51单片机交通信号灯设计.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.38M 资料格式：doc 举报版权申诉

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二、各单元电路设计

武汉纺织大学电子设计竞赛 ——交通信号灯自动控制系统设计报告学院：电子与电气工程学院班级：电子 093 班成员： 2011 年 5 月 1 日 1- -

目录交通信号灯自动控制系统设计概要……………………………………………1 第一部分：系统方案…………………………………………………1 第二部分：电路与程序设计 …………………………………………4 第三部分：测试方案与测试结果 ……………………………………6 参考文献………………………………………………………………6 附录一主程序流程图 ………………………………………………7 附录二元器件清单 ……………………………………………………8 附录三程序清单……………………………………………………9 附录四仿真电路图……………………………………………… 2- -

交通信号灯自动控制系统设计概要一、设计要求要求 1．系统基本功能要求（1）以秒为计时单位，两位数码管以十进制递减计数形式作定时显示，在递减计数回零瞬间完成换灯操作。（2）通过键盘红、黄、绿三色信号灯所亮时间在 0～99 秒内任意设定。（3）十字路口的通行起始状态可人工设定，运行中可通过人工干预使十字路口通行状况固定于任何一种工作模式。（4）具有时间控制功能，交通信号灯工作时间：05：00～23： 00；其余时间两个干道上的黄色信号灯闪烁显示; （4）绿色信号灯倒计时最后 3 秒和黄色信号灯显示时闪烁显示。（闪烁频率：1Hz）; 二、设计思路为了完成本题目的设计要求，即倒计时及时间控制功能，采用单片机内部定时器进行时间的控制，为了实现调整工作倒计时时间、系统工作时间及工作状态，采用 5 个键盘分别对上面内容进行设置。交通信号采用发光二极管，排布参照下面布局，数码管显示倒计时时间及系统时间。 1- -

第一部分系统方案一、总体电路构成本系统由主控制器 STC89c52 单片机芯片、基本复位电路、时钟振荡电路、电源、按键扫描电路、七段数码管驱动及显示电路、发光电源复位电路时钟振荡电路主控制器 STC89C5 2 单片机芯片七段数码管驱动及显示电路按键扫描电路发光二极管控制显示电路图一总体电路框图二极管控制显示电路组成。 2- -

二、各单元电路设计 1.复位电路复位电路的作用：在上电或复位过程中，控制 CPU 的复位状态：这段时间内让 CPU 保持复位状态，而不是一上电或刚复位完毕就工作，防止 CPU 发出错误的指令、执行错误操作，也可以提高电磁兼容性能。基本的复位方式：单片机在启动时都需要复位，以使 CPU 及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。89 系列单片机的复位信号是从 RST 引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果 RST 引脚上有一个高电平并维持 2 个机器周期(24 个振荡周期)以上，则 CPU 就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位（1）手动按钮复位手动按钮复位需要人为在复位输入端 RST 上加入高电平（图 2）。一般采用的办法是在 RST 端和正电源 Vcc 之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则 Vcc 的+5V 电平就会直接加到 RST 端。手动按钮复位的电路如所示。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。（2）上电复位 AT89C51 的上电复位电路如图 3 所示，只要在 RST 复位输入引脚上接一电容至 Vcc 端，下接一个电阻到地即可。上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电容加给 RST 端一个短暂的高电平信 3- -

号，此高电平信号随着 Vcc 对电容的充电过程而逐渐回落，即 RST 端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位，RST 端的高电平信号必须维持足够长的时间。通过以上分析可知手动按键复位要比上电复位方便，所以电路采用手动按键复位。图 2 图 3 4- -

通过以上分析在此次交通信号灯设计时由于其可操作性和灵活性，我们选择的是按键复位方式.，这样可以及时的控制单片机，使其 CPU 及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。 2.时钟振荡电路由于 AT89C52 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，此放大器的输入和输出端分别是引脚 XTAL1 和 XTAL2，在 XTAL1 和 XTAL2 上外接时钟源即可构成时钟电路，该电路采用的是内部方式，如图 4 所示：图 4 在 XTAL1 和 XTAL2 的两端接石英晶体振荡器，与内部反向器构成稳定的自激振荡器，发出的时钟脉冲直接进入片内定时定时控制部件。用以提供交通灯时钟信号。 3.电源单片机及其他芯片所需要的电源电压为 5V,可以采用直流稳压电源给该系统供电。 4.数码管驱动及显示电路 5- -

电路采用 4 个两位的共阳极 7 段数码管（如图 5）动态扫面显示，为了使数码管显示较亮，采用两个锁存器进行驱动。 f g m o c a b 6 7 8 9 0 1 1 2 3 4 5 e d m o c c p d 图 3 5.按键扫描电路 6.发光二极管控制显示电路采用普通的反光二极管（红、黄、绿）利用单片机 p1 口进行控制显示。 7．锁存器锁存器(Latch)是一种对脉冲电平敏感的存储单元电路，它们可以在特定输入脉冲电平作用下改变状态。锁存，就是把信号暂存以维持某种电平状态。锁存器的最主要作用是缓存，其次完成高速的控制其与慢速的外设的不同步问题，再其次是解决驱动的问题，最后是解决一个 I/O 口既能输出也能输入的问题。第二部分电路与程序设计 1. 复位电路 6- -

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