基于51单片机的交通灯设计(1).doc

皖 西 学 院 课程设计报告 系 别： 机电学院 专 业： 学 生 姓 名 ： 学号： 课程设计题目： 基于51单片机的交通灯控制设计 起 止 日 期 ： 06月13日—06月25日 课程设计地点： 指 导 教 师 ： 目录 1 概述 3 1.1 设计的意义 3 1.2 设计的思想 3 1.3 设计满足的基本功能 4 2 系统方案及硬件设计 4 2.1 系统方案的确定 4 2.2 显示部分电路设计 4 2.3 时钟部分电路设计 5 2.4 复位部分电路设计 6 3 软件设计 7 3.1 应用系统软件设计要求 7 3.2 主程序模块的设计 7 3.3 功能实现模块的设计 8 3.4 延时程序模块的设计 8 4 Proteus软件仿真 8 4.1 具体仿真结果显示 8 5 课程设计体会 9 参考文献 9 附1： 源程序代码 10 附2： 系统原理图 15 摘要：本设计是关于单片机控制的交通灯模拟系统的设计。主要内容有交通灯模拟系统 设计方案，主要功能，各功能模块的介绍，电路设计，硬件部分设计，软件部分设计， 模拟系统的仿真调试，设计方法以及课程设计的心得体会等等。 该设计中用光二极管来模拟信号灯。要求使AT89S51定时/计数器0作为定时器，要求对通 行时间进行倒计时，从P0 口输出，在LED上显示并进行递减，以此来实现十字路口交通灯的指示功能。为了节省元 件，使仿真图看起来一目了然，复位部分采用加电直接复位。根据交通灯系统所需要实 现的功能要求，先画出程序部分的流程图和主程序流程图，然后根据流程图写出其子程 序。从而通过模拟系统的仿真来实现该设计所要求的功能。 本系统由单片机系统、键盘、LED 显示、交通灯演示系统组成。最后，系统要求实现如下的交通灯的功能： 1）东西方向（主干道）车道和南北方向（支干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行 ，主干道每次通行时间都设为80秒、支干道每次通行间为60秒，时间可设置修改。 2）在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮3秒钟，才能变换运行车道； 关键字 ： 单片机 交通灯系统 LED显示 1概述 1.1设计意义 交通的发达，标志着城市的发达，相对交通的管理则显得越来越重要。交通灯是城市 交通中的重要指挥系统，它与人们日常生活密切相关．随着人们生活水平的提高，对交 通管制也提出了更高的要求，因此提供一个可靠、安全、便捷的多功能交通灯控制系统 有着现实的必要性。 对于复杂的城市交通系统，为了确保安全，保证正常的交通秩序，十字路口的信号控 制必需按照一定的规律变化，以便于车辆行人能顺利地通过十字路口。 单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多场合的应用，加之单 片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、性能可靠、价格低 廉，其易于产品化、抗干扰能力强、可在各种恶劣环境下可靠的工作等特点。特别是它 强大的面向控制能力，使它在工业控制领域，智能仪表、外设控制、家用电器、机器人 、军事装置等方面得到了广泛的应用。 考虑到单片机具有物美价廉、功能强、使用方便灵活、可靠性高等特点，拟采用MCS - 51系列的单片机来实现十字路口交通信号灯的控制。 正常情况下，十字路口的红绿灯应交替变换，考虑紧急情况下，如有救护车或警车到来 时，应优先让其通过。 另外，单片机课程设计是电气自动化本科学生的必修课程。通过交通灯模拟系统的设 计可以进一步认识单片机在控制系统中的重要性。在完成理论学习和必要的实验后，学 生掌握了单片机的基本原理和各种基本功能的应用，但对单片机的硬件实际应用设计和 单片机完整的用户程序设计还不清楚，实际动手能力不够，因此对该课程进行一次课程 设计是有必要的。交通灯模拟系统的课程设计既让学生巩固了课本学到的理论，还让学 生学习了单片机硬件电路设计和用户程序设计的整个过程，同时学习了查阅资料、参考 资料的方法。单片机的课程设计主要是通过学生独立设计方案并自己动手用计算机电路 设计软件，编写和调试用户程序，来加深对单片机的认识，充分发挥学生的个体创新能 力。 1.2 设计的思想 该设计在熟练掌握单片机及其仿真系统的使用方法基础上，综合应用单片机原理、微 机原理、微机接口技术等课程方面的知识，设计一个采用AT89S51单片机控制的交通灯控 制电路。 根据设计功能及要求，我们可得系统的原理框图如图所示。 根据系统的原理框图，分别分析各部分电路的元器件的功能以及选择合适的元件。具 体设计思路如下：收集并整理资料，硬件设计，软件设计，Proteus仿真，设计体会与总 结。 1.3 设计满足的基本功能 1）东西方向（主干道）车道和南北方向（支干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运 行，主干道每次通行时间都设为80秒、支干道每次通行间为60秒，时间可设置修改。 2）在绿灯转为红灯时，要求黄灯先 在现代社会中，城市交通问题日益凸显，而交通灯作为控制和管理交通流的核心工具，其稳定性和效率直接影响着城市的运转效率和居民的出行安全。随着电子技术的发展，基于单片机的交通灯控制系统逐渐取代了传统的机械式交通灯，成为智慧城市建设中不可或缺的一环。 本文档是一份皖西学院机电学院学生完成的课程设计报告，报告详细记录了学生基于51单片机设计交通灯控制系统的全过程。这份报告不仅展示了学生在理论学习和实验操作中的成果，还体现了其系统设计和问题解决能力。 报告开篇提出，随着城市交通的繁荣，高效、智能的交通灯控制系统变得越来越重要。单片机因其成本低、性能稳定、控制灵活、体积小等特点，被广泛应用于交通灯控制系统中。本设计旨在利用单片机技术设计一个功能完善的交通灯模拟系统，不仅满足基本的交通灯交替运行功能，还要能够在紧急情况下为救护车或警车让行，提升交通管理的智能化水平。 报告详细描述了设计的意义、思想、系统方案及硬件设计、软件设计、Proteus软件仿真和课程设计体会等多个方面。设计意义部分强调了单片机在现代交通灯系统中的应用前景和教育价值。设计思想部分则阐述了设计者在设计过程中运用单片机理论和仿真实践的综合能力，体现了其对单片机原理的深入理解和对复杂系统设计流程的掌握。 在系统方案和硬件设计部分，报告介绍了一个基于AT89S51单片机的交通灯控制系统设计方案，说明了LED灯的使用、定时器/计数器的设计、以及硬件部分的具体设计思路。软件设计部分则阐述了程序设计的要求、主程序模块的设计、功能实现模块的设计以及延时程序模块的设计。通过这些设计，系统能够实现交通灯状态的自动控制和倒计时功能。 Proteus软件仿真部分是设计验证的关键环节，通过模拟实际的电路和运行环境，确保设计方案的可行性和可靠性。仿真结果显示，系统能够按照预定的时序控制交通灯状态，满足设计目标。 课程设计体会部分强调了课程设计对于学生综合能力提升的重要性，学生不仅能够巩固理论知识，还能够通过实际操作，提高动手能力，学会解决实际问题，这对于电气自动化专业的学生来说，是理论与实践相结合的重要一课。 报告附有源程序代码和系统原理图，为读者提供了完整的设计资料。通过这份课程设计报告，我们不仅能够看到一个完整的交通灯控制系统从设计到实现的全过程，还能够感受到学生在这一过程中所付出的努力和取得的成果。 总结而言，这份课程设计报告不仅是对单片机技术在交通灯系统中应用的一次深入探索，也是一次对学生电子设计能力的全面锻炼。设计者通过本项目的学习和实践，不仅提高了自身的技术水平，也为未来在交通管理和电子设计领域的职业发展奠定了坚实的基础。