第一篇：關于單片機水溫控制系統設計的論文

1溫度控制系統概述

工業生產中對于溫度控制的需求是十分嚴格的，大量的鍋爐、加熱爐以及家用電器，如熱水器、電水壺等對于溫度控制都有需求。如果溫度控制不精準，小則出現浪費資源的現象發生，大則可以引發重大事故。因此，精準的溫度控制是十分必要的，那么溫度控制系統應運而生。自動溫度控制系統需要準確的控制溫度，及時的做出后續操作。基于單片機的自動溫度控制系統以其外型小巧、功能強大的優勢近些年被廣泛應用于動溫度控制系統當中。

2基于AT89C51單片機的水溫控制系統設計

2.1系統設計

基于AT89C51單片機的水溫控制系統采用了當前應用廣泛的AT89C51單片機，以AT89C51單片機做為核心部件，以匯編語言對其進行編程控制其它輔助系統，用PID算法來控制PWD波的產生，進而實現系統溫度的控制。

2.2硬件設計

基于單片機水溫控制系統硬件主要由單片機基本系統、溫度傳感器、電爐、繼電器、顯示電路、報警電路、鍵盤等組成。

（1）單片機基本系統。單片機基本系統采用了AT89C51芯片，它由基本供電電路、時鐘電路和復位電路組成。鍵盤、顯示電路、報警電路將信號輸入到單片機基本系統當中，單片機基本系統根據溫度傳感器采集到的數據，進行數據分析與處理，得到相應的控制信號，由控制信號驅動繼電器工作，從而達到控制電爐工作的結果，最終達到控制溫度的目標。

（2）溫度傳感器。溫度傳感器的作用是對水溫進行溫度的檢測，并實時將數據傳送至單片機基本系統，以供其進行數據分析。

（3）繼電器。繼電器的作用是控制電爐工作，它通過接收單片機基本系統的控制信號，實現對于電爐的控制。

（4）電爐。電爐是用來實現對水加熱的功能，由繼電器根據控制信號對其進行控制。

（5）鍵盤。本設計采用61板自帶按鍵，不需要另外連接硬件即可使用。

（6）顯示電路。由六個八段數據管以及數碼管的驅動電路組成，前三段用于顯示控制溫度，后三段用于顯示實際測量溫度。

（7）報警電路。報警系統是出于電爐的安全考慮進行設計的。溫度傳感器獲得數據傳遞給單片機基本系統，單片機基本系統分析數據后，當水溫過高或過低，即達到預設最大值與最小值時，單片機驅動報警電路，實現報警功能。以上各組件與單片機芯片引腳連接方式為：溫度傳感器輸入端連接到P3.1口，按鍵接在P3.1、P3.2、P3.3，分別控制設定溫度的十位、個位和小數位，單片機的輸出控制信號由P3.5輸出；實際水溫顯示的字型碼是由P0口送出，十位、個位和小數位分別由P1.0、P1.1、P1.2選通；設定溫度顯示的字型碼是由P2口送出，十位、個位和小數位分別由P1.3、P1.4、P1.5選通。

2.3軟件設計

（1）主程序設計：系統采用匯編語言進行編程，由主程序進行控制。即由主程序調用子程序。其功能主要對傳感器采集的數據送入單片機中特定單元，然后一方面進行在LED顯示，另一部分與設定值進行比較，通過PID算法得到控制量并經由單片機輸出去控制電動調節閥進行水溫調節。

（2）子程序設計：主要由顯示子程序、鍵盤中斷子程序、進制轉換子程序、溫控子程序、報警子程序等組成。顯示子程序用于顯示實際溫度和設定溫度；鍵盤中斷子程序用于對系統進行設定控制；進制轉換子程序用于把采集的溫度信號換算為對應的溫度值；溫控子程序把采集的實際溫度與設定溫度值比較，調用PID算法，輸出控制信號；報警子程序用于控制非法輸入溫度值。3.4溫度控制系統的數學模型溫度控制系統可采用采用比例積分調節器來校正，按照一定采樣周期采集r(k)和F(k),其偏差值為e(k)=r(k)-F(k)（1）根據偏差值來計算輸出u(k)，其對應差分方程為：u(k)=u(k-1)+a0e(k)-a1e(k-1)（2）其中：a0=Kp(1+T/T1)a1=Kpe（k）=（rk）-F（k）

3結語

此款基于AT89C51單片機的水溫控制系統其設計精簡、實用、穩定性高、控制精度高、安全性高，既可以實現大工業生產中的水溫控制，又可以實現家用電器的水溫控制，有著成本低，性能高的優勢。

第二篇：基于單片機的交通燈控制系統設計

P10P11P12P13設置鍵加鍵減鍵模式鍵P00P01P02P03P04P05P06U18765P134P123P112P101P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1/T2EXP1.0/T2P3.7/RDP3.6/WRP3.5/T1P3.4/T0P3.3/INT1P3.2/INT0P3.1/TXDP3.0/RXDP2.7/A15P2.6/A14P2.5/A13P2.4/A12P2.3/A11P2.2/A10P2.1/A9P2.0/A8P0.7/AD7P0.6/AD6P0.5/AD5P0.4/AD4P0.3/AD3P0.2/AD2P0.1/AD1P0.0/AD0******23222***373839P37P36P35P34P22P23P24D7D4P27P26P25P24P23P22P21P20P07P06P05P04P03P02P01P0098765432110KP27LED-REDD92H1HD1D6P25LED-YELLOWD11P26LED-YELLOWLED-GREENLED-REDC31uF313029EAALEPSEND12P26R0100RP1P25LED-GREENLED-GREENC120PF9RSTD5P00P01P02P03P04P05P06LED-YELLOWD3P27LED-REDX1C220PF12M19LED-REDLED-GREENLED-YELLOWP24P23P22XTAL1AT89C51Q1PNPQ2PNPQ3PNPQ4PNPP34P35657U2SCKSDAWP24C02CA0A1A2123R151R1HR251R2HR351R3HR451R4HP36P37P21P00P01P02P03P04P05P0651R51R51R51R2H1HR19R20R21P20R223H4HXTAL2P00P01P02P03P04P05P0618D2D10D83H4H

#include

//調用單片機頭文件

#define uchar unsigned char

//宏定義“uchar”代替“unsigned char”。#define uint unsigned int

//宏定義“uint”用來定義無符號整型數。

//數碼管段選定義 0

7

uchar code smg_du[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, //

A B C

D

E

F 不顯示

0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xff};//斷碼

uchar dis_smg[8] = {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8};uchar smg_i = 4;

//顯示數碼管的個位數

//數碼管位選定義

sbit smg_we1 = P2^0;

//數碼管位選定義 sbit smg_we2 = P2^1;sbit smg_we3 = P3^6;sbit smg_we4 = P3^7;

char dx_s = 0;//東西

南北 倒計時變量 sbit dx_red

= P2^4;

//東西紅燈 sbit dx_green = P2^3;//東西綠燈 sbit dx_yellow = P2^2;//東西黃燈

sbit nb_red

= P2^7;//南北紅燈 sbit nb_green = P2^6;//南北綠燈 sbit nb_yellow = P2^5;//南北黃燈

sbit scl=P3^4;//寫24C02時鐘

sbit sda=P3^5;//寫24C02數據

uchar flag_jtd_mode;//交通燈的模式 根據時間

bit flag_1s = 0;bit flag_500ms;bit flag_dx_nb;uchar flag_5m_value;uchar i;//東西南北模式

uchar flag_alarm;//模式

uchar dx_time = 30,nb_time = 20;

//東西、南北的時間 uchar flag_jdgz;

//交通管制

//---延時函數---// void delay(){;;}

void start()//起始信號 { sda=1;delay();scl=1;delay();sda=0;delay();}

void stop()//停止信號 { sda=0;delay();scl=1;delay();sda=1;delay();}

void respons()//應答信號 { uchar i;scl=1;delay();while((sda==1)&&(i<250))i++;scl=0;delay();}

void init()//初始狀態，24C02的數據和時鐘線都拉高 { sda=1;delay();scl=1;delay();}

void writebyte(uchar date)//寫24C02 { uchar i,temp;temp=date;for(i=0;i<8;i++){

temp=temp<<1;

scl=0;

delay();

sda=CY;

delay();

scl=1;

delay();} scl=0;delay();sda=1;delay();} uchar readbyte()//讀24C02 { uchar i,k;scl=0;delay();sda=1;delay();

for(i=0;i<8;i++){

scl=1;

delay();

k=(k<<1)|sda;

scl=0;

delay();} return k;}

void writeadd(uchar address,uchar date)//寫24C02 {

start();//起始信號

writebyte(0xa0);//寫入器件地址寫 respons();

writebyte(address);//寫入存儲單元地址 respons();

writebyte(date);//寫入數據 respons();

stop();//停止信號 }

uchar readadd(uchar address)//讀24C02 { uchar date;

start();//起始信號

writebyte(0xa0);//寫入器件地址寫

respons();

writebyte(address);//寫入讀單元地址

respons();

}

start();//起始信號

writebyte(0xa1);//讀命令 respons();date=readbyte();//讀數據 stop();//停止信號 return date;/***********************數碼位選函數*****************************/ void smg_we_switch(uchar i){ switch(i){

case 0: smg_we1 = 0;smg_we2 = 1;smg_we3 = 1;smg_we4 = 1;break;

case 1: smg_we1 = 1;smg_we2 = 0;smg_we3 = 1;smg_we4 = 1;break;

case 2: smg_we1 = 1;smg_we2 = 1;smg_we3 = 0;smg_we4 = 1;break;

case 3: smg_we1 = 1;smg_we2 = 1;smg_we3 = 1;smg_we4 = 0;break;} }

/******************************************************************** * 名稱 : delay_1ms()* 功能 : 延時1ms函數 * 輸入 : q * 輸出 : 無

***********************************************************************/ void delay_1ms(uint q){ uint i,j;for(i=0;i

for(j=0;j<110;j++);}

/******************************************************************** * 名稱 : display()* 功能 : 數碼管顯示 * 輸入 : 無 * 輸出 : 無 ***********************************************************************/ void display(){ uchar i;for(i=0;i

P0 = 0xff;

//消隱

smg_we_switch(i);

//位選

P0 = dis_smg[i];

//段選

delay_1ms(3);} }

/*********************定時器0、定時器1初始化******************/ void time0_init()

{ EA = 1;

//開總中斷

TMOD = 0X11;//定時器0、定時器1工作方式1 ET0 = 1;

//開定時器0中斷

TR0 = 1;

//允許定時器0定時

}

/*********************交通燈處理函數*********************************/ void jiaotongdeng_dis(){

char dx,nb;

if(flag_dx_nb == 0){ dx=dx_s;nb=dx_s-5;if(nb<=0)nb=dx_s;}

if(flag_dx_nb == 1){ dx=dx_s-5;nb=dx_s;if(dx<=0)dx=dx_s;}

if(flag_1s == 1){ dx_s--;flag_1s = 0;

if(dx_s == 0){

if(flag_dx_nb == 1)

dx_s = nb_time;

//南北時間

else

dx_s = dx_time;

//東西時間

flag_dx_nb = ~flag_dx_nb;

}

}

dis_smg[0] = smg_du[dx % 10];dis_smg[1] = smg_du[dx / 10];dis_smg[2] = smg_du[nb % 10];dis_smg[3] = smg_du[nb / 10];

/***********************南北時間*********************************/

if(flag_dx_nb == 0)

{

if(dx_s > 5)

{

dx_red

= 1;//滅

dx_green = 0;//亮

dx_yellow = 1;//滅

nb_red

= 0;//亮

nb_green = 1;//滅

nb_yellow = 1;//滅

flag_5m_value = 0;

}else if(dx_s <= 5)

//當小于5秒時

黃燈要閃了

{

dx_red

= 1;

//滅

}

} dx_green = 1;

//滅 nb_red

= 0;

//亮 nb_green = 1;

//滅 nb_yellow = 1;

//滅 if(flag_500ms == 0){ dx_yellow = 0;//亮

} else { } dx_yellow = 1;//滅

/***********************東西時間*********************************/

if(flag_dx_nb == 1)

{

if(dx_s > 5)

{

dx_red

= 0;

//亮

dx_green = 1;

//滅

dx_yellow = 1;

//滅

nb_red

= 1;

//滅

nb_green = 0;

//亮

nb_yellow = 1;

//滅

flag_5m_value = 0;

}else if(dx_s <= 5)

//當小于5秒時

黃燈要閃了

{

dx_red

= 0;

//滅

dx_green = 1;

//滅

dx_yellow = 1;

//滅

nb_red

= 1;

//滅

nb_green = 1;

//滅

if(flag_500ms == 0)

//黃燈閃爍

{

}

}

} nb_yellow = 0;//亮 } else { nb_yellow = 1;//滅 }

/********************獨立按鍵程序*****************/ uchar key_can;//按鍵值

void key()//獨立按鍵程序 { static uchar key_new;key_can = 20;

//按鍵值還原

P1 |= 0x1f;

if((P1 & 0x1f)!= 0x1f)//按鍵按下 { delay_1ms(1);

//按鍵消抖動

if(((P1 & 0x1f)!= 0x1f)&&(key_new == 1))

{

key_new = 0;switch(P1 & 0x1f){

//確認是按鍵按下

case 0x1e: key_can = 1;break;//得到按鍵值

case 0x1d: key_can = 2;break;//得到按鍵值

case 0x1b: key_can = 3;break;//得到按鍵值

case 0x17: key_can = 4;break;//得到按鍵值

}

}

} else

key_new = 1;}

uchar menu_1,flag_s;

/********************設置函數*****************/ void key_with(){ if(key_can == 4)

//交通管制按鍵

{

flag_jdgz ++;

if(flag_jdgz > 5)

flag_jdgz = 0;

if(flag_jdgz == 1)// 全部亮紅燈

{

dx_red

= 0;//亮

dx_green = 1;//滅

dx_yellow = 1;//滅

} nb_red

= 0;//亮

nb_green = 1;//滅 nb_yellow = 1;//滅

if(flag_jdgz == 2)// 東西紅燈

南北綠燈

{

dx_red

= 0;//亮

dx_green = 1;//滅

dx_yellow = 1;//滅

nb_red

= 1;//滅

nb_green = 0;//亮

nb_yellow = 1;//滅

} if(flag_jdgz == 3)// 南北紅燈 {

dx_red

= 1;//滅

dx_green = 0;//亮

dx_yellow = 1;//滅

nb_red

= 0;//亮

nb_green = 1;//滅

nb_yellow = 1;//滅

} if(flag_jdgz == 4)// 南北綠燈 {

dx_red

= 1;//滅

dx_green = 0;//亮

dx_yellow = 1;//滅

nb_red

= 1;//滅

nb_green = 0;//亮

nb_yellow = 1;//滅

} if(flag_jdgz == 5)// 南北黃燈 {

dx_red

= 1;//滅

dx_green = 1;//滅

dx_yellow = 0;//亮

nb_red

= 1;//滅

nb_green = 1;//滅

nb_yellow = 0;//亮

} } if(key_can == 1)

//設置鍵 { menu_1 ++;

東西綠燈 東西綠燈

東西黃燈

if(menu_1 >= 3){

menu_1 = 0;} } if(menu_1 == 1)

//設置東西的時間 { if(key_can == 2){

dx_time ++;//加1

if(dx_time > 99)

dx_time = 99;} if(key_can == 3){

dx_time--;//減1

if(dx_time <= 10)

dx_time = 10;} dis_smg[0] = smg_du[10];//顯示為A dis_smg[1] = smg_du[10];//顯示為A dis_smg[2] = smg_du[dx_time % 10];dis_smg[3] = smg_du[dx_time / 10];

writeadd(4,dx_time);//保存數據

} if(menu_1 == 2)

//設置南北的時間 { if(key_can == 2){

nb_time ++;//加1

if(nb_time > 99)

nb_time = 99;} if(key_can == 3){

nb_time--;//減1

//顯示東西設置的時候

if(nb_time <= 10)

nb_time = 10;} dis_smg[0] = smg_du[11];//顯示為B dis_smg[1] = smg_du[11];//顯示為B dis_smg[2] = smg_du[nb_time % 10];dis_smg[3] = smg_du[nb_time / 10];

//顯示東西設置的時候

writeadd(2,nb_time);//保存數據

} }

/******************************************************************** * 名稱 : main()* 功能 : 實現燈的閃爍 * 輸入 : 無 * 輸出 : 無

***********************************************************************/ void main(){ time0_init();

init();//24C02初始化

nb_time=readadd(2);//讀取地址2處一個字節給

dx_time=readadd(4);//讀取地址4處一個字節給

if(nb_time>99)nb_time=20;

if(dx_time>99)dx_time=30;

dx_s = nb_time;

//東西時間

while(1){

key();

if(key_can < 20)

key_with();

if((menu_1 == 0)&&(flag_jdgz == 0))

} }

jiaotongdeng_dis();display();/*********************定時器0中斷服務程序************************/ void time0_int()interrupt 1

{

} static uchar value;

//定時10ms中斷一次 TH0 = 0x3c;TL0 = 0xb0;

//50ms value ++;flag_5m_value++;if(flag_5m_value % 10 == 0)flag_500ms = ~flag_500ms;if(value >= 20){ value = 0;flag_1s = 1;}

第三篇：基于單片機的交通燈控制系統設計

基于單片機的交通燈控制系統設計

摘要：十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實現這井然秩序呢?靠的就是交通信號燈的自動指揮系統。交通信號燈控制方式很多。本系統采用MSC-51系列單片機ATSC51和可編程并行I/O接口芯片8255A為中心器件來設計交通燈控制囂，實現了能根據實際車流量通過8051芯片的P1口設置紅、綠燈燃亮時間的功能；紅綠燈循環點亮。倒計時剩5秒時黃燈閃爍警示；車輛闖紅燈報警；綠燈時間可檢測車流量并可通過雙位數碼管顯示。本系統實用性強、操作簡單、擴展功能強。

關鍵詞：單片機；交通燈

單片機技術的發展對社會進步產生了巨大的影響。今天，單片機及其應用技術的發展速度、深度及其廣度，在國防、科學研究、政治經濟、教育文化等方面幾乎無所不及。將之用于交通燈控制系統設計，對于疏導交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。

1、單片機涵義

一臺能夠工作的計算機要有這樣幾個部份構成：CPU(進行運算、控制)、RAM(數據存儲)、ROM(程序存儲)、輸入，輸出設備(例如：串行口、并行輸出口等)。在個人計算機上這些部份被分成若干塊芯片，安裝一個稱之為主板的印刷線路板上。而在單片機中，這些部份，全部被做到一塊集成電路芯片中了，所以就際=缸單片(單芯片)機，單片機即微控制器(Microniroller μC)有一些單片機中除了上述部份外，還集成了其它部份如AID，DIA，定時計數器，RTC，各種串行接口等。

2、MSC-51芯片簡介

2.1 MSC-51結構

8051是MCS-51系列單片機的典型產品，8051單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數據存儲器(RAM)、定時，計數器、并行接口、串行接口和中斷系統等幾大單元及數據總線、地址總線和控制總線等三大總線。

2.2 8255芯片簡介

8255可編程并行接口芯片有三個輸入輸出端口，即A口、B口和c口，對應于引腳PAT—PA0、PB7-PB0和PC7-PC0。其內部還有一個控制寄存器，即控制口。通常A口、B口作為輸入輸出的數據端口。c口作為控制或狀態信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成4位的端口，每個端口包含一個4位鎖存器。它們分別與端口A/B配合使用，可以用作控制信號輸出或作為狀態信號輸入。

8255有兩種控制命令字；一個是方式選擇控制字；另一個是c口按位置位/復位控制字。

2.3 74LS373簡介

SN74LS373。SN74LS374常用的8d鎖存器。常用作地址鎖存和I/0輸出，可以用74he373代換，74H373是高速CMOS器件，功能與74LS373相同，兩者可以互換。74LS373內有8個相同的D型(三態同相)鎖存器，由兩個控制端(11腳c或EN；1腳OUT、CONT、OE)控制。當OE接地時，若G為高電平，741Ls373接收由PPU輸出的地址信號；如果G為低電平，則將地址信號鎖存。

3、系統硬件

3.1 交通管理的方案論證 東西、南北兩干道交于一個十字路口，各干道有一組紅、黃、綠三色的指示燈，指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行。綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態即將切換，且黃燈燃亮時間為東西、南北兩千道的公共停車時問。設東西道比南北道的車流量。

3.2 系統硬件設計

選用設備8031單片機一片選用設備：8031彈片機一片，8255并行通用接口芯片一片，74LS07兩片，MAX692‘看門狗’一片，共陰極的七段數碼管兩個雙向晶閘管若干，7805三端穩壓電源一個，紅、黃、綠交通燈各兩個。開關鍵盤、連線若干。

4、控制器的軟件設計

4.1 每秒鐘的設定

延時方法可以有兩種：一種是利用NCS-51內部定時器才生溢出中斷來確定1秒的時間，另一種是采用軟延時的方法。

4.2 計數器硬件延時

4.2.1 初值計算

定時器工作時必須給計數器送計數器初值，這個值是送到TH和TL中的。他是以加法記數的，并能從全1到全0時自動產生溢出中斷請求。因此，我們可以把計數器記滿為零所需的計數值設定為c和計數初值設定為TC。

4.2.2 1秒的方法

我們采用在主程序中設定一個初值為20的軟件計數器和使TO定時5O毫秒，這樣每當TO到50毫秒時cPu就響應它的溢出中斷請求，進入他的中斷服務子程序。在中斷服務子程序中，cPu先使軟件計數器減1，然后判斷它是否為零。為零表示1秒已到可以返回到輸出時間顯示程序。

4.3 計數器軟件延時

MCS-51的工作頻率為2-12MHZ，我們選用的8031單片機的工作頻率為6MHZ。機器周期與主頻有關，機器周期是主頻的12倍，所以一個機器周期的時間為12*(1/6M)=2us。我們可以知道具體每條指令的周期數，這樣我們就可以通過指令的執行條數來確定1秒的時間。

4.4 時間及信號燈的顯示

4.4.1 8051并行口的擴展

8051雖然有4個8位I/0端口，但真正能提供借用的只有Pl口。因為P2和P0口通常用于傳送外部傳送地址和數據，P3口也有它的第二功能。因此，8031通常需要擴展。由于我們用外部輸入設定紅綠燈倒計時初值、數碼管的輸出顯示、紅綠黃信號燈的顯示都要用到一個I/0端口，顯然8031的端口是不夠，需要擴展。

擴展的方法有兩種：(1)借用外部RAM地址來擴展I/0端口；(2)采用I/0接口新片來擴充。我們用8255并行接口信片來擴展I/0端口。

4.4.2 8255與8051的連接

用8051的PO口的pO.7連接8255的片選信號，我們用8031的地址采用全譯碼方式，當pO.7：0時片選有效，其他無效，pO.1用于選擇8255端口。

5、結 論

本系統就是充分利用了8051和8255芯片的I/O引腳。系統統采用MSC-51系列單片機Intel8051和可編程并行I/0接口芯片8255A為中心器件來設計交通燈控制器，實現了能根據實際車流量通過8031芯片的Pl口設置紅、綠燈燃亮時間的功能；紅綠燈循環點亮，倒計時剩5秒時黃燈閃爍警示(交通燈信號通過PA口輸出，顯示時間直接通過8255的PC口輸出至雙位數碼管)；車輛闖紅燈報警；綠燈時間可檢測車流量并可通過雙位數碼管顯示。

參考文獻：

[1]張毅剛，新編MCS-51單片機應用系統設計[M]哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2006

[2]王義軍，單片機原理及應用習題與實驗指導書[M]，北京：中國電力出版社，2006

[3]陳明熒8051單片機課程設計實訓教材[M]，北京：清華大學出版社。2004

第四篇：單片機：交通燈控制系統設計

交通燈控制系統設計

摘要：本系統由單片機系統、鍵盤、LED 顯示、交通燈演示系統組成。系統包括人行道、左轉、右轉、以及基本的交通燈的功能。系統除基本交通燈功能外，還具有倒計時、時間設置、緊急情況處理、分時段調整信號燈的點亮時間以及根據具體情況手動控制等功能。關鍵詞：AT89S51，交通規則

一、方案比較、設計與論證 1 電源提供方案

為使模塊穩定工作，須有可靠電源。我們考慮了兩種電源方案

方案一：采用獨立的穩壓電源。此方案的優點是穩定可靠，且有各種成熟電路可供選用；缺點是各模塊都采用獨立電源，會使系統復雜，且可能影響電路電平。方案二：采用單片機控制模塊提供電源。改方案的優點是系統簡明扼要，節約成本；缺點是輸出功率不高。綜上所述，我們選擇第二種方案。2 顯示界面方案

該系統要求完成倒計時、狀態燈等功能。基于上述原因，我們考慮了三種方案： 方案一：完全采用數碼管顯示。這種方案只顯示有限的符號和數碼字苻，無法勝任題目要求。

方案二：完全采用點陣式LED 顯示。這種方案實現復雜，且須完成大量的軟件工作；但功能強大，可方便的顯示各種英文字符，漢字，圖形等。

方案三：采用數碼管與點陣LED 相結合的方法因為設計既要求倒計時數字輸出，又要求有狀態燈輸出等，為方便觀看并考慮到現實情況，用數碼管與LED燈分別顯示時間與提示信息。這種方案既滿足系統功能要求，又減少了系統實現的復雜度。權衡利弊，第三種方案可互補一二方案的優缺，我們決定采用方案三以實現系統的顯示功能。3 輸入方案：

題目要求系統能手動設燈亮時間、緊急情況處理，我們討論了兩種方案： 方案一：采用8155擴展I/O 口及鍵盤，顯示等。該方案的優點是：

使用靈活可編程，并且有RAM,及計數器。若用該方案，可提供較多I/O 口,但操作起來稍顯復雜。

方案二： 直接在IO口線上接上按鍵開關。因為設計時精簡和優化了電路，所以剩余的口資源還比較多，我們使用四個按鍵，分別是K1、K2、K3、K4。由于該系統對于交通燈及數碼管的控制，只用單片機本身的I/O 口就可實現，且本身的計數器及RAM已經夠用，故選擇方案二。

二、理論分析與計算

1．交通燈顯示時序的理論分析與計算

對于一個交通路口來說，能在最短的時間內達到最大的車流量，就算是達到了最佳的性能，我們稱在單位時間內多能達到的最大車流為車流量，用公式：車流量= 車流 / 時間 來表示。

先設定一些標號如圖2－1 所示。

說明：此圖為直方圖，上邊為北路口燈，右邊為東路口燈，下邊為南路口燈，左邊為西 路口燈。

圖2－2 所示為一種紅綠燈規則的狀態圖，分別設定為S1、S2、S3、S4，交通燈以這四 的狀態為一個周期，循環執行（見圖2－3）。

請注意圖2－1b和圖2－1d，它們在一個時間段中四個方向都可以通車，這種狀態能在

一定的時間內達到較大的車流量，效率特別高。

依據上述的車輛行駛的狀態圖，可以列出各個路口燈的邏輯表，由于相向的燈的狀態圖

是一樣的，所以只需寫出相鄰路口的燈的邏輯表；根據圖2－3 可以看出，相鄰路口的燈它

們的狀態在相位上相差180°。因此最終只需寫出一組S1、S2、S3、S4的邏輯狀態表。

如表2－1 所示。

表中的“×”代表是紅燈亮（也代表邏輯上的0），“√”是代表綠燈亮（也代表邏輯上 的1），依上表，就可以向相應的端口送邏輯值。2．交通燈顯示時間的理論分析與計算

東西和南北方向的放行時間的長短是依據路口的各個方向平時的車流量來設定，并且

S1、S2、S3、S4各個狀態保持的時間之有嚴格的對應關系，其公式如下所示。T-S1+T-S2=T-S3 T-S2=T-S4 T-S1=T-S3 我們可以依據上述的標準來改變車輛的放行時間。按照一般的規則，一個十字路口可分

為主干道和次干道，主干道的放行時間大于次干道的放行時間，我們設定值時也應以此為參 考。

三、電路圖及設計文件 1．燈控制電路設計

由于32個LED 來實現紅綠燈狀態，若直接接在單片機的口線，路口倒計時的顯示就不

能實現，所以本次設計中采用一種新型的電路如圖3－1 所示。

圖中74LS04的作用是倒相和驅動，它輸出的電流大約48mA，實際測試發現足以滿足要

求，而且發光管也能達到足夠的亮度。

觀察圖可以看出：兩組發光管（一組紅、一組綠）由于反相器的作用，其邏輯狀態恰恰 相反。

圖中和電阻串聯的二極管的作用是為了分壓，防止因上下兩組發光管分壓不同導致邏輯 的錯誤。

共四組和上述相同的電路分別代表東西南北四個方向的紅綠燈，使用兩片74LS04 作為 驅動。

2．倒計時顯示電路設計

前面已經分析過相向的燈的狀態和倒計時都是相同的，所以為了節省，采用兩組四個數碼管

作為倒計時的顯示；同時為了節省口資源，采用串口顯示的方式驅動數碼管。見圖3－2 所 示。

四、程序設計思路與流程圖 1．主程序流程圖

主程序中主要是一個死循環，不停的循環四個狀態，如圖4－1 所示。

2．按鍵子程序流程圖

它包含倒計時調整和緊急狀態兩個狀態。

主程序中放了一個按鍵的判斷指令，當有按鍵按下的時候，程序就自動的跳轉到按鍵子

程序處理。當檢測到K2鍵按下的時候就自動返回到主程序。當出現緊急的情況的時候，按下K3或者K4 就切換到緊急狀態，當緊急事件處理完畢 的時候，按下K2，就可以返回正常狀態。

五、測試、數據及結果分析 1．狀態燈顯示測試

當電路連接完畢后，將寫好的測試程序刷寫到芯片內，K1 和K2分別給端口送高電平和

低電平，通電即可檢測。2．數碼管的測試

將串口的和電路板上的接口連接，將寫好的測試程序刷寫到芯片內，開電源即可測試。

3．整體電路測試

系統上電，刷寫好程序即可開始測試，觀測一個周期（共計S1～S4四個狀態，默認140 秒）燈的顯示狀態是否正常，同時觀察倒計的計數是否正常。

六、總結

由于使用的是單片機作為核心的控制元件，使得電路的可靠性比較高，功能也比較強大，而且可以隨時的更新系統，進行不同狀態的組合。

但是在我們設計和調試的過程中，也發現了一些問題，譬如紅燈和綠燈的切換還不夠迅

速，紅綠燈規則不效率還不是很高等等，這需要在實踐中進一步完善。附錄 系統總體電路圖

1.滿足南北向紅綠燈亮，東西向紅燈亮，占25秒——南北向黃燈亮，東西向紅燈亮，占5秒——南北向紅燈亮，東西向綠燈亮，占25秒——南北向紅燈亮，東西向黃燈亮，占5秒。如此循環，周而復始。2.十字路口要有數字顯示，提示行人把握時間：當某方向綠燈亮時，置顯示器為24，然后以每秒減1計數方式工作，直到減為0，綠燈滅，黃燈亮。黃燈滅，紅燈亮時，再次置顯示器為29，并開始減計數，直到為0，十字路口紅綠燈交換，完成一次工作循環。

3.可手動調整和自動調整，夜間為黃燈閃耀。下面是一個單片機交通燈程序 /*

****************************************************************************************** * *

* Keil C 89S51 交通信號控制程序 * *(C)版權所有 Dai_Weis@hotmail.com * * *

****************************************************************************************** */

#include “reg51.h” #define UINT unsigned int #define ULONG unsigned long #define UCHAR unsigned char /*

信號燈變量

南北方向綠燈

sbit n_bike_g = P1^0;//自行車

sbit n_right_g = P1^1;//右轉

sbit n_up_g = P1^2;//直行

sbit n_left_g = P1^3;//左轉 調頭

南北方向紅燈

sbit n_bike_r = P1^4;//自行車

sbit n_right_r = P1^5;//右轉

sbit n_up_r = P1^6;//直行

sbit n_left_r = P1^7;//左轉 調頭 南北方向黃燈

sbit n_bike_y = P3^0;//自行車

sbit n_right_y = P3^1;//右轉

sbit n_up_y = P3^2;//直行

sbit n_left_y = P3^3;//左轉 調頭

東西方向綠燈

sbit e_bike_g = P2^0;//自行車

sbit e_right_g = P2^1;//右轉

sbit e_up_g = P2^2;//直行

東西方向紅燈

sbit e_bike_r = P2^4;//自行車

sbit e_right_r = P2^5;//右轉

sbit e_up_r = P2^6;//直行

東西方向黃燈

sbit e_bike_y = P3^4;//自行車

sbit e_right_y = P3^5;//右轉

sbit e_up_y = P3^6;//直行

*/ //延時

void delay(UINT t, UINT s){ while(t){ UINT i;

for(i = 0;i < s;i++){ } t--;} }

//信號燈狀態

void time_x(UCHAR P_P1, UCHAR P_P2, UCHAR P_P3){

P1 = P_P1;P2 = P_P2;P3 = P_P3;delay(150, 65535);}

void time_s(UCHAR P_P1, UCHAR P_P2, UCHAR P_P3, UCHAR P_P11, UCHAR P_P22){ UINT i;

for(i = 0;i < 3;i ++){

P1 = P_P1;P2 = P_P2;delay(5, 65535);P1 = P_P11;P2 = P_P22;delay(5, 65535);}

P1 = P_P1;P2 = P_P2;P3 = P_P3;delay(10, 65535);} //主程序

void main(){

P1 = P2 = P3 = 0x0;while(1){

time_x(0xA5, 0x38, 0x0);

time_s(0xA4, 0x38, 0x1, 0xA5, 0x38);time_x(0x96, 0x52, 0x0);

time_s(0x92, 0x52, 0x4, 0x96, 0x52);time_x(0x5A, 0x52, 0x0);

time_s(0x50, 0x50, 0x2A, 0x5A, 0x52);time_x(0xF0, 0x25, 0x0);

time_s(0xF0, 0x24, 0x20, 0xF0, 0x25);time_x(0xD2, 0x16, 0x0);

time_s(0xD0, 0x10, 0x62, 0xD2, 0x16);} }

給你一個定時控制的信號系統，我只做的簡單的測試，至于延時我用的軟件，你自己想辦法。^_^

Dai_Weis 于 2005-5-4 13:43:23 重新給你說明

/*

*********************************************************************************** * *

* Keil C AT89S51 交通信號控制程序 * *(C)版權所有 Dai_Weis@hotmail.com * * *

*********************************************************************************** 開發說明：

固定時間信號變換，南北設置調頭、左傳、直行、右轉、自行車。

東西設置左傳、直行、右轉、自行車。

時序狀態：

紅 綠 紅 綠

序號 左 前 右 自 左 前 右 自 前 右 自 前 右 自1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 2 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 3 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 4 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 5 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 */

另外修正個錯誤

while(1){

time_x(0xA5, 0x70, 0x0);time_s(0xA4, 0x70, 0x1, 0xA5, 0x70);

材料： 1、89S51 11.0592M 晶振

1K電阻、10UF電容

12個燈，紅、黃、綠各四個，12個1K電阻

，十字路口嘛。蜂鳴器一個。

按鍵一個，按鍵復位

采用AT89s51型號的單片機，由于交通十字路口的對稱性，所以一個引腳可以同時控制兩個燈，將發光二極管分別接到P1各個引腳，在其中加入一個時振蕩當電路，來控制時間，在P3.0引腳接入蜂鳴器只黃燈亮的時候發出聲響，這里我們讓每次黃燈亮的時候發出六聲響，通過C程序的控制就可以實現，每次循環是10秒。2、9cm*15cm萬用板 1片 單片機及IC座 1套 12M晶振 1只 22P電容 2只 10uF電容 1只 10K電阻 1只 1K排阻 1只 兩位一體數碼管 2只 DC座 1只 自鎖開關 1只

發光二極管紅綠黃

各4只 按鍵 7只 USB電源線 1條 導線

若干

1、基于51系列單片機（型號：STC89C52、AT89C51/C52、AT89S51/S52,隨機選擇，如有特

殊要求請與店主討論）設計實現。（以上幾種單片機全部為51系列單片機，除了名字不一樣外，功能及應用完全一樣，互相

兼容）

2、兩個兩位一體數碼管顯示東西、南北方向時間。

3、四方向各有紅綠黃三顆燈。

4、七個按鍵操作，分別是：禁止通行、東西通行、南北通行、時間加、時間減、切換方向、確認。

第五篇：基于單片機的交通燈控制系統

單片機原理及系統課程設計報告

基于單片機的交通燈控制系統 引言

單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的微型計算機系統，在工業控制領域具有廣泛的應用。本文設計了基于單片機的交通燈控制系統以AT89C51單片機為核心芯片，通過控制三色LED燈的亮滅來控制各車道的通行。設計方案及原理

本系統由AT89C51單片機、紅、黃、綠LED交通信號燈、共陰極數碼管、緊急通車開關等模塊組成該電路具有設計簡單，顯示亮度高，能耗小，可靠性高燈特點。其總體設計框圖如圖1所示。

復位電路七段數碼管倒計時顯示電路AT89C51晶振電路A、B車道LED顯示電路按鍵電路

圖1 系統總體設計方框圖

2.1 系統設計

交通燈控制系統主要控制A，B兩車道的交通，以AT89C51單片機為核心芯片，通過控制三色LED燈的亮滅來控制各車道的通行；另外通過3個按鍵來模擬各車道有無車輛的情況和有緊急車輛的情況。根據設計要求，制定總體設計思想如下：

(1)用AT89C51單片機控制交通燈電路，晶振采用12MHz。(2)用發光二極管模擬交通信號燈，用按鍵開關模擬車輛檢測信號。

(3)有緊急車輛通過時，按下K3開關使A、B車道均為紅燈，禁行20s。此時，