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单片机毕业设计


中图分类号: UDC:

图书馆收藏 密级: 编号:1331

毕 业 设 计
交通信号灯模拟控制系统设计
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专 业 名 称 : 建筑电气工程技术 (楼宇智能化) 班 学 学 级: 制: 号: 专 建电 09-2 三年 0960213226 科 李德路

学 历 层 次 : 指 导 教 师 : 评 阅 人 :

论文 (设计) 提交日期: 论文 (设计) 答辩日期:

2012 年 6 月 15 日 2012 年 6 月 19 日





















二〇一二年六月十五日

毕业设计成绩评定书
专业、班级 1、设计题目 姓名 日期

交通信号灯模拟控制系统设计

2、设计指导教师(签名) 3、设计评阅人(签名) 4、评定意见及成绩 评阅日期

年 月 日

中文摘要

本文研究的是以 AT89C51 单片机为控制器的智能交通灯控制系 统, 该系统实现了有交通灯指示的东西通行, 南北通行。通行指示灯 采用红黄绿各 3 个共计 12 个单色发光二极管。红灯停,绿灯直行及 左右拐。本设计是以软件和硬件相结合的方式来实现,文中给出了 具体的硬件电路图和软件流程图及程序源码。

关键词:智能交通灯,AT89C51,LED 单色发光二极管





1. 引言 .......................................................... 1 2. 方案设计及基本要求 ............................................ 3 2.1 方案设计 ..................................................... 2.1.1 交通灯控制方法简介 ....................................... 2.1.2 交通灯控制系统的总体方案设计 ............................. 2.2 交通灯控制系统基本要求 ....................................... 3 3 3 3

3. 交通灯系统硬件设计 ............................................ 4 3.1 单片机概述 ................................................... 4 3.2 AT89C51 单片机 ............................................... 5 3.2.1 AT89C51 简介 ............................................. 5 3.2.2 AT89C51 主要特性 ......................................... 5 3.2.3 AT89C51 特性概述 ......................................... 5 3.2.4 AT89C51 的引脚功能 ....................................... 6 3.2.5 运算器和控制器 ........................................... 8 3.2.6 存储器 ................................................... 9 3.3 交通灯控制系统工作原理 ....................................... 9 3.4 交通灯控制系统组成 .......................................... 10 3.4.1 交通信号灯控制系统组成 .................................. 10 3.4.2 交通信号灯主控制系统 .................................... 10 3.4.3 通行灯输出控制 .......................................... 10 3.5 交通信号灯控制系统硬件设计 .................................. 11 3.5.1 系统硬件组成及仿真图 .................................... 11 4. 系统软件设计 ................................................. 13 4.1 程序流图 .................................................... 4.2 软件应用 .................................................... 4.2.1 PROTEUS 简介 ............................................ 4.2.2 Keil C51 开发系统简介 ................................... 13 13 13 13

5. 系统调试 ..................................................... 15 5.1 硬件调试 .................................................... 5.2 软件调试 .................................................... 5.3 PROTEUS 软件仿真 ............................................ 5.3.1 仿真过程 ................................................ 15 16 16 16

6. 毕业设计心得体会 ............................................. 19 6.1 设计过程中遇到的问题 ........................................ 19 6.2 系统不足 .................................................... 19 6.3 体会 ........................................................ 19

7. 结束语 ....................................................... 21 参考文献 ......................................................... 22 致谢 ............................................................. 23 附录:源程序: ................................................... 24

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1. 引言
今天,红绿灯安装在各个道口上,已经成为疏导交通车辆最常见和最有效 的手段。但这一技术在 19 世纪就已出现了。 1858 年,在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红,蓝两色的机械 扳手式信号灯,用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868 年, 英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上,安装了世 界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两块以旋转式方形玻璃提灯组成,红色表示 “停止” ,绿色表示“注意” 。1869 年 1 月 2 日,煤气灯爆炸,使警察受伤,遂 被取消。 1914 年,电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的 投光器组成,安装在纽约市 5 号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止” ,绿灯 亮表示“通行” 。 1918 年,又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯,一 种是把压力探测器安在地下,当车辆接近时,红灯便变为绿灯;另一种是用扩音 器来启动红绿灯,司机遇红灯时按一下喇叭,就使红灯变为绿灯。红外线红绿 灯当行人踏上对压力敏感的路面时,它就能察觉到有人要过马路。红外光束能 把信号灯的红灯延长一段时间,推迟汽车放行,以免发生交通事故。 信号灯的出现,使交通得以有效管制,对于疏导交通流量、提高道路通行 能力,减少交通事故有明显效果。1968 年,联合国《道路交通和道路标志信号 协定》对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号,面对绿灯的车辆可以 直行,左转弯和右转弯,除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必 须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行 信号,面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号,面 对黄灯的车辆不能越过停车线,但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可 以进入交叉路口。 随着经济的发展,交通运输中出现了一些传统方法难以解决的问题。道路 拥挤现象日趋严重,造成的经济损失越来越大,并一直保持大比例的增长。现 在交通系统已不能满足经济发展的需求。由于生活水平的提高,人们对交通运 输的安全性及服务水平提出了更高的要求。在交通中管理引入单片机交通灯控

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制代替交管人员在交叉路口服务,有助于提高交通运输的安全性、提高交通管 理的服务质量。并在一定程度上尽可能的降低由道路拥挤造成的经济损失,同 时也减小了工作人员的劳动强度。 中国车辆数量不断增加,交通控制在未来的交通管理中起着越来越重要的 作用。智能交通灯的管理比重修一条马路无论在经济、交通运行速率上都有很 好的效益、更加节约资源。使交管人员有更多的精力投入到管理整个城市交通 控制,带来更大的经济和社会效益 ,为创造美好的城市交通形象发挥更多的作 用。

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2. 方案设计及基本要求
2.1 方案设计
2.1.1 交通灯控制方法简介
目前,国内的交通灯设计方案有很多,有应用 PLC 对交通灯控制系统实现 控制的设计;有应用单片机对交通灯控制系统实现控制的设计。交通灯一般设 置在十字路口,用红、黄、绿两种颜色的指示灯来控制车辆通行。本设计采用 标准 AT89C51 单片机作为控制器,直行的通行指示灯采用的是单色发光二极 管。由于 AT89C51 单片机自身带有 2 个定时/计数器、5 个中断源,端口刚好满 足要求。该系统具有电路简单,设计方便,耗电少,可靠性高等优点。

2.1.2 交通灯控制系统的总体方案设计
本设计研究的是基于 AT89C51 单片机的交通灯智能控制系统。 根据交通控 制系统的设计原理,阐述了硬件和软件方面开发的整个过程。主控系统采用 A T89C51 单片机作为控制器,控制左拐、右拐及直行的通行,占用端口少,耗电 也最小。系统电源采用独立的+5V 稳压电源,有各种成熟电路可供选用,使此 方案可靠稳定。该设计可直接在 I/O 口上接按键开关,精简并优化了电路。

2.2 交通灯控制系统基本要求
本系统需要采用 MSC-51 系列单片机 AT89C51 作为中心器件来设计交通灯 控制器,实现以下功能: 1) 初始东西方向绿灯亮,南北方向红灯亮,东西方向通车。 2) 延时 10s,东西方向绿灯熄灭,黄灯闪烁 5 次。 3) 黄灯闪烁后,东西方向红灯亮同时南北方向绿灯亮,南北方向开始通 车。 4) 延时 10s,南北方向绿灯灭,黄灯闪烁 5 次,然后又切换成东西方向通 车,如此重复。

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3. 交通灯系统硬件设计
3.1 单片机概述
单片机是由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备共五个基本 部分组成的。单片机是把包括运算器、控制器、少量的存储器、最基本的输入 输出口电路、串行口电路、中断和定时电路等都集成在一个尺寸有限的芯片上。 通常,单片机由单个集成电路芯片构成,内部包含有计算机的基本功能部 件:中央处理器、存储器和 I/O 接口电路等。因此,单片机只需要和适当的软 件及外部设备相结合,便可成为一个单片机控制系统。 单片机经过 1、2、3、4 代的发展,目前单片机正朝着高性能和多品种方向 发展,它们的 CPU 功能在增强,内部资源在增多,引脚的多功能化,以及低电 压、低功耗。 可以说,二十世纪跨越了三个“电”的时代,即电气时代、电子时代和现 已进入的电脑时代。不过,这种电脑,通常是指个人计算机,简称 PC 机。它 由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机,大多数人却不怎么熟悉。这 种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机。顾名思义,这种计算机的最小系 统只用了一片集成电路,即可进行简单运算和控制。因为它体积小,通常都藏 在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中,起着有如人类头脑的作用,它出 了毛病,整个装置就瘫痪了。现在,这种单片机的使用领域已十分广泛,如智 能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了 单片机, 就能起到使产品升级换代的功效, 常在产品名称前冠以形容词—— “智 能型” ,如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞 出来的某些产品,不是电路太复杂,就是功能太简单且极易被仿制。究其原因, 可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。 目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片 机的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数 据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能 IC 卡, 民用豪华轿车的安全保障系统,录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及 程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机 器人、智能仪表、医疗器械了。它主要是作为控制部分的核心部件。因此,单
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片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程 师。

3.2 AT89C51 单片机
3.2.1 AT89C51 简介
AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器(FPEROM—Flash Programmable a nd Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器,俗称 单片机。AT89C51 是一种带 2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单 片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 1000 次。 该器件采用 ATMEL 高密度非易 失存储器制造技术制造,与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于 将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL 的 AT89C51 是一种 高效微控制器,AT89C51 是它的一种精简版本。AT89C 单片机为很多嵌入式控制 系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

3.2.2 AT89C51 主要特性
1) 与 MCS-51 兼容; 2) 4K 字节可编程 FLASH 存储器; 3) 寿命:1000 写/擦循环; 4) 数据保留时间:10 年; 5) 全静态工作:0Hz-24MHz; 6) 三级程序存储器锁定; 7) 128×8 位内部 RAM; 8) 32 可编程 I/O 线; 9) 两个 16 位定时器/计数器; 10) 5 个中断源; 11) 可编程串行通道; 12) 低功耗的闲置和掉电模式; 13) 片内振荡器和时钟电路。

3.2.3 AT89C51 特性概述
AT89C51 提供以下标准功能:4k 字节 Flash 闪速存储器,128 字节内部 R

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AM,32 个 I/O 口线,两个 16 位定时/计数器,一个 5 向量两级中断结构,一 个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。同时,AT89C51 可降至 0Hz 的 静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU 的工 作,但允许 RAM,定时/计数器,串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保 存 RAM 中的内容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件 复位。

3.2.4 AT89C51 的引脚功能
AT89C51 为双列直插(DIP)式封装的 51 单片机芯片,有 40 条引脚,其引 脚示意如图 3.1 所示。

U1
19 XTAL1 P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17

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XTAL2

9

RST

29 30 31

PSEN ALE EA

1 2 3 4 5 6 7 8

P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 AT89C51

图 3.1 AT89C51 单片机引脚图

各引脚功能说明如下: 主电源引脚 Vcc(40 脚) :接+5(1±20﹪)V 电源正端;

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Vss(20 脚) :接地。 I/O 引脚 P0 口 (39-32 脚 ) :P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口,每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P0 口的管脚第一次写 1 时,被定义为高阻输入。 P0 能够 用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据 / 地址的低八位。在 FIAS H 编程时, P0 口作为原码输入口,当 FIASH 进行校验时, P0 输出原码, 此时 P0 外部必须接上拉电阻。 P1 口 (1-8 脚 ) : P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口, P 1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1 后,被内部上拉为 高,可用作输入,P1 口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内 部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时, P1 口作为低八位地址接收。 P2 口 (21-28 脚 ) : P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口, P2 口缓冲器可接收,输出 4 个 TTL 门电流,当 P2 口被写“1”时,其管脚被 内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2 口的管脚被外部 拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储 器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时, P2 口输出地址的高八位。在 给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器 进行读写时, P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和 校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口 (10-17 脚 ) :P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口,可 接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后,它们被内部上拉为高电 平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3 口将输出电流( I LL)这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口,如下所示: P3.0 RXD (串行输入口) ; P3.1 TXD (串行输出口) ; P3.2 /INT0 (外部中断 0) ; P3.3 /INT1 (外部中断 1) ; P3.4 T0(记时器 0 外部输入); P3.5 T1(记时器 1 外部输入);
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P3.6 /WR(外部数据存储器写选通); P3.7 /RD(外部数据存储器读选通)。 P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST/ VPD (9 脚):复位输入。当振荡器复位器件时,要保持 RST 脚两个机 器周期的高电平时间。 ALE/PROG(30 脚):当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁 存地址的低位字节。在 FLASH 编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,A LE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的 1/6。因此它 可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数 据存储器时,将跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时, ALE 只有在执行 MOVX,MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外,该引脚被 略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止,置位无效。 /PSEN(29 脚):外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期 间,每个机器周期两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效 的/PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP(31 脚):当/EA 保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(000 0H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时,/EA 将内部锁 定为 RESET; 当/EA 端保持高电平时, 此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间, 此引脚也用于施加 12V 编程电源(VPP)。 XTAL1(19 脚):它在单片机内部是一个反向放大器的输入端,构成了片内 振荡器。当采用外部时钟时,HMOS 单片机的该引脚应接地;CHMOS 单片机的该 引脚作为外部振荡信号的输入端。 XTAL2(18 脚):它在单片机内部是片内振荡器的反向放大器的输出端。当 采用外部时钟时,HMOS 单片机的该引脚作为外部振荡信号的输入端;CHMOS 单 片机的该引脚应悬空不接。

3.2.5 运算器和控制器
AT89C51 的运算器和控制器功能类似于一般微机中的微处理器(CPU),是单 片机的核心部件,它决定了单片机的主要功能特性。它完成逻辑算术运算并协 调单片机其它各部分的工作。各种算术、逻辑运算所涉及到的寄存器包括:累

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加器 ACC、寄存器 B、暂存器 1(TEMP1)和暂存器 2(TEMP2)、程序状态字寄存器 PSW,程序计数器 PC,堆栈指针 SP,数据指针寄存器 DPTR 等。它们位于 CPU 内 部,又称 CPU 专用寄存器,以区别于 I/O 接口专用寄存器。

3.2.6 存储器
MCS-51 系列单片机存储器组成是所谓的哈佛结构, 存储器的组织方式 与通用单片机系统不同,包含程序存储器与数据存储器,其地址空间是相 互独立的,而不是程序存储器与数据存储器统一编址。在 AT89C51 单片机 中,程序存储器采用 EEPROM ,而数据存储器采用 RAM 。它们又可以进一步 分成内部或外部两类。 程序存储器 程序存储器内部和外部是统一连续编址的,内部占用地

址空间的低 4KB ,地址 0000H ~ 0FFFH ,外部地址范围 1000H ~ FFFFH ,共 6 0KB 。程序存储器主要用来存放程序和常数。当程序计数器 PC 由内部 ROM 开始执行到外部 ROM 时,会自动寻址外接程序存储器。 程序地址空间原则上可由用户任意安排,但复位和中断源的程序入口 地址在 51 系列单片机中是固定的,用户不能改变。入口地址见表 3.1 。复 位后, CPU 从 0000H 地址开始执行程序。其他地址为中断服务程序入口地 址,响应某个中断时,将自动从其对应的入口地址执行中断服务程序。
表 3.1AT89C51 单片机复位、中断入口地址 操作 复位 外部中断 0 定时器/计数器溢出 0 外部中断 1 定时器/计数器 1 溢出 串行口中断 定时器/计数器 2 溢出或 T2EX 端负跳变(52 子系列) 入口地址 0000H 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H 002BH

3.3 交通灯控制系统工作原理
本系统运用单片机对交通灯控制系统实施控制,通过直接控制信号灯的状 态变化,指挥交通的具体运行。由此,本设计系统以单片机为控制核心,构成
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最小系统,根据按键设置模块产生输入,由信号灯状态模块输出。系统进入工 作状态,执行交通灯状态显示控制。

3.4 交通灯控制系统组成
3.4.1 交通信号灯控制系统组成
该交通信号灯控制系统有以下几个部分组成:晶振、复位电路、输入控制、 单片机、LED 单色发光二极管。 此系统核心元件为单片机 AT89C51,对其编写相关程序来控制交通信号灯 闪烁。系统共采用 12 个发光二极管来模拟各路交通信号灯,东西道通行 10 秒, 南北道通行 10 秒,转换时黄灯闪烁 5 次。源程序采用 C 语言编写,并通过 kei l 软件进行编译,最后倒入 AT89C51 单片机中,运行系统。设计好后通过 PRO TUES 软件仿真,并调试。

3.4.2 交通信号灯主控制系统
主控器采用 AT89C51,是美国 ATMEL 公司生产的一款性能稳定、低功耗 的单片机,兼容 MCS-51 系列产品指令系统及引脚。片内含 4KB 的可重复编程 的 Flash 程序存储器, 器件采用 ATMEL 公司的高密度、 非易失性存储技术生产, 使用 5(1± 20﹪)V 的电源电压, 128× 8 位的内部 RAM,4 个 8 位的双向可位 寻址的 I/O 端口,2 个 16 位定时/计数器,6 个中断源,AT89C51 单片机可提供 许多高性价比的应用,灵活应用于各种控制领域。

3.4.3 通行灯输出控制
道口交通灯指示采用红黄绿各 3 个共计 12 个单色发光二极管。 道口指示灯 电路如图 3.2 所示

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图 3.2 交通信号灯位置图

3.5 交通信号灯控制系统硬件设计
3.5.1 系统硬件组成及仿真图
根据要实现的具体功能,经过比较,我选用 AT89C51 单片机及外围器件构 成最小控制系统,用红、黄、绿各 4 个共 12 个单色发光二极管显示实现交通控 制功能。硬件仿真图如图 3.3 所示:

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图 3.3 交通信号灯硬件仿真图

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4. 系统软件设计
4.1 程序流图
软件部分采用模块化程序设计的方法,由单片机控制主程序、数码管显示 组成。系统软件设计是在 KeilC 编译环境下进行的,由于 C 语言程序可移植性 好,所以提高了编程的效率。软件程序流程图如图 4-1 所示。

4.2 软件应用
4.2.1 PROTEUS 简介
Proteus 软件不仅具有 EDA 工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及外围 器件 Proteus 从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真,一键切换 到 PCB 设计, 真正实现了将电路仿真软件、PCB 设计软件和虚拟模型仿真软件 三合一的设计平台,其处理器模型支持 8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/Ds PIC33、AVR、ARM、8086 和 MSP430 等。在编译方面,它支持 IAR、Keil 和 MPLAB 等多种编译器。

4.2.2 Keil C51 开发系统简介
Keil C51 是 51 系列兼容单片机 C 语言软件开发系统,与汇编相比,C 语 言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势,因而易学易用。 K eil C51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具,全 Windows 界面,生成的目标代码效率非常之高,多数语句生成的汇编代码紧凑,容易理 解。在开发大型软件时更能体现其高级语言的优势。

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开始

东西亮绿灯南北亮红灯

N 延时 10S Y 东西黄灯闪烁南北亮红灯 倒计时 30s N 黄灯闪烁 5 次 继续闪烁 继续延时

Y 东西亮红灯南北亮绿灯

N 延时 10S Y 东西亮红灯,南北黄灯闪烁 倒计时 25s Y 黄灯闪烁 5 次 N 继续延时

继续闪烁

图 4.1 交通信号灯软件流程图

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5. 系统调试
5.1 硬件调试
模拟程序调试 先编写一个简单无误的程序,写入 AT89C51 芯片,检查 LED 灯是否可以 正常显示,如果不能正常显示,则一一进行排查。如果能正常显示,则说明整 体电路没有问题,可以进行软件调试。在这里使用的是一个简单的闪烁程序: #include<reg51.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit LED=P1^0; //延时 void DelayMS(uint x) { uchar i; while(x--) { for(i=0;i<120;i++); } } //主程序 void main() { while(1) { LED=~LED; DelayMS(150); } } 经测试,LED 灯正常闪烁,整体电路图没有问题。
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5.2 软件调试
当程序编写无误后再将程序写入 AT89C51 芯片,观察电路有效果出来。如 无法正常显示,可能是程序编写错误,继续改正。如果检查程序无误,但是结 果显示还是不正确,则有可能是原件损坏。将程序进行编译后,打开 AT89C51 单片机的元件属性编辑对话框。 在 Proteus 当硬件调试完毕后, 可进行软件调试。 首先编写程序,检查程序编写是否正确后,单击文件夹图标,选择“程序 JTD. hex”文件后,即可对系统进行仿真。

5.3 PROTEUS 软件仿真
5.3.1 仿真过程
状态一:东西道亮绿灯 10 秒、南北道亮红灯;如图 5.1。 状态二:东西道绿灯停,黄灯闪烁 5 次、南北道继续亮红灯;如图 5.2。 状态三:东西道亮红灯、南北道亮绿灯 10 秒;如图 5.3。 状态四:东西道继续亮红灯、南北道绿灯停,黄灯闪烁 5 次;如图 5.4。 然后转到状态一循环

图 5.1 状态 1

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图 5.2 状态 2

图 5.3 状态 3

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图 5.4 状态 4

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6. 毕业设计心得体会
6.1 设计过程中遇到的问题
因为开始对单片机相关软件的不熟悉,在过程中经常遇到一些问题,首先 在安装 Keil 编程软件时, 我总是安装不上,安装了也无法使用。总算安装好后, 使用了几分钟就自动关闭了。后来我请教了好几个同学,还是没有解决。最后 还是上百度搜索了一下才知道原来是我用的程序不稳定。我找李老师要了一分 稳定的装上去总算能用了。 使用 Keil 程序编程时, 文件要先保存成 xx.c 的格式, 然后使其生成 xx.hex 的文件再进行仿真,开始时我经常忘记,这导致我无法进 行仿真。还有文件保存在默认的文件夹里不要随意改变文件夹,防止找不到文 件。其次,在搭接仿真电路时,有一个 LED 灯的线没有接上,运行时对应的 L ED 灯不亮。

6.2 系统不足
系统设定中没有 LED 数码管倒计时程序,特种车辆放行程序,左拐直行分 开显示,没用定时器时间不精确以及自动根据车流改变红绿灯时间,此外,还 没有充分考虑的把现代管理、人工智能运用到交通的控制中,来计算交通控制 点之间的距离,来更合理的安排红、绿灯的持续时间,使城市的交通管理更加 人性化。使人们远离目前的交通拥塞的现象。

6.3 体会
本设计系统是基于单片机的模拟交通灯控制系统,具有一定的实际意义。 通过本次设计很好的完成了以单片机为核心, 通过 LED 灯完成了十字路口的工 作状态的模拟。其运行可靠,操作方便,适用性强,可以广泛应用于城市路口, 具有较大的推广价值。 由于时间比较紧张,其中不免出现一些不足的地方,但是,在短暂的时间 内,从对题目的分析到方案的确定,再到软件的模拟,最后通过硬件的调试, 都达到了预想的效果。 在这次毕业设计中我收获很多。首先,在知识方面:经过这次毕业设计, 我对大学几年中所学的专业知识有一个良好的回顾和总结。平时学的知识在这 里得到了综合运用,使我对所学的专业知识有了更深的理解;使我学会如何将

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理论知识运用到具体的实用领域中。同时在设计的过程中,我还接触到很多新 的知识。 其次,在能力方面:在设计过程中,我需要查找资料,找工具书,需要将 所学的知识综合,需要学习新的知识补充,需要与老师交流,这些都锻炼了我 运用现有知识的能力。学到知识又能应用到实践中去才是最重要的。 再次,我的个人素质也得到锻炼。在设计过程中,它需要耐心、毅力和解 决问题的能力。碰到困难不能后退和放弃,要有不达目的不罢休、持之以恒的 精神。 当然,由于我的知识和能力有限,有很多不足之处,恳请老师指教。

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7. 结束语
通过这次交通灯的毕业设计,我在指导老师李德路老师的精心指导和严格 要求下,获得了丰富的理论知识,极大地提高了实践能力,并对当前电子领域 的研究状况和发展方向有了一定的了解,这对我今后进一步学习计算机方面的 知识有极大的帮助。使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决现实问 题的能力。使我在单片机的基本原理、单片机应用学习过程中,以及在常用编 程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步,为日后成为一名合格的应用 型人才打下良好的基础。本次毕业设计让我把以前学习到的知识得到巩固和进 一步的提高认识,对已有知识有了更深层次的理解和认识。在此,由于自身能 力有限,在课程设计中碰到了很多的问题,我通过查阅相关书籍、资料以及和 周围同学交流得到解决。 还有交通灯是我们生活中非常常见的一种东西,对于我们学以致用的这种 能力得到了很好锻炼,能够为我们以后的工作于学习打下基础。 由于本人的水平有限,设计中难免会有一些不合理的部分,系统的稳定性 还有待提高。

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参考文献
[1]吴晓苏编著《单片机原理与接口技术》人民邮电出版社,2009 [2]杨路明编著《C 语言程序设计教程》北京邮电大学出版社,2005 [3]楼然苗、李光飞编著《单片机课程设计指导》北京航空航天大学出版社,2007 [4]曹建树、夏云生、曾林春编著《51 单片机实用教程》中国石化出版社,

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致谢
三年的大学时光在不知不觉间已经走到末尾,在这三年的时光中很多老师 都给予我们很多帮助。不管是侯老师对我们的严格要求,还是沈老师的严格把 关,亦或是刘老师在课堂上经常给我们讲解的社会经验,现在看来都体现出老 师们对我们无微不至的关心和照顾。当然在这次毕业设计中,李老师给了我很 大的帮助。李老师用自己的下班时间晚上在教室给我们进行毕业设计辅导,使 我们不仅完成了毕业设计还学到了更多。 值此毕业答辩之际,真心感谢每一位帮助我的老师和同学。也祝愿其他每 一位参加答辩的同学都能答辩成功精彩

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附录:源程序:
#include<reg51.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit RED_A=P0^0; //东西向灯

sbit YELLOW_A=P0^1; sbit GREEN_A=P0^2; sbit RED_B=P0^3; //南北向灯

sbit YELLOW_B=P0^4; sbit GREEN_B=P0^5; uchar Flash_Count=0,Operation_Type=1; //闪烁次数,操作类型变量 //延时 void DelayMS(uint x) { uchar i; while(x--) for(i=0;i<120;i++); } //交通灯切换 void Traffic_Light() { switch(Operation_Type) { case 1: //东西向绿灯与南北向红灯亮 RED_A=1;YELLOW_A=1;GREEN_A=0; RED_B=0;YELLOW_B=1;GREEN_B=1; DelayMS(10000); Operation_Type=2; break; case 2: //东西向黄灯闪烁,绿灯关闭

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DelayMS(300); YELLOW_A=~YELLOW_A;GREEN_A=1; if(++Flash_Count!=10) return; //闪烁 5 次 Flash_Count=0; Operation_Type=3; break; case 3: //东西向红灯,南北向绿灯亮 RED_A=0;YELLOW_A=1;GREEN_A=1; RED_B=1;YELLOW_B=1;GREEN_B=0; DelayMS(10000); Operation_Type=4; break; case 4: //南北向黄灯闪烁 5 次 DelayMS(300); YELLOW_B=~YELLOW_B;GREEN_B=1; if(++Flash_Count!=10) return; Flash_Count=0; Operation_Type=1; } } //主程序 void main() { while(1) Traffic_Light(); }


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