1、 课 程课 程 设 计 说 明 书设 计 说 明 书 题题 目：目： 基于单片机的交通灯设计基于单片机的交通灯设计 目录 1 绪论 1 1.1 研究的背景和意义 1 1.2 设计要求 1 2 系统总体方案设计 2 2.1 系统结构 2 2.2 芯片选择 2 3 系统硬件设计 5 3.1 单片机最小系统 5 3.2 数码管显示模块 5 3.3 LED 灯显示模块 6 3.4 系统总电路 8 4 系统软件设计 . 9 4.1 主程序设计 9 4.2 延时 1S子程序 10 4.3 数码管显示程序 . 11 5 总结 . 12 参考文献 13 附录 A . 14 附录 B . 20 1 1 1 绪论
2、绪论 1.1 研究的背景和意义研究的背景和意义 当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段，但这 一技术在 19 世纪就已出现了。时至今日，随着科技的发展，道口上的红绿灯也发生的巨大 的变化， 先后出现了以燃气为光源的手动式交通灯， 电气式交通灯， 单片机控制交通灯等等， 这些技术的发展不仅给我们的生活带来更大的方便， 同时也给了我们更多的安全保障， 因而 虽然交通灯已经发展了很长的一段时间，现进对其的研究仍然十分必要和很有意义。 1.2 设计要求设计要求 1) 设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向和东西方向两个交叉路口的车辆 交替运行。 2) 每次绿灯变
3、红灯时,要求黄灯先亮 5S,才能变换运行车辆。 3) 同步设置人行横道红、绿灯指示。 4) 东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用数码 管显示器进行显示（采用倒计时的方法） 。 2 2 2 系统总体系统总体方案设计方案设计 2.1 系统结构系统结构 本系统是由单片机的P 口输出 LED 和数码显示管的状态， 该系统方案的框图如图 1 所示。 图 1 方案框图 2.2 芯片选择芯片选择 本实验选择的芯片是 intel 的 80C51 芯片，其引脚图如图 2 所示。 单片机 东西方向 LED 灯的 显示 上电复位 东西方向显示时间 南北方向显示时间 南北方向 LED
4、灯的 显示 3 图 2 80C51 引脚图 MCS-51 单片机内部由数据总线，控制总线和地址总线连接内部的其他设备，其内部的结 构图如图 3 所示。 图 3 80C51 内部结构图 4 8051 单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、 并 行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现 在我们分别加以说明： 中央处理器： 中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是 8 位数据宽度的处理器，能处理 8 位二进 制数据或代码，CPU 负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入 输出功能等操作。 数
5、据存储器(RAM)： 8051 内部结构如图 1 有 128 个 8 位用户数据存储单元和 128 个专用寄存器单元，它们是 统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户 数据，所以，用户能使用的 RAM 只有 128 个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定 义的字型表。 程序存储器： 8051 共有 4096 个 8 位掩膜 ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。 定时/计数器(ROM)： 8051 有两个 16 位的可编程定时/计数器， 以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。 并行输入输出(I/O)口： 8051 共有 4 组 8 位 I/
6、O 口(P0、 P1、P2 或 P3)，用于对外部数据的传输。 中断系统： 8051 具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断， 可满足不同的控制要求，并具有 2 级的优先级别选择。 时钟电路： 8051 内置最高频率达 12MHz 的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但 8051 单片机需外置振荡电容。 5 3 3 系统系统硬件设计硬件设计 3.1 单片机单片机最小系统最小系统 单片机最小系统是指用最少的原件组成可以工作的单片机系统， 包括复位电路和晶振电路， 在本实验中的最小系统设计中，采取的是上电复位方式，复位电路采用 30pF 的电容和电源 与单片机的 RST 引脚连接，实现通电自动复位，晶振电路给单片机提供时钟源，包括晶体振 荡器和 2 个 30pF 的电容组成，分别与单片机的 XTAL1 和 XTAL2 引脚连接，本实验单片机最 小系统如图 4 所示。 图 4 单片机最小系统
