单片机交通灯课程设计总结(单片机交通灯课程设计总结怎么写)
交通灯的单片机设计
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【单片机课程设计_交通灯设计报告单片机课程设计(图文教程）】2009年05月09日 星期六 14:01【单片机课程设计_交通灯设计报告单片机课程设计(图文教程）】
单片机课程设计_直流风扇电机转速测量与PWM控制
单片机课程设计_秒表的设计
单片机课程设计_交通灯设计报告
C51单片机毕业设计
基于单片机的多路数据采集系统
单片机课程设计_报警器程序
单片机课程设计_交通灯设计报告
2007-11-10 12:36
单片机课程设计_交通灯设计报告
交通灯控制系统设计
摘要：本系统由单片机系统、键盘、LED 显示、交通灯演示系统组成。系统包括人行道、左转、右转、以及基本的交通灯的功能。系统除基本交通灯功能外，还具有倒计时、时间设置、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况手动控制等功能。
关键词：AT89S51，交通规则
一、 方案比较、设计与论证
1 电源提供方案
为使模块稳定工作，须有可靠电源。我们考虑了两种电源方案
方案一：采用独立的稳压电源。此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用；缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。
方案二：采用单片机控制模块提供电源。改方案的优点是系统简明扼要，节约成本；缺点是输出功率不高。
综上所述，我们选择第二种方案。
2 显示界面方案
该系统要求完成倒计时、状态灯等功能。基于上述原因，我们考虑了三种方案：
方案一：完全采用数码管显示。这种方案只显示有限的符号和数码字苻，无法胜任题目要求。
方案二：完全采用点阵式LED 显示。这种方案实现复杂，且须完成大量的软件工作；但功能强大，可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等。
方案三：采用数码管与点阵LED 相结合的方法因为设计既要求倒计时数字输出，又要求有状态灯输出等，为方便观看并考虑到现实情况，用数码管与LED灯分别显示时间与提示信息。这种方案既满足系统功能要求，又减少了系统实现的复杂度。权衡利弊，第三种方案可互补一二方案的优缺，我们决定采用方案三以实现系统的显示功能。
3 输入方案：
题目要求系统能手动设灯亮时间、紧急情况处理，我们讨论了两种方案：
方案一：采用8155扩展I/O 口及键盘，显示等。该方案的优点是：
使用灵活可编程，并且有RAM,及计数器。若用该方案，可提供较多I/O 口,但操作起来稍显复杂。
方案二： 直接在IO口线上接上按键开关。因为设计时精简和优化了电路，所以剩余的口资源还比较多，我们使用四个按键，分别是K1、K2、K3、K4。
由于该系统对于交通灯及数码管的控制，只用单片机本身的I/O 口就可实现，且本身的计数器及RAM已经够用，故选择方案二。
二、理论分析与计算
1．交通灯显示时序的理论分析与计算
对于一个交通路口来说，能在最短的时间内达到最大的车流量，就算是达到了最佳的性能，我们称在单位时间内多能达到的最大车流为车流量，用公式：车流量= 车流 / 时间 来表示。
先设定一些标号如图2－1 所示。
说明：此图为直方图，上边为北路口灯，右边为东路口灯，下边为南路口灯，左边为西
路口灯。
图2－2 所示为一种红绿灯规则的状态图，分别设定为S1、S2、S3、S4，交通灯以这四
的状态为一个周期，循环执行（见图2－3）。
请注意图2－1b和图2－1d，它们在一个时间段中四个方向都可以通车，这种状态能在
一定的时间内达到较大的车流量，效率特别高。
依据上述的车辆行驶的状态图，可以列出各个路口灯的逻辑表，由于相向的灯的状态图
是一样的，所以只需写出相邻路口的灯的逻辑表；根据图2－3 可以看出，相邻路口的灯它
们的状态在相位上相差180°。因此最终只需写出一组S1、S2、S3、S4的逻辑状态表。
如表2－1 所示。
表中的“×”代表是红灯亮（也代表逻辑上的0），“√”是代表绿灯亮（也代表逻辑上
的1），依上表，就可以向相应的端口送逻辑值。
2．交通灯显示时间的理论分析与计算
东西和南北方向的放行时间的长短是依据路口的各个方向平时的车流量来设定，并且
S1、S2、S3、S4各个状态保持的时间之有严格的对应关系，其公式如下所示。
T-S1+T-S2=T-S3
T-S2=T-S4
T-S1=T-S3
我们可以依据上述的标准来改变车辆的放行时间。按照一般的规则，一个十字路口可分
为主干道和次干道，主干道的放行时间大于次干道的放行时间，我们设定值时也应以此为参
考。
三、电路图及设计文件
1．灯控制电路设计
由于32个LED 来实现红绿灯状态，若直接接在单片机的口线，路口倒计时的显示就不
能实现，所以本次设计中采用一种新型的电路如图3－1 所示。
图中74LS04的作用是倒相和驱动，它输出的电流大约48mA，实际测试发现足以满足要
求，而且发光管也能达到足够的亮度。
观察图可以看出：两组发光管（一组红、一组绿）由于反相器的作用，其逻辑状态恰恰
相反。
图中和电阻串联的二极管的作用是为了分压，防止因上下两组发光管分压不同导致逻辑
的错误。
共四组和上述相同的电路分别代表东西南北四个方向的红绿灯，使用两片74LS04 作为
驱动。
2．倒计时显示电路设计
前面已经分析过相向的灯的状态和倒计时都是相同的，所以为了节省，采用两组四个数码管
作为倒计时的显示；同时为了节省口资源，采用串口显示的方式驱动数码管。见图3－2 所
示。
四、程序设计思路与流程图
1．主程序流程图
主程序中主要是一个死循环，不停的循环四个状态，如图4－1 所示。
2．按键子程序流程图
它包含倒计时调整和紧急状态两个状态。
主程序中放了一个按键的判断指令，当有按键按下的时候，程序就自动的跳转到按键子
程序处理。当检测到K2键按下的时候就自动返回到主程序。
当出现紧急的情况的时候，按下K3或者K4 就切换到紧急状态，当紧急事件处理完毕
的时候，按下K2，就可以返回正常状态。
五、测试、数据及结果分析
1．状态灯显示测试
当电路连接完毕后，将写好的测试程序刷写到芯片内，K1 和K2分别给端口送高电平和
低电平，通电即可检测。
2．数码管的测试
将串口的和电路板上的接口连接，将写好的测试程序刷写到芯片内，开电源即可测试。
3．整体电路测试
系统上电，刷写好程序即可开始测试，观测一个周期（共计S1～S4四个状态，默认140
秒）灯的显示状态是否正常，同时观察倒计的计数是否正常。
六、总结
由于使用的是单片机作为核心的控制元件，使得电路的可靠性比较高，功能也比较强大，
而且可以随时的更新系统，进行不同状态的组合。
但是在我们设计和调试的过程中，也发现了一些问题，譬如红灯和绿灯的切换还不够迅
速，红绿灯规则不效率还不是很高等等，这需要在实践中进一步完善。
参考文献
[1] 李朝青.单片机原理及接口技术（修订版）.北京：北京航空航天大学出版社，1998
[2] 李广弟.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社，1992
[3] 何立民.单片机应用技术大全.北京：北京航空航天大学出版社， 1994
[4] 张毅刚. 单片机原理及接口技术.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1990
[5] 谭浩强.单片机课程设计. 北京：清华大学出版社，1989
Abstract
This system is made up of single-chip microcomputer ,keyboard,lcd displaying module
and Traffic lights system.The system includes pavement,left truning,right truning,and the basic
traffic lights function.Excepting the basic traffic lights function,italso includes couting,time
installing,emergency disposaling,speech cluing,lcd information displaying,adjusting the lighting
time of lights based on different time and controlling with hand in accordance with circumstances
and so on
单片机交通灯课程设计
/*****************************************************
? ? ?十字路口交通灯控制?C?程序
******************************************************/
#defineucharunsigned?char
#defineuintunsigned?int
#includereg52.h
/*****定义控制位**********************/
sbit? ? Time_Show_LED2=P2^5;//Time_Show_LED2控制位
sbit? ? Time_Show_LED1=P2^4;//Time_Show_LED1控制位
sbitEW_LED2=P2^3;//EW_LED2控制位
sbitEW_LED1=P2^2;//EW_LED1控制位
sbitSN_LED2=P2^1;//SN_LED2控制位
sbitSN_LED1=P2^0;//SN_LED1控制位
sbit? ? SN_Yellow=P1^6;//SN黄灯
sbit? ? EW_Yellow=P1^2;//EW黄灯
sbit? ? EW_Red=P1^3;//EW红灯
sbit? ? SN_Red=P1^7;//SN红灯
sbit? ? EW_ManGreen=P3^0;//EW人行道绿灯
sbit? ? SN_ManGreen=P3^1;//SN人行道绿灯
sbit? ? Special_LED=P2^6;//交通正常指示灯
sbit? ? Busy_LED=P2^7;//交通繁忙指示灯
sbit? ? Nomor_Button=P3^5;//交通正常按键
sbit? ? Busy_Btton=P3^6;//交通繁忙按键
sbit? ? Special_Btton=P3^7;//交通特殊按键?
sbit? ? Add_Button=P3^3;//时间加
sbit? ? Reduces_Button=P3^4;//时间减
bit? ? ?Flag_SN_Yellow;?//SN黄灯标志位
bit? ? ?Flag_EW_Yellow;//EW黄灯标志位
charTime_EW;//东西方向倒计时单元
charTime_SN;//南北方向倒计时单元
uchar?EW=60,SN=40,EWL=19,SNL=19;?//程序初始化赋值，正常模式
uchar?EW1=60,SN1=40,EWL1=19,SNL1=19;//用于存放修改值的变量
uchar?code?table[10]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};//1~~~~9段选码
uchar?code?S[8]={0X28,0X48,0X18,0X48,0X82,0X84,0X81,0X84};//交通信号灯控制代码
/**********************延时子程序************************/
voidDelay(uchar?a)
{
uchari;
i=a;
while(i--){;}
}
/*****************显示子函数**************************/
voidDisplay(void)
{
char?h,l;
h=Time_EW/10;
l=Time_EW%10;
? ? P0=table[l];
EW_LED2=1;
Delay(2);
EW_LED2=0;
? P0=table[h];
EW_LED1=1;
Delay(2);
EW_LED1=0;
h=Time_SN/10;
l=Time_SN%10;
P0=table[l];
SN_LED2=1;
Delay(2);
SN_LED2=0;
? P0=table[h];
SN_LED1=1;
Delay(2);
SN_LED1=0;
h=?EW1/10;
l=?EW1%10;
P0=table[l];
Time_Show_LED1=1;
Delay(2);
? ? ? Time_Show_LED1=0;
P0=table[h];
Time_Show_LED2=1;
Delay(2);
? Time_Show_LED2=0;
}
/**********************外部0中断服务程序************************/
voidEXINT0(void)interrupt?0?using?1
{
EX0=0;?//关中断
if(Add_Button==0)?//时间加
? ? ?{
? ? ? ? ? EW1+=5;
? ? ? ? ? SN1+=5;
? ? ? ? ? ? if(EW1=100)
?{
? ?EW1=99;
? ?SN1=79;
? ? ? ? ? ? ?}
? ? ? ? ? }
if(Reduces_Button==0)?//时间减
? ? ?{
? ? ? ? ? EW1-=5;
? ? ? ? ? SN1-=5;
? ? ? ? ? if(EW1=40)
? ? ? ? ? ? {
? ?EW1=40;
? ? ? ? ? ? ? ?SN1=20;
? ? ? ? ? ? ?}
? }
if(Nomor_Button==0)//测试按键是否按下，按下为正常状态
? ? ? {
? ? ? ? ? EW1=60;
? ? ? ? ? SN1=40;
EWL1=19;
SNL1=19;
Busy_LED=0;//关繁忙信号灯
Special_LED?=0;//关特殊信号灯
? ? ? ? ? }
if(Busy_Btton==0)?//测试按键是否按下，按下为繁忙状态
? ? ? {
? EW1=45;
? ? ? ? ? SN1=30;
EWL1=14;
SNL1=14;
Special_LED=0;//关特殊信号灯
Busy_LED=1;//开繁忙信号灯
? ? ? }
if(Special_Btton==0)//测试按键是否按下，按下为特殊状态
? ? ? {
? EW1=75;
? ? ? ? ? SN1=55;
EWL1=19;
SNL1=19;
Busy_LED=0;//关繁忙信号灯
? Special_LED?=1;//开特殊信号灯
? ? ? ? ? ? ? ?
? }
EX0=1;//开中断
}
/**********************T0中断服务程序*******************/
void?timer0(void)interrupt?1?using?1
{
static?uchar?count;
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
count++;
if(count==10)
{
if(Flag_SN_Yellow==1)?//测试南北黄灯标志位
{SN_Yellow=~SN_Yellow;}
if(Flag_EW_Yellow==1)? //测试东西黄灯标志位
{EW_Yellow=~EW_Yellow;}
}
if(count==20)
{
Time_EW--;
Time_SN--;
if(Flag_SN_Yellow==1)//测试南北黄灯标志位
? {SN_Yellow=~SN_Yellow;}
if(Flag_EW_Yellow==1)//测试东西黄灯标志位
? {EW_Yellow=~EW_Yellow;}
count=0;
}
}
/*********************主程序开始**********************/
voidmain(void)
{
Busy_LED=0;
Special_LED=0;
IT0=1;//INT0负跳变触发
? TMOD=0x01;//定时器工作于方式1
TH0=(65536-50000)/256;//定时器赋初值
TL0=(65536-50000)%256;
EA=1;?//CPU开中断总允许
ET0=1;//开定时中断
EX0=1;//开外部INTO中断
? TR0=1;//启动定时
? ?while(1)
{/*******S0状态**********/
EW_ManGreen=0;//EW人行道禁止
? ? ? ? ? SN_ManGreen=1;//SN人行道通行
? ? ? ? ? ? ? Flag_EW_Yellow=0;? ?//EW关黄灯显示信号
Time_EW=EW;
Time_SN=SN;
while(Time_SN=5)
? {P1=S[0];?//SN通行，EW红灯
? ? ? ?Display();}
/*******S1状态**********/
? P1=0x00;
while(Time_SN=0)
?{Flag_SN_Yellow=1;?//SN开黄灯信号位
? EW_Red=1;? ? ? //SN黄灯亮，等待左拐信号，EW红灯
? ?Display();
}
/*******S2状态**********/
? Flag_SN_Yellow=0;?//SN关黄灯显示信号
Time_SN=SNL;
while(Time_SN=5)
{P1=S[2];//SN左拐绿灯亮，EW红灯
Display();}
/*******S3状态**********/
P1=0x00;
while(Time_SN=0)
?{Flag_SN_Yellow=1;//SN开黄灯信号位
? EW_Red=1;? ? ? //SN黄灯亮,等待停止信号，EW红灯
? Display();}
?/***********赋值**********/
EW=EW1;
SN=SN1;
EWL=EWL1;
SNL=SNL1;
/*******S4状态**********/
EW_ManGreen=~EW_ManGreen;//EW人行道通行
? ? ? ? ? SN_ManGreen=~SN_ManGreen;//SN人行道禁止
Flag_SN_Yellow=0;? //SN关黄灯显示信号
Time_EW=SN;
Time_SN=EW;
? while(Time_EW=5)
? {P1=S[4];?//EW通行，SN红灯
Display();}
/*******S5状态**********/
P1=0X00;
while(Time_EW=0)
?{Flag_EW_Yellow=1;//EW开黄灯信号位
? SN_Red=1;//EW黄灯亮，等待左拐信号，SN红灯
? Display();}
/*******S6状态**********/
Flag_EW_Yellow=0;? ? //EW关黄灯显示信号
Time_EW=EWL;
while(Time_EW=5)
{P1=S[6];//EW左拐绿灯亮，SN红灯
Display();}
/*******S7状态**********/
P1=0X00;
while(Time_EW=0)
?{Flag_EW_Yellow=1;?//EN开黄灯信号位
? SN_Red=1;//EW黄灯亮，等待停止信号，SN红灯
? Display();}
? /***********赋值**********/
? EW=EW1;
SN=SN1;
EWL=EWL1;
SNL=SNL1;
}
}
求单片机课程设计用8255A控制交通灯的报告，谢了
单片机交通灯课程设计主要做了如下几方面的工作：一是确定系统交通控制的总体设计，包括，十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能，二是进行传感器的硬件电路、显示电路等的设计和基本功能要求。
单片机中断实验交通灯的实验原理
根据图3.2电路，用单片机的IO口控制4组红绿黄共12个发光二极管，使发光二极管按照一定规则与次序发光与闪亮以实现模拟交通灯的功能。假设初始状态为：（南北通行状态）南北绿灯、东西红灯（25s）；后转为过度状态：南北黄灯、东西红灯（5s）；再转为东西通行状态：东西绿灯、南北红灯25（s）。再转为过渡状态：东西黄灯、南北红灯(5s)，然后循环往复。
要求采用定时器实现所需要的定时时间。
2、键控交通灯。
按一下K1键
，保持南北通行状态；按一下K2键
，保持东西通行状态；按一下K3键
，保持正常交通灯。
要求在中断中进行按键处理。
3、具有闪烁的交通灯。
在2的基础上增加，绿灯最后5s闪烁，即亮0.5S灭0.5S闪烁。
四、实验原理图
图3.2交通灯实验电路原理图
图3.2共有4个按键K1、K2、K3、K4，分别连接到单片机P2.0、P2.1、P2.2、P2.3引脚，按键后对应引脚为低电平，通过4个二极管D17、D18、D19、D20连接到P3.2（外部中断0），这是二极管构成的相与电路，即任意按一个键能在P3.2上产生一个低电平或下降，作为中断触发信号。
五、软件设计思想
1、定时思想。
采用定时器T0或T1的方式1定时500ms，每500ms中断进行计数，计数10次即0.5s，计数20次即1s，对秒计数实现所需要的定时时间。
2、亮灯控制思想。
单片机控制灯引脚与灯对应如下，0点亮。
一共有四种状态S0、S1、S2、S3，
a、南北通行S0状态：
南北绿灯、东西红灯，P0=11110111=0xf7，P1=10011110=0x9e；
南北通行S0
b、过渡状态S1：
南北黄灯、东西红灯，P0=11111011=0xfb，P1=10101110=0xae；
过渡状态S1
c、东西通行状态S2：
东西绿灯、南北红灯，P0=11111100=0xfc，P1=11110011=0xf3；
东西通行状态S2
d、过渡状态S3：
东西黄灯、南北红灯，P0=11111101=0xfd，P1=01110101=0x75；
过渡状态S3
设置一个秒计数单元SEC每秒+1，设置两个控制值变量a，b。
用单片机设计制作一个模拟的十字路口交通信号灯控制系统。
摘 要
在日常生活中，交通信号灯的使用，使交通得以有效管理，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。交通灯控制系统由80C51单片机、键盘、LED显示、交通灯延时组成。系统除具有基本交通灯功能外，还具有时间设置、LED信息显示功能，市交通实现有效控制。
关键字：交通灯；单片机；自动控制；LED
Abstract
In daily life, the use of traffic lights, so traffic can be managed effectively in smoothing traffic flow, increase road capacity and reduce traffic accidents have remarkable results. Traffic light control system consists of 80C51 microcontroller, keypad, LED display, traffic light delay component. In addition to the traffic light system has the basic functions, but also with time settings, LED information display function, achieving effective control of city traffic
Key Words：traffic lights; SCM; control; LED
目 录
1 交通灯任务、功能要求说明及总体方案介绍 …………………………………1
1.1 交通灯任务…………………………………………………………………1
1.2 功能要求说明………………………………………………………………1
1.3 设计总体方案介绍及工作原理说明………………………………………2
2 交通灯硬件系统的设计 …………………………………………………………4
2.1 硬件系统各模块功能介绍…………………………………………………4
2.2 电路原理图 ………………………………………………………………5
2.3 电路PCB图 ………………………………………………………………5
2.4 元器件布局图 ……………………………………………………………5
2.5 元器件清单 ………………………………………………………………5
3 交通灯软件系统的设计 …………………………………………………………7
3.1 单片机的使用资源情况 …………………………………………………7
3.2 软件模块功能介绍 ………………………………………………………8
3.3 程序流程图 ………………………………………………………………8
3.4 程序清单 …………………………………………………………………10
4 设计总结…………………………………………………………………………11
4.1 使用说明 …………………………………………………………………11
4.2 误差分析 …………………………………………………………………11
4.3 设计体会 …………………………………………………………………11
4.4 教学建议 …………………………………………………………………12
参考文献 ……………………………………………………………………………13
致 谢 ………………………………………………………………………………14
附录一 电路原理图 ………………………………………………………………15
附录二 电路PCB顶层图 …………………………………………………………16
附录三 电路PCB底层图 …………………………………………………………17
附录四 元器件布局图 ……………………………………………………………18
附录五 元器件清单 ………………………………………………………………19
附录六 程序清单…………………………………………………………………20
1 交通灯任务、功能要求说明及总体方案介绍
1.1 交通灯任务
设计一个具有特定功能的十字路口交通灯。该交通灯上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”， 进入准备工作状态。按开始键则开始工作，按结束键则返回“P.”状态。要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，甲车道为主车道，每次通车时间为60秒，乙车道为次车道，每次通车时间为30秒，要求黄灯亮3秒，并且1秒闪烁一次。有应急车辆出现时，红灯全亮，应急车辆通车时间10秒，同时禁止其他车辆通过。
1.2 功能要求说明
本次课程设计在硬件方面的接法如下：P2口接二极管，P2.0、P2.1、P2.2口线分别来控制东西方向的绿灯、黄灯和红灯;P2.3、P2.4、P2.5口线分别控制南北方向的红灯、黄灯和绿灯。P0口作为数码管的位控（这里只用到了P0.0、和P0.1两根口线），P1口作为数码管的段控，P3口作为输入部分（这里用到了P3.0、P3.1、P3.2口线），控制数码管的显示情况和二极管的亮灭情况。
当交通灯上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入准备工作状态。
当按下启动按钮K1并释放后，数码管显示将会从“60”开始倒计时，每隔一秒减1，此时南北方向开始一直亮绿灯，东西方向一直亮红灯，直到显示为“00”时，数码管将会从“03”开始倒计时，每隔一秒减1，此时南北方向每隔一秒黄灯就闪烁一次，东西方向亮一直红灯，直到显示为“00”时，数码管将会从“30”开始倒计时，此时南北方向一直亮红灯，东西方向一直亮绿灯，直到显示为“00”时，数码管又将从“03”开始倒计时，此时南北方向一直亮红灯，东西方向每隔一秒黄灯就闪烁一次；当没有其他键按下时，交通灯将这样一直循环下去。
当按下结束键K2并释放后，数码管将显示“P.”,东西南北方向无灯亮。
当按下紧急键K3并释放后，数码管将显示“09”，并且每隔一秒就减1，
东西南北方向全部红灯亮。
单片机采用AT89S52，fosc=12MHZ。其按键功能如表1.1所示。
表1.1 按键功能
按键 键名 功能
P3.4 K1键 启动键
P3.7 K2键 结束键
P3.6 K3键 紧急键
1.3 设计总体方案介绍及工作原理说明
1.3.1 总体方案介绍
该交通灯电路由单片机AT98S52、键盘接口电路、显示接口电路、发光二极管控制电路、时钟电路和复位电路构成，原理框图如图1.1所示。
图1.1 原理框图
（1） 电源提供方面
采用独立的稳压电源，此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供使用。
（2） 显示方面
完全采用数码管显示，用来显示有限符号和数码字符。
（3） 键盘输入方面
直接在I/O口线上接按键开关，因为设计时精简和优化了电路，所以剩余的口资源还比较多。我们共用到了4个按键，分别为：K0、K1、K2、K3。
1.3.2 工作原理
首先时钟电路产生单片机工作时所需要的时钟信号，这是单片机能够正常工作的前提，而单片机有无定时的基础以及定多长的时间，这些还需要我们人为的确定。我是采用10ms延时程序来反复调用来定时，在我们的硬件电路中，按键的键功能程序在中断服务中，在正常情况下会不断运行主程序，当有键按下时，CPU去转去执行中断程序，而中断程序可以执行三种键功能：第一个是十秒倒计时紧急红灯亮；第二个是结束倒计时，显示P.；第三个是重新开始倒计时。其原理是INTO=P3.4P3.6P3.7，当有键按下时，外部中断0口线就会变成低电平，通过键扫程序来具体判断到底是哪个键按下，CPU才会去执行中断里面的某个键功能。12个发光二极管是由P0口控制的，P0口与二极管之间串接一个限流电阻使二极管不易烧坏，采用送低电平有效。
2 交通灯硬件系统的设计
2.1 硬件系统各模块功能介绍
2.1.1 显示电路
在本次课程设计中，我们采用的是四位一体共阳数码管。本设计的显示驱动是采用三极管作为驱动。并且，无论是位控线上还是段控线上都串接一个电阻，以提高其输出功率，在这里采用220欧母电阻。
2.1.2 指示灯控制电路
本次课程设计采用P3口控制二极管的发光情况，口线送低电平有效，具体设计如下:P3.2控制东西方向的绿灯，P3.4口控制东西方向的黄灯，P3.5控制东西方向的红灯，P3.1控制南北方向的红灯，P3.7控制南北方向的黄灯，P3.0控制南北方向的绿灯。
2.1.3 键盘控制电路
键盘是最常用的输入设备，是实现人机对话的纽带。按其结构形式可分为非编码键盘和编码键盘。
编码键盘采用硬件方法产生键码。每按下一个键，键盘能自动生成键盘代码，键数较多，且具有去抖动功能。这种键盘使用方便，但硬件较复杂。非编码键盘仅提供按键开关工作状态，其键码由软件确定，这种键盘键数较少，硬件简单，广泛应用于各种单片机应用系统，在单片机控制电路中，可把单片机使用的键盘分为独立式和矩阵式两种。独立式实际上就是一组独立的按键，这些按键可直接与单片机的I/O口连接，即每个按键独占一条口线，这种接法简单。矩阵式键盘也称行列式键盘，因为键的数目较多，所以键按行列组成矩阵。本设计中键盘数目较少，且为安装方便，因此在本设计中采用独立式接法。
按从一个键到键的功能被执行主要应包括两项工作：一是键的识别，即在键盘中找出被按的是哪个键，另一项是键功能的实现。第一项工作是使用接口电路实现的，而第二项工作则是通过执行中断服务程序来完成。具体来说，键盘接口应完成以下操作功能：
(1) 键盘扫描，以判定是否有键被按下（称之为“闭合键”）。
(2) 键识别，以确定闭合键的行列位置。
(3) 产生闭合键的键码。
(4) 排除多键、串键（复键）及去抖动。
以上这些内容通常是以软硬件结合的方式来完成的，即在软件的配合下由接口电路来完成。但具体哪些由硬件哪些由软件完成，要看接口电路的情况。总的原则是，硬件复杂软件就简单，硬件简单软件就得复杂一些。
2.1.4 时钟电路
时钟电路用来产生单片机工作所需要的时钟信号，单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。通过在芯片的外部XTAL1和XTAL2两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成了一个稳定的自激振荡电路。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，本设计中采用的晶振频率为12MHz，电容为33pF。
2.1.5 复位电路
复位电路用于产生复位信号，通过RST引脚送入单片机，复位是单片机的初始操作，其主要功能是:为一些专用寄存器设置初始状态、程序状态字PSW清0、程序计数器PC被赋值为0000H等，除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需安装复位键以重新启动。RST引脚是复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，完成复位操作共需要24个状态周期，复位结束后，单片机从地址0000H单元开始执行程序，SP为07H,其它寄存器大多数被置为00H,本设计使用频率为12MHz的晶振，所以复位信号持续时间应超过2μs才能完成复位操作。复位电路分为上电复位、按键复位、按键脉冲复位三种，本次课程设计采用的是按键复位。
2.1.6 单片机最小系统
它采用单片机AT89S52芯片，能实现基本I/O口实验，定时计数器实验等等。具有单片机并口的输入、输出的功能特点。
2.2 电路原理图
电路原理图见附录一所示。
2.3 电路PCB图
电路PCB顶层图见附录二所示；
电路PCB顶层图见附录三所示。
2.4 元器件布局图
元器件布局图见附录四所示。
2.5 元器件清单
元器件清单见附录五所示。
3 交通灯软件系统的设计
3.1 单片机的使用资源情况
3.1.1 硬件资源使用说明
? P0口为二极管的控制端
? P1口用作地址/数据总线
? P2口用作地址/数据总线
? P3.4、P3.6、P3.7口线作为键盘输入端
? 采用了INTO外部中断
既在AT89S52的P0口用来接十二个发光二极管的阴极，控制其亮与灭，P1口和P2口外接由2个LED数码管(LED1、LED0)构成的显示器，用P2口作LED的段码输出口（P2.0～P2.7对应于LED的a～dp），P1口作LED的位控输出线（P1.1、P1.0分别对应于LED1、LED0），其中在P1的串行口外接2个三极管作为显示驱动，显示为2个数码管（LED0～LED1）进行动态显示。P3口外接三个个按键K1、K2、K3（分别对应于P3.4、P3.7、P3.6口）用于调整显示接口电路。
3.1.2 交通灯的分配表
交通灯的口线分配如表3.1所示，“1”表示送高电平，“0”表示送低电平。
表3.1 交通灯分配表
P0.2 东西绿灯 1 1 0 1
P0.3 东西黄灯 1 1 1 0
P0.4 东西红灯 0 0 1 1
P0.5 南北红灯 1 1 0 0
P0.6 南北黄灯 1 0 1 1
P0.7 南北绿灯 0 1 1 1
控制码 6FH AFH DBH D7H
状态说明 南北放行，东西禁止 南北警告，东西禁止 南北禁止，东西放行 南北禁止，东西放行
3.2 软件模块功能介绍
主程序模块的主要任务是程序的初始化显示“P.P.”，当没任何键按下时，显示模块将一直不变，交通灯全部是熄灭的，当K0键按下并松开后开始倒计时，
其中在时间显示的过程中判断是否有K0、K1和K2键按下，当再次按下K0时，显示将重新开始倒计时，如果是K1按下，将显示“P.”，并且发光二极管全部熄灭，如果是K2按下，数码管将开始十秒倒计时，并且东西南北全部亮起红灯。
3.3 程序流程图
主程序的流程图如图3.1所示，按键判断程序流程图如图3.2所示
图3.1 主程序流程图
图3.2 判断按键程序流程图
3.4 程序清单
程序清单详见附录六 。
4 设计总结
4.1 使用说明
本实验主要是利用单片机AT89S52、数码管和发光二极管组成，整个电路结构比较简单，它能实现以下几个功能：
? 时间的显示。
? 红黄绿灯的发光与熄灭。
具体操作说明如下： 当交通灯上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入准备工作状态。当按下启动按钮K1并释放后，数码管显示将会从“60”开始倒计时，每隔一秒减1，此时南北方向开始一直亮绿灯，东西方向一直亮红灯，直到显示为“00”时，数码管将会从“03”开始倒计时，每隔一秒减1，此时南北方向没隔一秒黄灯就闪烁一次，东西方向亮一直红灯，直到显示为“00”时，数码管将会从“30”开始倒计时，此时南北方向一直亮红灯，东西方向一直亮绿灯，直到显示为“00”时，数码管又将从“03”开始倒计时，此时南北方向一直亮红灯，东西方向每隔一秒黄灯就闪烁一次；当没有其他键按下时，交通灯将这样一直循环下去。当按下结束键K2并释放后，数码管将显示“P.”,东西南北方向无灯亮，当有其它键按下时，就退出，去执行该键的键功能。当按下紧急键K3并释放后，数码管将显示“10”，并且每隔一秒就减1，东西南北方向全部红灯亮，当没亮到显示“00”就有其它键按下时，就退出，执行该键的键功能，当显示到“00”时，就会自动退出中断继续完成主程序。
4.2 误差分析
本次课程设计的误差就在于显示时间，我采用的是调用延时程序来让显示器上数字共显示一秒钟，而循环一次的时间并不仅仅只是2次调用延时程序的时间，其间CPU还执行其它指令，例如说将缓存区的内容送给累加器A、查表指令、将段控码送给P2口等等，因为它们都是微秒级的，而延时程序是毫秒级的，因此在计算的过程中就可以省略了，每次循环除两次调用延时程序外，所用时间为22微秒，而显示一秒钟共循环了50次，因此在显示器上只需要显示1秒数字，事实上多显示了1100微秒，误差率=1.1%。
4.3 设计体会
经过一个多星期的时间，终于完成了这次的课程设计。在这期间，其他同学提出了许多宝贵的意见，使这次设计终于完满成功了。
我觉得作为一名自动化专业的学生，单片机的课程设计是很有意义的。更重要的是如何把自己平时所学的东西应用到实际中。虽然自己对于这门课懂的并不多，很多基础的东西都还没有很好的掌握，觉得很难，也没有很有效的办法通过自身去理解，但是靠着这一个多礼拜的“学习”，在同学的帮助和讲解下，渐渐对这门课逐渐产生了些许的兴趣，自己开始主动学习并逐步从基础慢慢开始弄懂它。我认为这个收获应该说是相当大的。
经过这次课程设计，也让我更加深刻的认识到学好单片机的重要意义。当今单片机渗透到我们生活的各个领域比如从导弹的导航装置、飞机上各种仪表的控制、计算机的网络通讯与数据传输、自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械、工业自动化过程的实时控制和数据处理等等到我们生活中接触到的各种智能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。它主要是作为控制部分的核心部件。因此，单片机的学习、开发在各行各业异常重要。在今后的学习中，我会更加努力的学习巩固单片机，为以后的工作打下坚固的基础。
4.4 教学建议
在王韧老师的严格要求与耐心指导下，经过一个学期对单片机技术这门课程的学习，使我对单片机这一技术的应用有了一定的了解，并对单片机的学习产生了浓厚的兴趣。
通过本次单片机控制交通灯的设计，结合本人的学习过程与切身感受向老师提出以下几点教学意见：希望老师以后能够在一开始教这门课的时候就让整个班分好小组，让那些对单片机比较熟悉的同学帮助基础较差的同学，那样可以提高学习的效率与热情；另外，王老师可以多介绍些与单片机相关的资料书给学生，培养学生查阅资料书的能力；最后一点，就是王老师在单片机扩展方面不必讲解的过细，重点在于引导思路，形成单片机的整体框架结构。
附录一 电路原理图
附录二 PCB顶层图
附录三 PCB底层图
附录四 元器件布局图
附录五 交通灯元器件清单
元器件及材料名称 规格 数目 备注
AT89S52加底座 1
四位一体共阳数码管加底座 2 0.5寸
晶振 12MHz 1 三晶
发光二极管 大个的 9
单排插 40脚 1
三极管 9012 9
蜂鸣器 1 5V
小按键 9 6*6*4.3mm
下载口座子 十芯 1 FC-10P
18b20温度传感器 1
六脚按键开关 1 6*6*4.3mm
Usb电源线加接口 1 USB线加USB接口
电阻 200 1
电阻 4.7K 1
电阻 1K 3
电阻 470 24
电解电容 22uf 1
瓷片电容 33pf 2
排阻 10k 2
短路帽 3
杜邦线8P 1
PCB板子 150mm*200mm 1
电源白色插座 1
附录六 程序清单
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 001BH
LJMP LOOP1
ORG 0030H
MAIN: MOV PSW, #00H; 初始化
MOV SP, #7FH
MOV TMOD, #10H;
MOV TH1, #3CH;
MOV TL1, #0B0H;
MOV TH0, #0FCH;
MOV TL0, #18H;
MOV 78H, #11H;
MOV 79H, #10H;
MOV 7AH, #10H;
MOV 7BH, #10H;
MOV 7CH, #10H;
MOV 7DH, #10H;
MOV 7EH, #10H;
MOV 7FH, #10H;
MOV R7, #0FAH;
MOV R6, #32H;
MOV R5, #05H;
MOV R4, #39H;
MOV R1, #20;
SETB EA;
SETB ET1;
PP: LCALL DIR;
START: LCALL KEY;
JB 20H.0, K0;
LJMP PP;
K0: MOV R4, #39H;
MOV R1, #20;
SETB TR1;
MOV 78H, #07H;
MOV 79H, #05H;
MOV 7AH, #10H;
MOV 7BH, #10H;
MOV 7CH, #10H;
MOV 7DH, #10H;
MOV 7EH, #10H;
MOV 7FH, #10H;
LCALL DIR;
CYCLE0: MOV P3, #0DEH;主绿副红
JB 20H.2, OUT;
KK0: JB 20H.1, JINJI;
CJNE R4, #00, CYCLE0;延时60秒
MOV R4, #03H;
MOV 78H, #03H;
MOV 79H, #00H;
CYCLE1: MOV P3, #0DFH;
JB 20H.2, OUT;
JB 20H.1, JINJI;
CJNE R1, #10, CYCLE1;
CYCLE2: MOV P3, #0DDH;
JB 20H.2, OUT;
JB 20H.1, JINJI;
CJNE R1, #20, CYCLE2;
CJNE R4, #00H, CYCLE1;
MOV R4, #1EH;
MOV 78H, #07H;
MOV 79H, #02H;
CYCLE3: MOV P3, #0F3H;主红副绿
JB 20H.2, OUT;
JB 20H.1, JINJI;
CJNE R4, #00, CYCLE3;延时30秒
MOV R4, #03H;
MOV 78H, #03H;
MOV 79H, #00H;
CYCLE4: MOV P3, #0DFH;
JB 20H.2, OUT;
JB 20H.1, JINJI;
CJNE R1, #10, CYCLE4;
CYCLE5: MOV P3, #0DDH;
JB 20H.2, OUT;
JB 20H.1, JINJI;
CJNE R1, #20, CYCLE5;
CJNE R4, #00H, CYCLE4;
MOV R4, #39H;
LJMP K0;
JINJI: MOV R4, #10;紧急车辆按键
CYCLE6: MOV P3, #0DBH
CJNE R4, #00, CYCLE6;
LJMP K0;
OUT: MOV P3, #0FFH;
MOV 78H, #11H;
MOV 79H, #10H;
MOV 7AH, #10H;
MOV 7BH, #10H;
MOV 7CH, #10H;
MOV 7DH, #10H;
MOV 7EH, #10H;
MOV 7FH, #10H;
MOV R7, #0FAH;
LJMP PP;
DIR: PUSH DPH; 显示子程序
PUSH DPL;
PUSH ACC;
PUSH PSW;
SETB RS0;
CLR RS1;
MOV R0, #78H;
MOV R3, #0FEH;
MOV A, R3;
LD0: MOV P2, A;
MOV DPTR, #TABLE;
MOV A, @R0;
MOVC A, @A+DPTR;
MOV P0, A;
LCALL DELAY;
INC R0;
MOV A, R3;
JB ACC.7, LD1;
RL A;
MOV R3, A;
LJMP LD0;
LD1: CLR RS0; 恢复当前通用寄存器组组号
CLR RS1;
POP PSW;
POP ACC; 恢复现场
POP DPL;
POP DPH;
RET;
TABLE: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H; 0--6
DB 0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H; 7--D
DB 86H,8EH,0FFH,0CH; E--F,灭，P.
KEY: LCALL KEYCHULI;键扫程序
JZ EXIT;
LCALL XX0;
LCALL KEYCHULI
JZ EXIT;
MOV B, 20H;
KEYSF: LCALL KEYCHULI;
JZ KEY1;
LCALL XX0;
LJMP KEYSF;
KEY1: MOV 20H, B;
EXIT: RET;
KEYCHULI: MOV P1, #0FFH;
MOV A, P1;
CPL A;
ANL A, #0FH;
MOV 20H, A;
RET;
DELAY: DJNZ R7, DELAY;显示延时子程序
MOV R7, #0FAH;
DJNZ R5, DELAY;
MOV R5, #05H;
RET;
; 定时1秒中断程序：
LOOP1:
MOV TH1, #3CH;定时器0赋初值，定时50ms
MOV TL1, #0B0H;
LCALL DIR;
LCALL KEY;
DJNZ R1, RETURN;
DEC R4;
MOV R1, #20;
MOV R0, #79H;
LCALL DADD1;
RETURN: RETI;
; 去抖延时子程序：
XX0: DJNZ R7, XX0;
MOV R7, #0FAH;
DJNZ R6, XX0;
MOV R6, #32H;
RET;
减一子程序：
DADD1: MOV A, @R0;
DEC R0;
SWAP A;
ORL A, @R0;
SUBB A, #01H;
DA A;
MOV R2, A;
ANL A, #0FH;
MOV @R0, A;
MOV A, R2;
INC R0;
ANL A, #0F0H;
SWAP A;
MOV @R0, A;
RET;
END