原理：方案一、采用74LS138译码器和CD4511译码器的交通灯系统图1方案一采用74LS138和CD4511译码器的交通灯系统框图第18页共18页该方案使用了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

4、用是使东西南北的等变为红灯。红绿灯电路由单片机I/O口直接驱动。方案二、直接进行片选和驱动LED数码显示的交通灯系统图2方案二直接进行片选和驱动LED数码显示的交通灯系统该方案直接采用单片机的I/O口对LED数码管进行数字显示和片选的驱动。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口直接驱动。方案比较：方案一采用了CD4511译码器和74LS138译码器，理论上为单片机的使用节省了9个I/O口，实际需要29个而采用该方案以后仅仅使用了20个，但是由于使用了两个译码器

5、，所以在成本上增加了花销。方案二直接用单片机的I/O口进行LED数码管字位驱动，使用的I/O口比较多，但是成本较低。通过比较两种方案，结合交通灯的实际情况，红绿灯和数码管的东西方向和南北方向一致，所以可以节省10个I/O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，采用方案一节省下来的I/O口在该系统中也没有什么用处，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，我们采用方案二的设计。四、元件清单表1元器件清单名称规格数量单片机AT89C521排阻9脚4.7K

6、1第18页共18页排阻9脚3301晶振11.0592MHz1发光二极管GREEN4发光二极管RED4发光二极管YELLOW4数码管两位共阴4电阻1K5按键2电解电容10uF1独石电容30pF21.AT89C52单片机AT89C52 是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含8kbytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和256bytes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,与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容,片内置通用8位中央处理器(CPU)Flash存储单元,和功

7、能强大 AT89C52 单片机适合于许多较为复杂控制应用场合.图3AT89C52单片机AT89C52为8位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz晶振。RST/Vpd9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40脚）和VSS（20脚

8、）为供电端口，分别接+5V电源的正负端