基于STC90C51单片机的智能交通灯设计.pdf
精心整理 基于 STC90C51 单片机的交通灯设计 1、 设计题目 基于 STC90C51 单片机的智能交通灯设计 2、设计要求 2.1、系统功能 （1）按照交通规则， 控制宝田路和前进路方向 及其人行道的交通信号灯（红黄绿）的通断。 （2）设置信号灯的通断时间。 （3） 可人工干预，使交通信号灯开启不同模式。 2.2、性能参数： （1）电源： 5VDC （2）LED 灯电流： 10mA （3）定时时间： 10s-200s 3、总体设计 根据系统功能和设计要求，系统采用单片机控制 的方案，基于HC6800S 开发板，由 STC90C51 ， 74HC573 ，交通灯模块，动态数码显示管以及4*2 精心整理 独立按键组成。 3.1 系统工作原理 在十字路口，分为宝田路和前进路，正常情况下， 在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行， 持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁 行方向对换。其具体状态如下：? （1）普通模式 ： 状态一：宝田路通行阶段（宝田路及其人行道 亮绿灯 30 秒、前进路及其人行道亮红灯30 秒） ； 状态二：黄灯阶段（宝田路和前进路亮黄灯5 秒、两侧人行道亮红灯5 秒） ； 状态三：前进路通行阶段（前进路及其人行道 亮绿灯 30 秒、宝田路及其人行道亮红灯30 秒） ； 状态四：黄灯阶段（宝田路和前进路亮黄灯5 秒、两侧人行道亮红灯5 秒） ； 返回到状态一。 （2）高峰期模式（设宝田路为主干道）： 按下按键 2（key2） ，开启高峰期模式； 状态一：宝田路通行阶段（宝田路及其人行道 亮绿灯 60 秒、前进路及其人行道亮红灯30 秒） ； 精心整理 状态二：黄灯阶段（宝田路和前进路亮黄灯5 秒、两侧人行道亮红灯5 秒） ； 状态三：前进路通行阶段（前进路及其人行道 亮绿灯 30 秒、宝田路及其人行道亮红灯30 秒） ； 状态四：黄灯阶段（宝田路和前进路亮黄灯5 秒、两侧人行道亮红灯5 秒） ； 返回到状态一； 按键 2 释放，回到普通模式。 （3）紧急模式 ： 按下按键 1（key1） ，开启紧急模式，所有道路及其 人行道均红灯亮，数码管不显示。释放按键1，回 到普通模式。 3.2? 单片机交通控制系统的功能要求? 本设计能模拟基本的交通控制系统，用红绿黄 灯表示禁行，通行和等待的信号发生，还能进行倒 计时显示，通行时间调整功能和紧急情况全面禁 行。 ? （1）倒计时显示 ? 倒计时显示可以提醒驾驶员在信号灯灯色发生 改变的时间、在“停止”和“通过”两者间作出合 精心整理 适的选择。驾驶员和行人普遍都愿意选择有倒计时 显示的信号控制方式，并且认为有倒计时显示的路 口更安全。倒计时显示是用来减少驾驶员在信号灯 色改变的关键时刻做出复杂判断的一种方法，它可 以提醒驾驶员灯色发生改变的时间，帮助驾驶员在 “停止”和“通过”两者间作出合适的选择?。? （2）时间的设置 ? 本设计中对时间进行了人为控制设置，正常情 况下宝田路和前进路的绿灯通行与红灯禁行时间均 设置为 30 秒、黄灯等待时间设置为5 秒。假设前进 路为主干道，考虑到主干道在上下班高峰期车流量 和人流量较大，人为增加开关K2。当 K2开启时， 主干道前进路上绿灯通行时间和宝田路上的红灯禁 行时间更改为60 秒，其余设置均不变；当K1关闭 时，又恢复正常情况下的时间设置。 （3）紧急情况全面禁行 精心整理 本设计中在紧急情况下增加了全面禁行状态， 增加开关 K1。当 K1开启时，宝田路和前进路及其 各自人行道均量红灯禁行；当 K1关闭时，交通灯恢 复正常状态。 4、详细设计硬件设计 为了实现本设计要求的具体功能，选用STC90C51 单片机及外围器件构成最小控制系统，10 个发光二 极管分别分成两组红黄绿和两组红绿灯构成信号灯 指示模块， 4 个 LED动态数码管构成各个方向倒计 时显示模式，两个按键分别用来设置高峰期模式和 紧急模式。 4.1、单片机系统设计 单片机设计交通灯控制系统，可用单片机直接 控制信号灯的状态变化，基本上可以指挥交通的具 体通行，当然，接入LED数码管就可以显示倒计时 以提醒行使者，更具人性化。 精心整理 单片机上电后，系统进入正常工作状态，执行 交通灯状态显示控制，同时将时间数据倒计时输入 到 LED数码管上实时显示。 HC6800S整体结构视图： STC90C51 内部结构图： 精心整理 STC90C51 芯片引脚图： 4.2、LED 数码管显示屏设计 LED动态数码管的显示原理为： 2 位 8 段数码管电路采用“共阳”连 接驱动代码，如右图所示。 段码和位码，段码即段选信号SEG ， 它负责数码管显示的内容，图中ag、dp 组成的数据 （a 为最低位， dp 为最高位） 就是段码。 位码即位选信号DIG，它决定哪个数码管工作，哪 个数码管不工作。 LED 数码管显示代码表如下表所 示： 显示数值dp,g,f,e,d,c,b,a 代码 0 01111111 0x3f 1 00000110 0x06 2 01011011 0x5b 3 01001111 0x4f 4 01100110 0x66 精心整理 5 01101101 0x6d 6 01111101 0x7d 7 00001101 0x07 8 01111111 0x7f 9 01101111 0x6f HC6800S 开发板中动态数码管模块原理图如下图 所示： 4.3、交通灯设计 HC6800S 开发板中交通灯模块原理图如下图所 示，宝田路红黄绿灯及其人行道上的红绿灯和前 进路上的红黄绿灯由JP1控制，前进路人行道上 的红绿灯由 J22控制。 5、详细设计软件设计 5.1、软件开发工具和环境 keilC51 Vision6.12 5.2、软件总体设计 5.2.1总体结构流程图如下 主程 序， 即 开 精心整理 N Y Y N N Y Y N 5.2.2子结构软件设计 （1）普通模式 程序流程简图如下： 程序源代码如下： while(1) 开 初 设 红灯 结 黄灯 绿灯 黄灯 检测 是否 检测 是否 检测 按键 检测 按键 执行相应 程序，即 执行相应 程序，即 精心整理 if(S=71) S=0; /*宝田路通行，宝田路绿灯亮30 秒*/ if(S0;a-) for(b=110;b0;b-); （3）紧急模式 程序流程简图如下： N Y 程序源代码如下： /*按下按键 1，开启紧急模式， 所有红灯亮， 数码 管不显示 */ if(key1=0) 开 普 紧急 按 精心整理 delayms(); /去抖延时 if(key1=0) Data0=0x00; Data1=0x00; Data2=0x00; Data3=0x00; Data4=0x00; Data5=0x00; Data6=0x00; Data7=0x00; Display(); led=0xFF; RED00=1; GREEN00=1; RED10=0; RED11=0; RED00=0; RED01=0; 精心整理 while(!key1); /按键 1 释放 keyscan(); （4）高峰模式 程序流程简图如下： N Y 程序源代码如下： /*按下按键 2，开启上下班高峰期模式，主干道宝 田路绿灯时间为60秒*/ voidkeyscan() if(key2=0) 普 高峰 按 开 精心整理 delayms(); /去抖延时 if(key2=0) while(1) if(key2!=0)break; /当按键 2 释放，跳出循环 if(M=101) M=0; if(M #defineucharunsignedchar #defineuintunsignedint #defineWeixuanP1 / 定义使用的 I/O 口 #defineDuanxuanP0 #defineledP2 sbitRED10=P20;/上人行道红灯 sbitGREEN10=P21;/ 上人行道绿灯 sbitRED11=P22; sbitYELLOW11=P23; sbitGREEN11=P24; sbitRED00=P30; / 右人行道红灯 sbitGREEN00=P31; /右人行道绿灯 sbitRED01=P25; 精心整理 sbitYELLOW01=P26; sbitGREEN01=P27; sbitkey1=P33; sbitkey2=P35; ucharcodewei= 0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;/ / 位选控制 ucharcodeduan= 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x 7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;/段 选显示码 ucharData8; ucharT,S,M; /* 声明全局函数 */ voidDisplay(); voidinit(); 精心整理 voiddelayms(); voidkeyscan(); voidmain() S=0; M=0; init(); / 初始化函数 while(1) if(S=71) S=0; /* 宝田路通行，宝田路绿灯亮30 秒*/ if(S0;a-) for(b=110;b0;b-); voidinit() TMOD=0x01; / 设置定时器工作方式 TH0=0x3C; / / 装初值 TH1=0xB0; 精心整理 EA=1; / 开启总中断 ET0=1; / 开启定时器中断 TR0=1; / 启动定时器 voidDisplay() / 显示子函数 uchari; uintj; for(i=0;i8;i+) Weixuan=weii; / 送位选数据 Duanxuan=Datai;/送段选数据 j=10; / 扫描间隔时间设定 while(j-); Duanxuan=0x00;/ 消隐 voidT0_time()interrupt1 TH0=0x3C; / / 重装初值 精心整理 TH1=0xB0; T+; if(T=20) S+; /S 计数 M+; /M 计数 T=0; /1 秒时间到， T清 0 重新再计 20 次
