基于51单片机的交通灯控制器实验

一、实验目的

1. 学会用8051单片机开发简单的计算机控制系统；

2. 学会用汇编语言和C 语言开发系统软件；

3. 学会8051单片机开发环境wave 或Keil uVision3软件的使用；

4. 学会Proteus 软件的使用方法，会用Proteus 单片机系统进行仿真；

5. 熟悉七位数码管显示的使用方法；

6. 了解交通灯控制系统的基本组成。

二、实验内容及要求

交通灯处在十字路口上。它有红﹑黄﹑绿三种颜色的灯组成。红灯亮时道路上的车辆停止运行；黄灯是一种过渡用的信号灯，当它亮时，表示道路上的红绿色信号灯即将进行转换。下面拿东西南北四个方向来说明。当东西方向允许行车（或者左转）的时候，南北方向就禁止行车，即此时东西方向的绿灯亮红灯灭，而南北方向的绿灯灭红灯亮。反之当南北方向允许行车（或者左转）的时候，东西方向就禁止行车，即此时南北方向的绿灯亮红灯灭，而东西方向的绿灯灭红灯亮。交通灯配置示意图如图1所示。同时当有特

殊的情况发生时，能手动控制各个方向的 信号灯。设计任务就是将这一电路用单片机来实现具体的控制。

教师评阅意见：

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实验成绩：

南 北

东

西

图1.十字路口交通灯配置示意图

三、实验原理

模拟交通灯控制器就是使用单片机来控制一些LED 和数码管，模拟真实交通灯的功能。红、黄、绿交替闪亮，利用数码管倒计数显示间隔等，用于管理十字路口的车辆及行人交通，计时牌显示路口通行转换剩余时间等。

根据设计的要求可知，系统的硬件原理框图如下图所示。

单片机

键盘

LED 显示

三色指示灯

图2. 系统硬件框图

单片机选用AT89C51，南北向和东西向各采用2个数码管计时，同时需要对该方向的指示灯的点亮时间进行倒计时。键盘系统可以根据系统的需要设置不同的键的个数，可以选择线式键盘或矩阵式键盘，若单片机的IO 口不够用时，可以考虑扩展8255或8155满足系统的要求。

为了在后面的分析中便于说明，将东西方向绿灯亮,南北方向红灯亮命名为状态1，东西方向绿灯闪,南北方向红灯亮命名为状态2，东西方向黄灯闪,南北方向红灯亮命名为状态3，将东西方向红灯亮,南北方向绿灯亮命名为状态4，东西方向红灯亮,南北方向绿灯闪命名为状态5，东西方向红灯亮,南北方向黄灯闪命名为状态6。

假定红绿灯点亮的时间为20s ，黄灯点亮的时间为5s 。黄灯每隔500ms 亮一次，之后灭500ms （亮灭一次叫作闪烁一次），一共闪烁5次，持续5s 。各个状态之间的变换情况如下：

状态2 状态3 状态4 状态5 状态6 状态1 状态1 状态2 状态3 状态4 状态5 状态6 状态1

四、实验仪器、材料

电脑、Proteus软件、Keil uVision3软件

五、实验过程及原始记录

5.1单片机的最小系统

ATMEL公司生产的AT89C51单片机它是硬件电路的核心部分，时钟电路晶振使用12MHz，复位电路采取按键复位方式。具体连接图2和图3。

图2.单片机系统的时钟电路

图3.单片机系统的复位电路

5.2数码管显示电路

显示电路采用8个共阳数码管，P1口作为数码管的输入，P0.4、P0.5、P0.6 P0.7分别控制东西南北四路数码管的位选端C1,C2,C3,C4。

六、实验结果及分析

图6.交通灯仿真图（1）

图7.交通灯仿真图（2）

图8.交通灯仿真图（3）

通过软件仿真显示，系统基本能完成要求。

结果分析：如上述图所示，交通灯状态显示电路由东西南北四个方向各三个LED灯组成，分别显示四个方向上红、黄、绿三个状态，用以指示十字路口各方向车辆的行驶。通过软件编程，可使路口交通变化情况为:南北方向和东西方向两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为20秒。在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道；黄灯亮时每秒闪亮一次。

七、实验体会

通过这次系统实验，对以前学过的知识进行了巩固，自己做了电路编了程序，

通过和书上的对比，加深了对单片机的理解，提高了应用的能力，而且提高了我们的发现、分析、解决问题的能力，同时提高了大家对专业的认识及兴趣，对于我们工科生来说，对以后的学习很有帮助。

附录主要程序清单

;------------------------------------

;程序实现功能

;西南北路口直行与转弯交替通行，数码管显示直行通行倒计时，红绿黄灯显示包括人行道在内的道路交通状态。

#include

#define uchar unsigned char

uchar count,second,i,flag;

sbit h_red= P2^1; //定义端口

sbit h_green= P2^2;

sbit h_yellow= P2^3;

sbit l_red= P2^4;

sbit l_green= P2^5;

sbit l_yellow= P2^6;

uchar code table[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};

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

// 主程序

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

void main()

{

P1=0x00; //关闭显示

P3=0x00;

flag=1; //置标志位

second=20; //状态1,4,红绿灯亮20s

TMOD=0x01; //设置定时器0,为方式1 0000 0001 TH0=0x3c; //置定时器的初始值,定时50ms 100ms TL0=0xb0;

TR0=1; //启动定时器

IE=0x82; //允许中断

while(1);

}

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

//状态1,东西方向绿灯亮,南北方向红灯亮

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

void state1(void)

{

h_red=1; //东西方向绿灯亮

h_green=0;

h_yellow=0;

l_red=0;

l_green=1;

l_yellow=0; //南北方向红灯亮

}

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

┇

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

// 中断程序

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

void int_0() interrupt 1 using 0

{

count++;

TH0=0x3c;

TL0=0xb0;

switch(flag)

{

case 1: //标志位为1，则显示第一种状态case 2: //标志位为2，则显示第三种状态

case 3: //标志位为3，则显示第三种状态

case 4: //标志位为4，则显示第四种状态

case 5: //标志位为5，则显示第五种状态

case 6: //标志位为6，则显示第六种状态default:break;

}

}