51单片机的红绿灯的设计
目 录
1、绪论 6
1.1 课题研究的背景和意义 6
1.2 课题的总体设计方案与目标 6
1.3 论文章节安排 8
2、系统的硬件设计 9
2.1 系统硬件设计概述 9
2.2 单片机最小系统设计 9
2.2.1 单片机简介 9
2.2.2 最小系统硬件设计 9
2.2.2 STC89C52单片机引脚功能简述 10
2.2.3 STC89C52 编程语言简述 11
2.3 交通信号控制系统信息传输系统简介 11
2.3.1 交通信号控制系统概述 11
2.4 时钟电路模块 11
2.4.1 复位电路模块 12
2.4.2 主控制系统模块 12
2.4.3交通灯输出控制模块 13
2.4.4时间显示电路 13
2.4.5系统电源模块电路 14
2.4.6 按键输入模块 15
3、系统软件设计 16
3.1 系统软件设计概述 16
4、系统调试 17
4.1 系统模块调试 17
4.2 系统综合调试 17
5、总结与展望 18
5.1 研究工作的总结 18
参考文献 19
致谢 20
1、绪论
1.1 课题研究的背景和意义
时代在进步，社会在发展，对各种电子器件的控制也越来越自动化，所用的方面也越来越偏向生活化。红绿灯时城市交通不可或缺的一部分，如果交通紊乱，到处都是交通堵塞，市场便得不到发展 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
，经济就不会发展，人民的沟通也不便利，人们的生活质量水平便得不到提升。所以交通的便利对人民的生活就格外的重要。为了不让交通成为束缚城市发展的阻碍，稳定的交通系统就是城市不可或缺的一环。尤其是现在社会汽车在成几何倍数的增长，没有一个好的红绿灯控制系统往往交通就会出大问题。所以怎么样才可以让红绿灯持续并且稳定的运行 ，用单片机实现稳定的红绿灯控制便显得格外重要，可以说是如今这个电子领域大环境下自动控制对生活影响的的微小缩影。所以，设计一款简单实用的交红绿自动控制系统便具有很大的实际以及实用意义。
1.2 课题的总体设计方案与目标
红绿灯的设计使用的是常见的52单片机，涉及到设计就要考虑到软件和硬件两个方面。硬件电路设计包括单片机最小系统、红绿灯线路的布置 、STC89C52单片机对红绿的信号输出以及用LED数码管对控制倒计时数字的显示等等。
红绿灯的硬件设计应该简单明了，对于硬件来说，所布置的核心器件有52单片机、十二个led灯所组成的四个路口的模拟灯、对单片机的复位控制系统、晶振的计时点了、LED数码管显示电路。
软件部分有红绿灯的程序的编写、键盘的外部中断的程序编写、定时器计数程序的编写等。本设计用的STC89C52的单片机，在可以稳定的实现红绿灯显示的交通变化的同时、还要考虑到红绿灯上时间显示的倒计时、遇到紧急情况下紧急停止一系列的问题。不仅仅要有c语言的基础还要有良好的逻辑布置。
在软件部分首先要考虑解决的问题有：
（1）单片机的个个接口的控制，单片机的外特性。
（2）整个模拟模块的控制问题。
（3）整个模拟模块的整体化。
（4）各项软件的指令如何稳定实现。
按照正常的红绿灯规则，一个十字路口应该有四个路灯，每个路灯上有红绿黄三个信号灯，并且有一块数码计时显示系统，应如同1.1所示：
图1.1 十字路口红绿灯模拟图
2LED数码管所显示的是倒计时的控制时间，本设计中暂设定为30s，当显示的时间倒计时到最后的五秒钟的时候，绿灯会变成黄灯以示警告，并且改变其他路口的LED灯颜色，颜色的循环会有上图的两种情况：
图1.2 第一种通行方式 图1.3 第二种通行方式
第一种通行方式为：通行的时间为三十秒，这是各个路口的红绿灯显示为：东方西方可以通行：信号灯显示的是绿灯，南方北方是禁行通行：信号灯显示为红灯;如上图图1.2所示。
通行方法二：通行时间也为三失眠，此时哥哥路口的红绿灯的显示为：南方北方可以通行：信号灯显示为绿灯；东方西方禁止通行：L信号灯显示为红灯;如上图图1.3所示。
在本设计中设计的通行时间为三十秒，可以通过单片机内部的软件更改通行的时间，这样就可以改变各个路口的红绿灯的时间，这样可以根据实际的交通情况来控制时间，实现交通控制的效率的最大化。在数码管显示倒计时的最后五秒钟，led灯显示为黄灯，并且一直常亮，直到时间改变为止。本设计中的信号显示与正常路口相同绿色代表通行，红色代表停止，黄灯代表警告。既简单又明了的表明信号的通断。
1.3 论文章节安排
第一章：绪论章节，主要介绍了设计的背景和设计的意义。
第二章：对硬件系统的布置，以及对各个硬件的介绍。
第三章：对软件系统的调试，以及整体软件的思路。
第四章：对系统的各个模块的调试以及对整体的综合性调试。
第五章：总结以及对后来的展望，以及对不足的概括。2、系统的硬件设计
2.1 系统硬件设计概述
硬件是设计的基石，是基础也是整个设计的骨架，所以要想设计好一件产品要先想的就是硬件的设计。只有先布置好所有的硬件整体，然后才可以考虑如何编写软件程序，如何输入输出等等。这个设计是以常见的C52单片机为基础核心。其他硬件模块一共有下面五个：
（1） 信号灯，也就是led灯，用于红黄绿三色灯；
（2） 车辆流量，人流量的检测系统，用于检测各个路口的交通流量；
（3）远程控制系统，用于远程的控制信号灯的通断，以及紧急情况下的停止；
（4）摄像机拍摄系统，用于拍摄违章车辆；
（5）单片机的最小系统，是红绿灯的自动控制的核心；
（6）各项的基础设施，如灯杆，电线之类。
2.2 单片机最小系统设计
2.2.1 单片机简单介绍
单片机是指由中央处理单元（CPU）、中断系统、并行口、串行口、储存器（RAM、ROM）、系统的总线丶计数器丶定时器、系统时钟电路组成的微小型计算器，应为可以实现简单的计算器功能，所以叫微小型计算器。
2.2.2 最小系统硬件设计
STC89C52单片机的最小系统是由接地、总电源、晶振电路、技术定时电路等组成，如下图2.1所显示。下图中字母为RST的端口是复位电路的端口，复位电路的功能是在死机，死循环或者程序出错是进行手动复位所用。在按下复位按钮后，整个单片机的内部所有寄存器都会恢复到最初的设置。手动的复位电路和电阻以及电源VCC接通，接通及复位。单片机有内置晶振，可以使用内置时钟，与电容和晶振可以构成一个稳定的自激震荡电路。电容的大小会影响到自激震荡的频率。正常的自激震荡频率为一点二HZ到四十MHz。频率越高，处理问题的效率就越快。在硬件的设计中，为了减少寄生电容对电路的影响，电容和晶振一般要精密的放在一起。
1、绪论 6
1.1 课题研究的背景和意义 6
1.2 课题的总体设计方案与目标 6
1.3 论文章节安排 8
2、系统的硬件设计 9
2.1 系统硬件设计概述 9
2.2 单片机最小系统设计 9
2.2.1 单片机简介 9
2.2.2 最小系统硬件设计 9
2.2.2 STC89C52单片机引脚功能简述 10
2.2.3 STC89C52 编程语言简述 11
2.3 交通信号控制系统信息传输系统简介 11
2.3.1 交通信号控制系统概述 11
2.4 时钟电路模块 11
2.4.1 复位电路模块 12
2.4.2 主控制系统模块 12
2.4.3交通灯输出控制模块 13
2.4.4时间显示电路 13
2.4.5系统电源模块电路 14
2.4.6 按键输入模块 15
3、系统软件设计 16
3.1 系统软件设计概述 16
4、系统调试 17
4.1 系统模块调试 17
4.2 系统综合调试 17
5、总结与展望 18
5.1 研究工作的总结 18
参考文献 19
致谢 20
1、绪论
1.1 课题研究的背景和意义
时代在进步，社会在发展，对各种电子器件的控制也越来越自动化，所用的方面也越来越偏向生活化。红绿灯时城市交通不可或缺的一部分，如果交通紊乱，到处都是交通堵塞，市场便得不到发展 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
，经济就不会发展，人民的沟通也不便利，人们的生活质量水平便得不到提升。所以交通的便利对人民的生活就格外的重要。为了不让交通成为束缚城市发展的阻碍，稳定的交通系统就是城市不可或缺的一环。尤其是现在社会汽车在成几何倍数的增长，没有一个好的红绿灯控制系统往往交通就会出大问题。所以怎么样才可以让红绿灯持续并且稳定的运行 ，用单片机实现稳定的红绿灯控制便显得格外重要，可以说是如今这个电子领域大环境下自动控制对生活影响的的微小缩影。所以，设计一款简单实用的交红绿自动控制系统便具有很大的实际以及实用意义。
1.2 课题的总体设计方案与目标
红绿灯的设计使用的是常见的52单片机，涉及到设计就要考虑到软件和硬件两个方面。硬件电路设计包括单片机最小系统、红绿灯线路的布置 、STC89C52单片机对红绿的信号输出以及用LED数码管对控制倒计时数字的显示等等。
红绿灯的硬件设计应该简单明了，对于硬件来说，所布置的核心器件有52单片机、十二个led灯所组成的四个路口的模拟灯、对单片机的复位控制系统、晶振的计时点了、LED数码管显示电路。
软件部分有红绿灯的程序的编写、键盘的外部中断的程序编写、定时器计数程序的编写等。本设计用的STC89C52的单片机，在可以稳定的实现红绿灯显示的交通变化的同时、还要考虑到红绿灯上时间显示的倒计时、遇到紧急情况下紧急停止一系列的问题。不仅仅要有c语言的基础还要有良好的逻辑布置。
在软件部分首先要考虑解决的问题有：
（1）单片机的个个接口的控制，单片机的外特性。
（2）整个模拟模块的控制问题。
（3）整个模拟模块的整体化。
（4）各项软件的指令如何稳定实现。
按照正常的红绿灯规则，一个十字路口应该有四个路灯，每个路灯上有红绿黄三个信号灯，并且有一块数码计时显示系统，应如同1.1所示：
图1.1 十字路口红绿灯模拟图
2LED数码管所显示的是倒计时的控制时间，本设计中暂设定为30s，当显示的时间倒计时到最后的五秒钟的时候，绿灯会变成黄灯以示警告，并且改变其他路口的LED灯颜色，颜色的循环会有上图的两种情况：
图1.2 第一种通行方式 图1.3 第二种通行方式
第一种通行方式为：通行的时间为三十秒，这是各个路口的红绿灯显示为：东方西方可以通行：信号灯显示的是绿灯，南方北方是禁行通行：信号灯显示为红灯;如上图图1.2所示。
通行方法二：通行时间也为三失眠，此时哥哥路口的红绿灯的显示为：南方北方可以通行：信号灯显示为绿灯；东方西方禁止通行：L信号灯显示为红灯;如上图图1.3所示。
在本设计中设计的通行时间为三十秒，可以通过单片机内部的软件更改通行的时间，这样就可以改变各个路口的红绿灯的时间，这样可以根据实际的交通情况来控制时间，实现交通控制的效率的最大化。在数码管显示倒计时的最后五秒钟，led灯显示为黄灯，并且一直常亮，直到时间改变为止。本设计中的信号显示与正常路口相同绿色代表通行，红色代表停止，黄灯代表警告。既简单又明了的表明信号的通断。
1.3 论文章节安排
第一章：绪论章节，主要介绍了设计的背景和设计的意义。
第二章：对硬件系统的布置，以及对各个硬件的介绍。
第三章：对软件系统的调试，以及整体软件的思路。
第四章：对系统的各个模块的调试以及对整体的综合性调试。
第五章：总结以及对后来的展望，以及对不足的概括。2、系统的硬件设计
2.1 系统硬件设计概述
硬件是设计的基石，是基础也是整个设计的骨架，所以要想设计好一件产品要先想的就是硬件的设计。只有先布置好所有的硬件整体，然后才可以考虑如何编写软件程序，如何输入输出等等。这个设计是以常见的C52单片机为基础核心。其他硬件模块一共有下面五个：
（1） 信号灯，也就是led灯，用于红黄绿三色灯；
（2） 车辆流量，人流量的检测系统，用于检测各个路口的交通流量；
（3）远程控制系统，用于远程的控制信号灯的通断，以及紧急情况下的停止；
（4）摄像机拍摄系统，用于拍摄违章车辆；
（5）单片机的最小系统，是红绿灯的自动控制的核心；
（6）各项的基础设施，如灯杆，电线之类。
2.2 单片机最小系统设计
2.2.1 单片机简单介绍
单片机是指由中央处理单元（CPU）、中断系统、并行口、串行口、储存器（RAM、ROM）、系统的总线丶计数器丶定时器、系统时钟电路组成的微小型计算器，应为可以实现简单的计算器功能，所以叫微小型计算器。
2.2.2 最小系统硬件设计
STC89C52单片机的最小系统是由接地、总电源、晶振电路、技术定时电路等组成，如下图2.1所显示。下图中字母为RST的端口是复位电路的端口，复位电路的功能是在死机，死循环或者程序出错是进行手动复位所用。在按下复位按钮后，整个单片机的内部所有寄存器都会恢复到最初的设置。手动的复位电路和电阻以及电源VCC接通，接通及复位。单片机有内置晶振，可以使用内置时钟，与电容和晶振可以构成一个稳定的自激震荡电路。电容的大小会影响到自激震荡的频率。正常的自激震荡频率为一点二HZ到四十MHz。频率越高，处理问题的效率就越快。在硬件的设计中，为了减少寄生电容对电路的影响，电容和晶振一般要精密的放在一起。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/txgc/1822.html
