1、 项目设计报告 项目名称： 简易交通灯控制系统的设计 课 程 名 称： 单片机应用工程技术训练 学 院： 机电学院 专 业： 机械工程及自动化 学 号： 2010090301304/22/37 姓 名： 张梦迪 张博文 崔剑锋 成 绩： 2013 年 06 月 04 日 1、设计任务与要求 1.1.设计任务 设计基于 51 单片机的交通灯控制系统。 1.2. 设计要求 基本功能： （ 1）设计程序能够控制红灯、黄灯和绿灯的切换。假设十字路口为东西南北走向，南北方 向为主干道，东西方向为辅干道，主干道通行时间长于辅干道。要求按表 1 实现过程控制。 交通灯控制顺序要求如表 1 所示 表 1. 交
2、通灯控制顺序要求 过程顺序 红绿灯状态 时 间 1 东西红灯，南北红灯 10 秒 2 南北绿灯，东西红灯 40 秒 3 南北绿灯闪烁 3 次，东西红灯 闪烁间隔 1 秒 4 南北黄灯，东西红灯 4 秒 5 南北红灯，东西绿灯 30 秒 6 南北红灯，东西绿灯闪烁 3 次 闪烁间隔 1 秒 7 南北红灯，东西黄灯 4 秒 8 转过程 2，循环执行 （ 2）应用两位动态显示的 LED 显示器 倒计时显示通行时间，总时间应包含绿灯闪烁和黄灯亮的时间。 （ 3）当绿灯闪烁和黄灯亮时，蜂鸣器发声提示。 扩展功能： 处理紧急状况，由按键引发外部中断进入紧急状况。在紧急状况下东西、南北均为红灯， 15 秒钟
3、后恢复进入紧急状况之前的正常运行状态。 1.3 材料清单 本设计中所需的材料如表 2 所示： 表 2. 材料清单 序号 数量 直流电机的控制 规格 1 1 交通灯模拟模块 2 4 独立式按键 2、整体方案设计 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。本系统在此基础上，加入了紧急情况处理与时间调整功能。 图 1. 系统的总体框图 3、硬件设计 3.1 交通灯模组 本系统中使用的所使用的交通灯系统为 凌阳科技股份有限公司生产的交通灯模组 V3.0。 本系统为一套交通灯系统：包括
4、一块驱动电路板（交通灯模组 V3.0_驱动板）和四块 LED板（交通灯模组 V3.0_LED板）。 1） LED板中每个方向提供四组交通 LED灯（包括左转、直行、右转、 人行道四组），每组交通灯包括红、黄、绿三个灯，可以实现交通的通行控制； 2） LED板中每个方向提供两个数码管，可以实现 100以内的倒计时。 本系统包含一块驱动板和四块 LED板，驱动板框图如图 2.1：其中 J1、 J2、 J3、J4为 LED板的插接口，使用时可以直接把四块 LED板插接在驱动板上； J5、 J6、 J7是单片机的接口，使用时可以直接用 3根 10pin排线与单片机连接；驱动电路模块用来驱动 LED灯和
5、数码管。驱动板结构框图如图 2所示，交通灯模组电路图及单片机的接口电路如图 3所示。 单片机 最小系统 外围接口电路 LED 数码管显示 红黄绿信号灯 按键 控制电路 图 2. 交通灯模组 V3.0_驱动板结构框图 3.2 按键设计 本设计中要求用按键实现紧急状态触发与解除，所以使用独立式按键实现。按键部分电路图如图 4 所示。 图 4. 按键部分电路图 3.3 功率驱动电路 对单片机发出的脉冲信号进行放大，来支持交通灯模组的运转。 功率驱动电路如图 5 所示。 图 5. 驱动电路图 3.4 交通灯模组电路 使用交通灯模组来实现简易交通灯的控制。交通灯模组电路如图 6 所示。图 6. 交通灯模
6、组电路 3.5 蜂鸣器部分 在东西和南北向绿灯闪烁和黄灯亮时，蜂鸣器响以提 醒行人。蜂鸣器部分电路图如图 7 所示。 图 7. 蜂鸣器电路图 4、 软件设计 4.1 程序主体设计流程 本设计的主体思路是 ：采 用顺序控制，每个状态设置相应的标志位，分别写出每个状态 LED 灯和数码管显示的情况，当定时中断来临后，判断是否改变状态；若进入下一个状态，则改变相对应的变量，反之则循环执行显示子程序。 4.2 主程序设计 主程序中主要是进行系统的初始化，设置系统相应的标志位，判断是否中断，并且调用相应的子程序。主程序流程图如图 8 所示。 开始程序初始化是否为标志位1是否为标志位2是否为标志位3是否为
7、标志位4是否为标志位5是否为标志位6是否为标志位7返回启动标志位1启动标志位2启动标志位3启动标志位4启动标志位5启动标志位6启动标志位7YNYYYYYYNNNNNN图 8. 主程序流程图 4.3 定时器子程序设计 定时器可以使用查双字表，也可以通过设定一个基本定时时间再循环来实现。在本次设计中，使用第二种定时方案比较简单；再根据定时器四种工作方式以及本次设计的要求，所以使用定时器 0，工作方式 TMOD=1，根据所需定时时间 的 分 析， 设 定定 时 器的 基 本定 时时 间 为 t=50ms ， 计 算 计 数 初值 ： X=216-50*10-3*12*106/12=63163=3CB0H ，即定时器初值为： TH1=3CH TL1=0B0H 定时器子程序流程图如图 10 所示 进入判断1S时间是否到判断处于哪种状态执行相应状态倒计时修改变量NY图 10. 定时器部分流程图 4.4 显示子程序设计 显示子程序中，实现 LED 灯的亮灭以及数码管的倒计时显示，数码管的显示采用动态显示。显示子程序流程图如图 9 所示。 进入取南北向显示数字取显示数字个位，查表并送显取十位，查表并送显取东西向显示数字取个位，查表并送显取十位，查表并送显判断处于哪种状态显示相应状态的LED灯返回图 9. 显示子程序流程图
