单片机原理及应用课程设计
题 目： 十字路口交通灯
学 院： 电气与信息工程学院
专 业： 电气工程及其自动化
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完成时间： 课程设计报告
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摘要
随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。黄色信号灯的发明者是我国的胡汝鼎，他怀着“科学救国”的抱负到美国深造，在大发明家爱迪生为董事长的美国通用电器公司任职员。一天，他站在繁华的十字路口等待绿灯信号，当他看到红灯而正要过去时，一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过，吓了他一身冷汗。回到宿舍，他反复琢磨，终于想到在红、绿灯中间再加上一个黄色信号灯，提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面的肯定。于是红、黄、绿三色信号灯即以一个完整的指挥信号家族，遍及全世界陆、海、空交通领域了。
交通灯控制器设计主要功能是用单片机控制LED灯模拟指示。模拟东西南北方向的十字路口交通灯信号控制情况。以89C52单片机为核心芯片，采用中断方式实现控制。本模拟系统由单片机硬/软件系统，两位8段数码管和LED灯显示系统。和复位电路控制电路等组成，较好的模拟了交通路面的控制。
关键词：交通灯 单片机 数码管 课程设计报告
目录
1.概述............................................................1
2系统总体方案及硬件设计...........................................2
2.1设计内容.....................................................2
2.2 设计要求.....................................................2
2.3 总体设计思想.................................................2
2.4 设计参考.....................................................2
2.5 知识点准备...................................................2
3各模块设计.......................................................3
3.1设计项目简介.................................................3
3.2总体设计.....................................................3
3.3硬件设计.....................................................3
3.4软件设计.....................................................9
4软件仿真.........................................................12
5课程设计体会.....................................................13
参考文献...........................................................14
附录一程序清单.....................................................15
附录二系统原理图...................................................21
课程设计报告
1 1概述
自从1858年英国人，发明了原始的机械扳手交通灯之后，随后的一百多年里，交通灯改变了交通路况，也在人们日常生活中占据了重要地位，随着人们社会活动日益增加，经济发展，汽车数量急剧增加，城市道路日渐拥挤，交通灯更加显示出了它的功能，使得交通得到有效管制，对于交通疏导，提高道路导通能力，减少交通事故有显著的效果。
近年来，随着科技的飞速发展，电子器件也随之广泛应用，其中单片机也不断深入人民的生活当中。本模拟交通灯系统利用单片机AT89C52作为核心元件，实现了通过信号灯对路面状况的智能控制。从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题。系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有广泛的应用前景。
本模拟系统由单片机硬/软件系统，两位8段数码管和LED灯显示系统。和复位电路控制电路等组成，较好的模拟了交通路面的控制。
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2 2 系统总体方案及硬件设计
2.1设计内容
交通灯控制器设计主要功能是用单片机控制LED灯模拟指示。模拟东西南北方向的十字路口交通灯信号控制情况。以89C52单片机为核心芯片，采用中断方式实现控制。
（1）数码管选用2位共阴极显示的数码管，共4个；
（2）东西通行时间为80s，南北通行时间为60s，缓冲时间为3s；
2.2 设计要求
设计单片机最小系统（包括复位按钮、晶振电路等）；
绘制实现本设计内容的硬件电路（原理图），系统的组成框图。
相应的控制状态表；
编写本课程设计内容的软件设计（包含程序流程图和对程序注释）。
硬件实验部分可选用实验箱测试或Proteus仿真软件实现。
2.3 总体设计思想（供参考）
利用定时器T0产生每10ms一次的中断，每100次中断为1s；
对两个方向分别显示红、绿、黄灯的剩余时间即可；
用MAX7219芯片实现共阴极显示驱动；
A方向的红灯时间=方向的绿灯时间+黄灯缓冲时间。
2.4 设计参考
交通灯控制器设计有电源电路、单片机主控电路、显示电路、信号灯电路等组成，如图1所示：
2.5 知识点准备：
+5V电源原理及设计；
MAX7219工作原理；
单片机复位电路工作原理及设计（元件选择的依据）；
单片机晶振电路工作原理及设计（元件选择的依据）；
数码管显示特性、驱动设计及应用；
LM1602液晶显示屏特性、驱动设计及应用；
89C51单片机引脚资源、引脚分配等；
单片机汇编语言及程序设计（中断、延时子程序的设计）。
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3 3各模块设计
3.1设计项目简介
功能：交通灯控制器，通过单片机控制交通灯和数码管，实现4路口交通灯的正确亮灭，并能显示发亮交通灯发亮状态的剩余时间。东西通行时间为80s，南北通行时间为60s，缓冲时间为3s。
类似产品简介：
基于数字电子技术设计的交通灯控制器：元器件多而复杂，连线复杂易出错，设计困难，且功耗较大，不经济，不利于节约环保。
基于PLC技术设计的交通灯控制器：设计程序简单易懂，但价格较贵，不经济。
项目特色：通过单片机控制，进行模块化处理，体积小，功耗低，元器件少且简单，价格实惠，功能齐全，能够实现正常显示，而不会出现4路口交通灯混乱的情况，时间显示正常。
3.2总体设计
总体设计模式图：
用一片AT89C52单片机控制4路口交通灯的亮灭。单片机发送地址、数据信息给MAX7219，通过MAX7219控制数码管的时间显示。
3.3硬件设计
硬件原理图： AT89C52单片机控制中心 MAX7219控制模块
路口数字显示模块 4路口交通灯模块 课程设计报告
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电路图：
硬件选型及相关依据：
AT89C52：4组8位I/O输入/输出端口，可满足控制所需I/O口数目要求。可外接时钟电路，有复位管脚，接复位电路可实现复位功能。接5V高电平，功耗小，价格低。
MAX7219：串行输入，16位并行输出，可控制8位八段数码管显示。满足设计中的四位控制要求。
4组2位共阴数码管：4路口两位数显示，满足所需，易实现控制。
4个LED-GREEN：10mA额定电流，2.2V额定电压，用于模拟十字路口绿灯亮灭显示。
4个LED-YELLOW：10mA额定电流，2.0V额定电压，用于模拟十字路口黄灯亮灭显示。
4个LED-RED：10mA额定电流，2.0V额定电压，用于模拟十字路口红灯亮灭显示。
4个280Ω电阻、8个300Ω电阻：由VCC=V+IR，（VCC：5V；I：LED灯晶振模块
复位模块块 数字显示模块
交通灯模块 MAX7219模块 单片机中心模块