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单片机控制红绿灯系统 (3).pdf
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关键词: AT89C51; 7448,LED
2 方案论证
设计任务
设计基于单片机的智能交通红绿灯控制系统,要求能通过按键或遥控器设置系统参 数,系统运行
时,“倒计时等信息”能通过数码管或点阵发光管显示,设计时应考虑交通 红绿灯控制的易操作性及
智能性。以单片机的最小系统为基础设计硬件,用汇编语言、或 C 语言设计软件。通过本设计可以培养
学生分析问题和解决问题的能力,掌握 MCS51 单片
机的硬件与软件设计方法,从而将学到的理论知识应用于实践中,为将来走向社会奠定良 好的基础。
东西(A)、南北(B)两干道交于一个十字路口,各干道有一组红、黄、绿三个指示灯, 指挥车
辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行,绿灯亮允许通行,黄灯亮时车辆及行人小心 通过。红灯的设计
时间为 45 秒,绿灯为 40 秒,黄灯为 5 秒。
方案介绍
方案 1 设计思想:
采用分模块设计的思想, 程序设计实现的基本思想是一个计数器 , 选择一个单片 机,其内部为
一个计数,是十六进制计数器,模块化后,通过设置或程序清除来实现状 态的转换, 由于每一个模块
的计数多不是相同, 这里的各模块是以预置数和计数器计 数共同来实现的,所以要考虑增加一个置数
模块,其主要功能细分为,对不同的状态输 入要产生相应状态的下一个状态的预置数,
道和 B 道,分别为次干道的置数选
择和主干道的置数选择。
方案 2 设计思想:
由两个传感器监视南北方向即 A 道与东西方向即 B 道的车辆来往情况,设开关 K=1 为有车通过,
K=0 为没有车通过。则有以下四种情况:
Ka=1 时:Kb=0,表示 A 有车 B 没有车,则仅通行 B 道:
Kb=1, 表示 A 有车 B 有车,则优先通行 A 道;
Ka=0 时:Kb=0 表示 A 没有车 B 也没有车,同样优先通行 A 道;
Kb=1 表示 A 没有车 B 有车,则仅通行 B 道。
方案比较:
方案 1 用了模块设计,而方案 2 采用逻辑设计,相比之下 1 有较强的可读性和较强 的可修改性,
而 2 则在设计上显得较简单,设计纯朴,便于测试,它的优势则在于提供 了一条较为便捷的解决方案。
2 首先将许多逻辑关系简化到极点,而后将其一起集成用 较少的芯片去完成所需功能。
我们最终的设计应该尽量使用模块化设计。对工程设计人员来说,将来的产品无论 从修改还是升级
如图中 A
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/85803755/bg2.jpg)
考虑对有好处, 但另外我们又需将设计简单化, 因此我觉得在设计初期 尽可能的简单化设计, 而一旦
设计的各项测试通过了, 在有可能的条件下将设计模块化, 所以本设计以第一方案为主进行。
我们最终的设计应该尽量使用模块化设计。对工程设计人员来说,将来的产品无论 从修改还是升级
考虑对有好处, 但另外我们又需将设计简单化, 因此我觉得在设计初期 尽可能的简单化设计, 而一旦
设计的各项测试通过了, 在有可能的条件下将设计模块化, 所以本设计以第一方案为主进行。
3 交通灯系统硬件设计
单片机概述
单片机是由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备共五个基本部分组成的。单片机是把
包括运算器、 控制器、 少量的存储器、 最基本的输入输出口电路、 串行口电路、 中断和定时电路等
都集成在一个尺寸有限的芯片上。
通常,单片机由单个集成电路芯片构成,内部包含有计算机的基本功能部件:中央处理器、存储器
和 I/O 接口电路等。因此,单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合, 便可成为一个单片机控制
系统。
系统构成
电路板一块,AT89S51 单片机一片,7448 芯片 2 片,七段数码管八个。 发光二极管 20 个(8 个绿的, 8 个红的,4
个黄的用于交通控制),100 欧姆电阻 20 个,2 个按键,2 个开关,51K 欧姆电阻 2 个,5V 稳定电源 1 个, 3 个电容 2 个
单刀单掷开关等。
系统结构框图 :
图 3-1 系统结构框图
系统工作流程:
(1) 程序初始,通过两个传感器来判断南北与东西方向车辆通行情况。
(2) 情况判定后由 AT89S51 单片机 pl 口及部分 p2 口输出二进制信号控制红绿黄灯 亮的情况。
(3) 确定那些灯亮后,由对应的七段数码管来进行到计时显示。由 p0 口输出来控制 七段数码
管的显示,而 p2 口的高四位则用来控制数码管显示时的个位和十位
(4)系统是否需要紧急工作状态,而此任务由外部中断来实现。
(5)LED 采用 5V 的直流电来驱动,低电平。
芯片选择与介绍
3.3.1 AT89S51 芯片
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/85803755/bg3.jpg)
选用的 AT89S51 与同系列的 AT89C51 在功能上有明显的提高,最突出是的可以实现在线的
编程。用于实现系统的总的控制。其主要功能列举如下 :
1) 为一般控制应用的 8 位单片机
2) 晶片内部具有时钟振荡器(传统最高工作频率可至
3) 内部程式存储器(ROM 为 4KB
4) 内部数据存储器(RAM 为 128B
5) 外部程序存储器可扩充至 64KB
6) 外部数据存储器可扩充至 64KB
7) 32 条双向输入输出线,且每条均可以单独做 I/O 的控制
8) 6 个中断向量源
9) 2 组独立的 16 位定时器
10) 1 个全双工串行通信端口
11) 8751 及 8752 单芯片具有数据保密的功能
12) 单芯片提供位逻辑运算指令
33MHz)
图 3-1 AT89C51 芯片
7448 芯片介绍
7448 七段显示译码器输出高电平有效,用以驱动共阴极显示器。该集成显示译码器设有 多个辅助控
制端,以增强器件的功能 ,可将单片机输出的四位二进制数转换成
七段数码管显示对应,用于显示 0—9 的数字。
图 3-2 7448 芯片
其中 LT 为测试输入。
10 进制数与
3.3.3 红绿 LED 信号显示灯及七段数码显示管 7
LED 灯的显示原理 :通过同名管脚上所加电平的高低来控制发光二极管是否点亮。如 下图:
图 3-3 红绿 LED 信号显示灯
而七段数码管的显示不同的字形如 SP, g,f,e,d,c,b,a 管角上加上 OF 田所以 SP 上为
0
伏,不亮其余为 TTL 高电平,全亮则显示为
8
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