基于89C51单片机交通灯课程设计(1).doc

摘要 近年来，随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测 技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心 部件来使用，正在不断的应用到实际生活中，并且根据具体硬件结构软硬件结合，加以 完善。 十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现 这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系 统采用MCS- 51系列单片机STC89C51为中心器件来设计交通灯控制器，实现了通过信号灯对路面状况 的智能控制。从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通 等问题。系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有 广泛的应用前景。 关键词：交通灯 单片机 数码管 一 .总体设计思路 1.1设计目的及思路 设计目的 了解交通灯管理的基本工作原理，熟练掌握STC89C51的工作原理和应用编程，熟悉S TC89C51单片机并行接口的各种工作方式和应用，并了解计数器/定时器的工作方式和应 用编程外部中断的方法，掌握多位LED显示问题的解决。 设计思路 （1）分析目前交通路口的基本控制技术，提出自己的交通控制的初步方案。 （2）确定系统交通控制的总体设计，增加了倒计时显示提示。 （3）进行显示电路。 （4）进行软件系统的设计。 1.2 实际交通灯显示时序及状态转换的理论分析 图1所示为红绿灯转换的状态图。 图1 红绿灯状态转换图 "状态 "S1 "S2 "S3 "S4 " "时间 "30s "5s "30s "5s " "东西道 "红灯亮 "红灯亮 "绿灯亮 "黄灯亮 " "南北道 "绿灯亮 "黄灯亮 "红灯亮 "红灯亮 " 表1 十字路口指示灯燃亮方案 说明： （1）当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过；南北道为绿灯，此道 车辆通过，行人禁止通行。时间为60秒。 （2）黄灯闪烁5秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。 （3）当东西方向为绿灯，此道车辆通行；南北方向为红灯，南北道车辆禁止通过，行人 通行。 时间为80秒。 东西方向车流大 通行时间长。 （4）这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆就能安全畅通 的通行。 （5）此表可根据车流量动态设定红绿灯初始值。 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 如下图所示： 程序就是在上述四种状态下循环转化的。一个周期四个状态，在正常模式下共花费1 分10秒。 二.具体设计方案 2.1方案要求： 本设计要求与交通信号实际控制一致，采用LED模拟信号灯，信号灯分东西、南北二 组，分别有红、黄、绿三色。其工作状态由程序控制，启动、停止按钮分别控制信号灯 的启动与停止。白天/黑夜转换开关可对信号进行控制转换。并且要求能用两位数码管（ 或者一位数码管）来显示红灯或者绿灯等待的时间，在黄灯的时候数码管不显示。信号 灯的控制要求如下： 假设东西方向交通繁忙为主干道，车流量为南北交通的两倍。因此东西方向的绿灯 通行时间为是南北方向上的两倍。 开始时东西方向绿灯先亮，南北为红灯。 按下启动按钮开始工作，，按下停止按钮，停止工作。白天/黑夜转换开关闭合时为 黑夜工作状态，这时只有黄灯来回闪烁，断开为白天工作状态。白天工作状态要求：东 西方向绿灯亮40s，然后黄灯闪三下（1下/秒，共5秒），然后红灯亮20s，而南北方向为 红灯亮40s然后绿灯亮20s，然后黄灯也闪三下；如此周期循环下去。 示意图 2.2方案分析 根据十字路口交通灯的要求，可将本系统分为三个模块，第一模块是控制模块，主要 负责整个系统的控制和运算，从而使各模块正常工作，第二个模块式显示模块包括LED灯 和数码管；第三是电源模块，给各模块提供电源，让各模块工作。其系统设计结构如图 ： 2.3 89C51单片机引脚功能说明 89C51外部引脚图：（可以直接拷入ASM程序文件中，作注释使用，十分方便） P1.0 1 40 Vcc P1.1 2 39 P0.0 P1.2 3 38 P0.1 P1.3 4 37 P0.2 P1.4 5 36 P0.3 P1.5 6 35 P0.4 P1.6 7 34 P0.5 P1.7 8 33 P0.6 RST/Vpd 9 32 P0.7 RXD P3.0 10 31 -EA/Vpp（内1/外0 程序地址选择） TXD P3.1 11 30 ALE/-P （地址锁存输出） -INT0 P3.2 12 29 -PSEN （外部程序读选通输出） -INT1 P3.3 13 28 P2.7 T0 P3.4 14 27 P2.6 T1 P3.5 15 26 P2.5 -WR P3.6 16 25 P2.4 - 【基于89C51单片机的交通灯控制系统】是一种常见的自动化系统，它利用微处理器技术实现对交通路口信号灯的智能控制。该系统采用了MCS-51系列的STC89C51单片机作为核心元件，通过编程实现对交通灯的精确时序控制，从而有效地管理和疏导交通流量，提高路口通行效率。 设计目标在于理解交通灯管理的基本原理，掌握STC89C51单片机的运作与编程，以及并行接口、计数器/定时器和外部中断的应用。系统设计包含四个状态（S1-S4），每个状态对应不同的红绿灯组合，例如东西方向红灯、南北方向绿灯，或反之。每个状态持续特定的时间，比如30秒或5秒，用于红灯、绿灯和黄灯的切换，黄灯作为过渡，闪烁5秒以警告交通参与者即将改变的灯态。 在实际应用中，交通灯系统需具备启动、停止按钮，以及白天/黑夜模式的切换。在黑夜模式下，仅黄灯闪烁，而在白天模式下，根据交通需求，东西方向绿灯亮40秒，黄灯闪5秒，红灯亮20秒，南北方向反之。这种设计考虑了车流量动态调整，以适应不同时间段的交通压力。 硬件设计包括LED模拟信号灯，分为东西、南北两组，每组有红、黄、绿三种颜色，由单片机控制其亮灭。此外，系统还使用数码管显示红绿灯的等待时间，但在黄灯阶段不显示。单片机的89C51型号具有丰富的引脚功能，例如P0-P3口可以连接LED灯和数码管，RST/Vpd用于复位，RXD和TXD用于串行通信，而ALE和PSEN则涉及地址和数据的传输。 软件设计涉及控制逻辑的编程，包括状态机的实现，用以控制四种状态的循环转换，以及外部中断处理，确保系统能及时响应启动和停止命令。此外，还需考虑计数器/定时器的设置，以精确控制每个状态的持续时间。 基于89C51的交通灯控制系统体现了单片机在实时控制领域的应用，其简洁的结构、高可靠性、低成本以及良好的实时性使其成为城市交通管理的重要工具。通过这样的设计实践，学生可以深入了解单片机的工作原理，并掌握其实现自动化控制的实际技能。