基于单片机的交通信号灯模拟控制系统_课程设计报告.doc

河北建筑工程学院 课程设计报告 课程名称：交通信号灯模拟控制系统 系： 电气工程系 专 业： 电子信息工程 交通信号灯模拟控制系统设计 一、课程设计的性质和目的 本课程设计的主要目的是通过对电子技术及单片机原理的学习，综合掌握电子电路综合设计的过程，设计要求和具体的设计方法。通过设计更好的复习、理解模拟电子、数字电子和单片机等课程内容，使理论和实际相结合，加强学生的动手能力以及查阅相关资料解决实际问题的能力，培养学生从事设计工作的整体观念。 二、设计任务: 1.完成交通灯的变化规律，即一个十字路口为东西向和南北向，四个路口均有红黄绿三等和两个LED数码显示管。交通灯上电以后进入初始状态即东西红灯，南北红灯。5s后转状态1：南北绿灯亮通车，东西红灯亮，禁止通行，持续30s；30s后转状态2：南北绿灯灭转黄灯闪亮，延迟5s，东西仍然红灯；5s后转状态3：东西绿灯亮通车，南北转红灯，持续30s；30s后转状态4：东西绿灯灭转亮黄闪灯，延迟5s，南北仍然红灯。最后循环至状态1。 2.用8个LED数码管（各方向均有两个LED数码管，分别表示个位和十位），显示倒计时。倒计时用于提醒驾驶员或者行人信号灯发生改变的时间，以便他们在“停止”和“通行”两者做出合适的选择。 3.紧急状态下，通过K1键手动设置，将所有路口的灯变为红灯。 三、设计方案及原理： 方案一、采用74LS138译码器和CD4511译码器的交通灯系统 图 SEQ 图表 \* ARABIC 1 方案一 采用74LS138和CD4511译码器的交通灯系统框图 该方案使用了CD4511显示译码器和74LS138译码器。通过CD4511将单片机输出的BCD8421码转换成为七段码然后送LED数码管显示；通过74LS138译码器将单片机输出的三位二进制码转换成八位只有一个低电平的代码，从而对LED数码管进行片选。时钟电路和复位电路为单片机提供正常的工作环境。按键电路为在紧急情况下的应急处理系统，作用是使东西南北的等变为红灯。红绿灯电路由单片机I/O口直接驱动。 方案二、直接进行片选和驱动LED数码显示的交通灯系统 图 SEQ 图表 \* ARABIC 2 方案二 直接进行片选和驱动LED数码显示的交通灯系统 该方案直接采用单片机的I/O口对LED数码管进行数字显示和片选的驱动。时钟电路和复位电路为单片机提供正常的工作环境。按键电路为在紧急情况下的应急处理系统，作用是使东西南北的等变为红灯。红绿灯电路由单片机I/O口直接驱动。 方案比较： 方案一采用了CD4511译码器和74LS138译码器，理论上为单片机的使用节省了9个I/O口，实际需要29个而采用该方案以后仅仅使用了20个，但是由于使用了两个译码器，所以在成本上增加了花销。 方案二直接用单片机的I/O口进行LED数码管字位驱动，使用的I/O口比较多，但是成本较低。 通过比较两种方案，结合交通灯的实际情况，红绿灯和数码管的东西方向和南北方向一致，所以可以节省10个I/O口，因此此系统仅仅需要19个I/O口就足够了，使用CD4511和74LS138不仅增加了成本，而且也没起到什么太大的作用，采用方案一节省下来的I/O口在该系统中也没有什么用处，而且在编程的时候也大大增加了编程的难度，电路也相对复杂了。所以综合考虑，我们采用方案二的设计。 四、元件清单 表 1 元器件清单 名 称 规 格 数 量 单片机 AT89C 1 排阻 9脚4.7K 1 排阻 9脚330 1 晶振 11.0592MHz 1 发光二极管 GREEN 4 发光二极管 RED 4 发光二极管 YELLOW 4 数码管 两位共阴 4 电阻 1K 5 按键 2 电解电容 10uF 1 独石电容 30pF 2 1.AT89C52单片机 AT89C52?是美国 ATMEL 公司生产的低电压,高性能 CMOS 8 位单片机,片内含 8k bytes 的可反复擦写的只读程序存 储器(PEROM)和 256 bytes 的随机存取数据存储器(RAM) ,器件采用 ATMEL 公司的高密度,非易失性存储技术生产, 与标准 MCS-51 指令系统及 8052 产品引脚兼容, 片内置通用 8 位中央处理器 (CPU) Flash 存储单元, 和 功能强大?AT89C52?单片机适合于许多较为复杂控制应用场合. 图 3 AT89C52单片机A