单片机控制交通灯系统36041366.docVIP

目 录 一、单片机控制交通系统总体设计 2 二、单片机交通控制系统的硬件设计 3 1、硬件系统总体设计 3 2、+5V直流电源的设计 4 3、单片机最小系统 4 4、LED灯显示 6 5、数码管显示 7 三、软件设计（实验代码） 9 四、总结 11 参考文献 11 前言：随着世界范围内城市化和机动化进程的加快，城市交通越来越成为一个全球化的问题。 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有序呢？靠的是交通灯的自动指挥系统。 随着科技的发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传动检测技术日益更新。在实时监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，还应根据具体的硬件结构，以及针对应用对象的点的软件结合，加以完善。 本设计报告是一种基于单片机的交通灯控制系统。系统采用单片机和七段LED数码管作为交通灯的控制和显示核心，并通过控制按键对时间进行设置，最终实现对交通灯各状态持续时间的控制。系统采用上电自动复位，利用八个数码管显示交通灯各状态的剩余时间，时间显示采用倒计时方式，四组红、黄、绿三色灯用发光二极管作为模拟交通信号灯，呈四种状态交替出现。系统通过一个直流稳压电路为系统提供+5V的直流电源。 一、单片机控制交通系统总体设计 设在十字路口，分为东西向和南北向，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。其具体状态如下图所示。说明：黑色表示亮，白色表示灭。交通状态从状态1开始变换，直至状态4然后循环至状1，周而复始，即如图所示：直至状态然后循环至状态1， 状态一 状态二 状态三 状态四 图1 四种状态转换 （1）东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，倒计时10秒。此状态下，东西向允许通行，南北向禁止通行。 （2）四个方向同时黄灯亮，倒计时3秒。此状态下，除了已经正在通行中的其他车辆都需等待状态转换。 （3）南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，倒计时10秒。此状态下，东西向禁止通行，南北向允许通行。 （4）四个方向同时黄灯亮，倒计时3秒。此状态下，除了已经正在通行中的其他车辆都需等待状态转换。 从而四个状态持续循环 二、单片机交通控制系统的硬件设计 此次的十字路口交通灯控制的设计，我们小组经过商讨后，决定采用四个模块来实现这个项目。分别是：电源、单片机最小系统、交通灯设置、交通灯采用数码管显示时间。 1、硬件系统总体设计 2、+5V直流电源的设计 直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，见图2。 图2 直流稳压电源框图 其中： ① 电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。 ② 整流电路：整流电路将交流电压变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。 ③ 滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。各滤波电容C满足RC＝（3~5）T/2，或中T为输入交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。 ④ 稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。 设计电路如下图： 图3 +5V直流电源 3、单片机最小系统 单片机又称单片微控制器， 是在一块芯片中集成了CPU（ 中央处理器）、RAM（ 数据存储器）、ROM（ 程序存储器）、定时器/ 计数器和多种功能的I/O（ 输入/ 输出） 接口等一台计算机所需要的基本功能部件，从而可以完成复杂的运算、逻辑控制、通信等功能。 单片机的最小系统就是让单片机能正常工作并发挥其功能时所必须的组成部分，也可理解为是用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对5 系列单片机来说， 最小系统一般应该包括： 单片机、时钟电路、复位电路、输入/ 输出设备等（见图）。 图4 最小系统框图 （1）时钟电路 在设计时钟电路之前，让我们先了解下5单片机上的时钟管脚： XTAL1（19 脚） ：芯片内部振荡电路输入端。 XTAL2（18 脚） ：芯片内部振荡电路输出端。 XTAL1 和XTAL2 是独立的输入和输出反相放大器，它们可以被配置为使用石英晶振的片内振荡器，或者是器件直接由外部时钟驱动。图2 中采用的是内时钟模式，即采用利用芯片内部的振荡电路，在XTAL1、XTAL2 的引脚上外接定时元件（一个石英晶体和两个电容），内部振荡器便能产生自激