单片机课程设计——红绿灯

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《数字逻辑电路设计》

课程设计总结报告

题目：红绿灯控制器

指导老师：

设计人员:

学号:

班级：

日期：2013年5月

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目 录

一、设计任务书

二、设计框图及整机概述

三、各单元电路的设计方案及原理说明

四、调试过程及结果分析

五、设计、安装及调试中的体会

六、对本次课程设计的意见及建议

七、附录（包括：整机逻辑电路图及元器件清单）

第 3 页 共 12 页 一、设计任务书

一、题目： 红绿灯控制器

二、设计要求设计一个红绿灯控制器设计应具有以下功能

（1）东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮。.

（2）东西方向黄灯亮，南北方向红灯亮。

（3）东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮。

(4 ) 东西方向红灯亮，南北方向黄灯亮。

要求有时间显示（顺数、逆数皆可），时间自定。（大于15秒以上）

可添加其他功能。

三、给定条件

1. 只能采用实验室提供的中小规模电路进行设计。(不一定是实验用过的)

十字路口交通示意图

第 4 页 共 12 页 二、设计框图及整机概述

1、设计框图

2、整机概述

上图是整个交通灯电路的设计框图。首先，脉冲发生电路是用来给计数芯片产生脉冲的，以便计数芯片可以正常的工作。控制系统是整个电路的核心，它控制着红绿灯的亮灭、数码管的显示以及控制计数时间，所以对于这个部分的设计是非常重要的。计数系统我们可以用计数芯片160或者161来实现，采用置数或者置零的方法都可以让实现某一个时间段的计数。译码系统是用来显示时间的，它将计数系统所记的时间用数码管显示出来，以便我们可以更清楚的知道红绿灯亮灭的时间。最后的红绿灯部分用红黄绿三种发光二极管将我们所设计的电路功能直观的表现出来。

脉冲发生电路

控制系统 译码系统

计数系统 红绿灯 显示时间 第 5 页 共 12 页 三、各单元电路的设计方案及原理说明

交通信号灯单片机课程设计

一、设计背景

交通信号灯是城市道路上的重要设施，它能够指引行车和行人的方向，维护交通秩序和安全。而现代交通信号灯则采用了单片机技术，使其更加智能化、可靠化和节能环保。

二、设计目标

本课程设计旨在通过学习单片机原理和应用知识，掌握交通信号灯的设计与实现方法，并实现以下目标：

1. 理解单片机工作原理及其应用；

2. 掌握基本的电子元器件和电路知识；

3. 学会使用Keil C51集成开发环境编写程序；

4. 能够独立完成交通信号灯系统的设计与实现。

三、设计内容

1. 系统硬件设计

系统硬件主要由单片机、LED等元器件组成。其中，单片机采用AT89C52型号，具有强大的计算能力和丰富的外设接口；LED则是光电转换元件，可将电能转换为光能进行显示。

2. 系统软件设计

系统软件主要由Keil C51集成开发环境编写。具体步骤如下：

（1）编写程序框架：包括头文件引用、全局变量定义、主函数等；

（2）编写延时函数：通过循环语句实现时间延迟，用于控制交通信号灯的闪烁和变换；

（3）编写状态转换函数：根据交通信号灯的状态进行相应的控制操作，包括红灯、黄灯、绿灯等状态；

（4）调试程序：通过单片机仿真器或实际硬件进行程序调试，确保程序运行正确。

四、设计步骤

1. 系统硬件设计步骤：

（1）确定系统功能需求和性能指标；

（2）选取单片机和LED元器件，并进行电路原理图设计；

（3）进行PCB布线和焊接工作，完成系统硬件设计。

2. 系统软件设计步骤：

（1）安装Keil C51集成开发环境，并创建工程文件；

（2）编写程序框架和延时函数，并测试其正确性；

（3）编写状态转换函数，并测试其正确性；

（4）将程序下载到单片机中，并进行实际运行测试。

五、设计成果展示

经过以上步骤，我们成功地完成了交通信号灯系统的设计与实现。下面是系统运行效果展示：

当交通信号灯处于红灯状态时，车辆需停车等待；

黄河科技学院课程设计任务书

工 学院 机械 系 机械设计制造及其自动化 专业 10 级 班

学号 姓名 指导教师

题目: 彩灯控制器的设计

课程: 单片机课程设计

课程设计时间 2013年 10月28日 至2013年11 月 10 日 共 2

周

一、设计要求：

利用AT89C51单片机的4位数字加法计算器，能进行加减运算。

创新要求：

功能键能清零、超出位数光报警提示、违规操作声报警

二、设计方案分析：

采用4×4键盘，键盘定义十个数字键，六个功能键，使用串行动态显示显示运算结果。主程序进行初始化，采用行列扫描进行查表得出键值，每次按键后调用显示子程序。

主要单元电路的设计

 复位电路

复位电路采用上电复位与手动复位相结合的方案。上电复位时，上电瞬间RST端的电位与VCC相同，即为高电平，随着充电电流的减小，RST端的电位逐渐下降。只要高电平保持时间足够长，就可以使AT89C52有效地复位。手动复位时，按下复位按钮，电容C1通过R2电阻迅速放电，使RST端迅速变为高电平，复位按钮松开后，电容通过R和内部下拉电阻放电，逐渐使RST端恢复为低电平。电路如图所示

 晶振电路

晶振电路是单片机的心脏，它用于产生单片机工作所需要的时钟信号，晶振电路给数字钟提供一个频率稳定准确的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定，晶振电路如图

键盘电路的设计

键盘可分为两类：编码键盘和非编码键盘。编码键盘是较多按键（20个以上）和专用驱动芯片的组合，当按下某个按键时，它能够处理按键抖动、连击等问题，直接输出按键的编码，无需系统软件干预。通用计算机使用的标准键盘就是编码键盘。当系统功能比较复杂，按键数量很多时，采用编码键盘可以简化软件设计。但大多数智能仪器和电子产品的按键数目都不太多（20个以内），为了降低成本和简化电路通常采用非编码键盘。非编码键盘的接口电路有设计者根据需要自行决定，按键信息通过接口软件来获取。本课题需要的是16个按键，故选择用非编码键盘。

1 序言

交通灯的形成

当今，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。它由红绿两色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。

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，1914年始安装于纽约市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，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，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。我们设计的单片机控制交通灯就是基于信号灯。

技术指示

设计一个十字路口（方向为东西南北四个方向）的交通灯控制电路，每条道路上各配有一组红、黄、绿交通信号灯，其中红灯亮，表示该道路禁止通行；黄灯亮表示