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51单片机模拟十字路口红绿灯小课设_51单片机红绿灯

作者：一键难忘520 | 2024-07-05 12:23:21

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51单片机红绿灯

如需要源文件可以添加qq群聊获取：662177587

概要

实际设计图

设计内容

    本课题对基于单片机的交通灯控制系统进行设计。以单片机为控制核心，设计并制作交通灯控制系统，用于十字路口的车辆及行人的交通管理。东西南北四个路口通行指示灯，并分别用计时器显示路口通行转换剩余时间， 在特种车辆如110、120通过路口时，系统可自动转为特种车辆放行，其他车辆禁止通行状态。模拟交通信号灯的交替变换；最大限度的提高交通的顺畅交替运行；系统硬件设计与实现；节省能源消耗。

(1) 设计交通灯状态的管理方案;

(2) 设计单片机的最小系统和周边电路;

(3) 设计整个系统的电路分布和接线;

(4) 使用C语言编写整个系统运行的程序。

研究目标

设计一个基于单片机的十字路口交通灯控制电路，要求南北方向和东西方向两个交叉路口的车辆交替运行，车流量大，通行时间长，车流量小，通行时间短。每次绿灯变红灯时,要求黄灯先亮5S,才能变换运行车辆。东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用数码管显示器进行显示（采用倒计时的方法）。考虑到特殊车辆情况，设置紧急转换开关。

整体架构流程

首先我们应知道实际的十字路口灯的运转情况，在十字路口观察可以发现，主要由红黄绿三种颜色构成，在绿灯向红灯切换时会有一小部分的黄灯警告阶段，而红灯向绿灯转换时并没有。

由此我们可以使用一个状态机，分别表示红绿灯在一个循环内的所有情况。

如图上图所示，设初始状态为0态，此时南北为绿灯，东西为红灯；1态为绿灯向红灯过渡的黄灯态；2态时东西为绿灯，南北为红灯；3态时东西为黄灯，南北依然是红灯，接着进入下一循环。

因此只要设定红灯的时间time和黄灯过渡的时间yellow即可，count是一个1秒自动加一的变量。通过该变量则可以判断出当前处于哪一状态，当count=time*2时，进入下一循环。

倒计时和状态的计算如下所示：

  1. 0-判断：count<time-yellow，       
  2. 南倒计时=time-yellow-count，                          
  3. 东倒计时=time-count
  4.  
  5. 1-判断：time-yellow<count<time,
  6. 南倒计时=yellow-（count-（time-yellow）），
  7. 东倒计时=time-count
  8.  
  9. 2-判断：time<count<time*2-yellow,  
  10. 南倒计时=time-（count-time）
  11. 东倒计时=（time-yellow）-(count-time)
  12.  
  13. 3-判断：time*2-yellow<count<time*2
  14. 南倒计时=time-（count-time) 
  15. 东倒计时=yellow-（count-time-（time-yellow））
  16.  
  17. Count=2*time则清零

技术细节

具体的细节可以参照下面的代码：

  • main函数
  1. #include <STC89C5xRC.H>
  2. #include "Timer0.h"
  3. #include "Nexie.h"
  4.  
  5. unsigned char short_time = 20;	//³µÁ÷Á¿Ð¡Ê±¼ä
  6. unsigned char long_time = 35;		//³µÁ÷Á¿´óʱ¼ä
  7. unsigned char yellow = 3;		//»ÆµÆʱ¼äӦСÓÚÕý³£Ê±¼ä
  8.  
  9. unsigned char run_flag = 0;
  10.  
  11. unsigned char h_time,v_time;//ˮƽºÍ´¹Ö±·½Ïòµ¹¼ÆʱÏÔʾ±äÁ¿
  12.  
  13. bit spec_flag=0;//ÓÐÎÞÌØÖÖ³µ±ê־λÓÐΪ1£¬ÎÞΪ0
  14. bit liul_flag=0;//³µÁ÷Á¿±ê־λСΪ0£¬´óΪ1
  15.  
  16. unsigned int count=0;		//¶¨Ê±Æ÷×ܼÆʱʱ¼ä
  17. unsigned char time;			//´æ´¢ÕæʵʹÓõÄÊÇlong»¹ÊÇshortʱ¼ä
  18. /**
  19.   * @brief  ÑÕÉ«Åжϼ°ÏÔʾ
  20.   * @param  ÎÞ
  21.   * @retval ÎÞ
  22.   */
  23. void led_color(void)
  24. {
  25. 	if(spec_flag==0)//ÏÈÈ·¶¨²»ÊÇÔÚÌØÖÖ³µÇé¿öÏÂ,·Ö0-3ÖÖÇé¿öÌÖÂÛ
  26. 	{
  27. 		switch(run_flag)
  28. 		{
  29. 			case 0:
  30. 				P10=0;P11=0;P12=1;
  31. 				P13=1;P14=0;P15=0;break;
  32. 			case 1:
  33. 				P10=0;P11=1;P12=0;
  34. 				P13=1;P14=0;P15=0;break;
  35. 			case 2:
  36. 				P10=1;P11=0;P12=0;
  37. 				P13=0;P14=0;P15=1;break;
  38. 			case 3:
  39. 				P10=1;P11=0;P12=0;
  40. 				P13=0;P14=1;P15=0;break;
  41. 		}	
  42. 	}
  43. 	else					//ÌØÖÖ³µÇé¿öÈ«²¿ÁÁºìµÆ
  44. 	{
  45. 		P10=1;P11=0;P12=0;
  46. 		P15=0;P14=0;P13=1;
  47. 	}
  48. }
  49.  
  50. /**
  51.   * @brief  °´¼üɨÃè
  52.   * @param  ÎÞ
  53.   * @retval ÎÞ
  54.   */
  55. void Key_Loop()
  56. {
  57. 	if(P30==0)		//ÌØÖÖ³µ°´¼ü°´ÏÂÖñê־λspec_flag
  58. 	{
  59. 		spec_flag=1;
  60. 	}
  61. 	else
  62. 	{
  63. 		spec_flag=0;//·ñÔòspec_flagÇåÁã
  64. 	}
  65. 	if(P31==0)
  66. 	{
  67. 		liul_flag=1;//³µÁ÷Á¿´ó°´¼ü°´ÏÂÖñê־λliul_flag
  68. 		time=long_time;	
  69. 	}
  70. 	else
  71. 	{
  72. 		liul_flag=0;//·ñÔòliul_flagÇåÁã
  73. 		time=short_time;
  74. 	}
  75. }
  76. /**
  77.   * @brief  ÊýÂë¹ÜÊý×ÖÏÔʾ
  78.   * @param  ÎÞ
  79.   * @retval ÎÞ
  80.   */
  81. void num_show()
  82. {
  83. 	if(spec_flag==0)			//ÏÈÈ·¶¨²»ÊÇÔÚÌØÖÖ³µÇé¿öÏÂÏÔʾµ¹¼Æʱ
  84. 	{
  85. 		Nixie_SetBuf(1,v_time/10%10);
  86. 		Nixie_SetBuf(2,v_time%10);
  87. 		Nixie_SetBuf(3,h_time/10%10);
  88. 		Nixie_SetBuf(4,h_time%10);
  89. 	}
  90. 	else							//ÊÇÔÚÌØÖÖ³µÇé¿öÏ£¬µ¹¼ÆʱÏÔʾ¡°--¡±
  91. 	{
  92. 		Nixie_SetBuf(1,10);
  93. 		Nixie_SetBuf(2,10);
  94. 		Nixie_SetBuf(3,10);
  95. 		Nixie_SetBuf(4,10);
  96. 	}
  97. }
  98.  
  99. void main()
  100. {
  101. 	Timer0_Init();		//¶¨Ê±Æ÷0³õʼ»¯
  102. 	
  103. 	while(1)
  104. 	{
  105. 		num_show();		//Ñ­»·É¨Ãè
  106. 		led_color();
  107. 	}
  108. }
  109.  
  110. /**
  111.   * @brief  ¶¨Ê±Æ÷0µÄÏà¹Ø²Ù×÷
  112. 	* @brief  ¶¨Ê±Æ÷0Ϊģʽ1,16Ϊ²»×Ô¶¯ÖØÔØ,1msÖжÏ
  113.   * @param  ÎÞ
  114.   * @retval ÎÞ
  115.   */
  116. void Timer0_Routine() interrupt 1
  117. {
  118. 	static unsigned int T0Count0,T0Count1,T0Count2;//¶¨Ê±Æ÷Ïà¹Ø±äÁ¿
  119. 		TL0 = 0x18;				//ÉèÖö¨Ê±³õʼֵ
  120. 		TH0 = 0xFC;				//ÉèÖö¨Ê±³õʼֵ
  121.  
  122. 		T0Count0++;T0Count1++;T0Count2++;//ÿ1ms½øÐÐÒ»´Î++£»
  123. 			
  124. 		if(T0Count0>=10)//10msµ÷ÓÃÒ»´ÎKey_Loop()º¯Êý
  125. 		{
  126. 			T0Count0=0;
  127. 			Key_Loop();
  128. 		}
  129. 		if(T0Count1>=2)//2msµ÷ÓÃÒ»´ÎNixie_Loop()º¯Êý
  130. 		{
  131. 			T0Count1=0;
  132. 			Nixie_Loop();
  133. 		}
  134. 		if(T0Count2>=1000)//1Ãë½øÈëÒ»´Î
  135. 		{
  136. 			T0Count2=0;
  137. 			
  138. 			if(spec_flag==0)//Èç¹û²»ÊÇÌØÊâÇé¿öÔò¿ªÆô¼ÆÊý
  139. 			{
  140. 				count++;
  141. 				if(count==2*time)
  142. 				{count=0;run_flag=0;}
  143. 				
  144. 				if(count<=time-yellow)
  145. 				{
  146. 				run_flag=0;//ÅжÏΪ״̬0
  147. 				v_time=time-yellow-count;
  148. 				h_time=time-count;
  149. 				}
  150. 				else if(time-yellow<count && count<=time)
  151. 				{
  152. 				run_flag=1;//ÅжÏΪ״̬1
  153. 				v_time=yellow-(count-(time-yellow));
  154. 				h_time=time-count;
  155. 				}
  156. 				else if(time<count && count<=time*2-yellow)
  157. 				{
  158. 				run_flag=2;//ÅжÏΪ״̬2
  159. 				v_time=time-(count-time);
  160. 				h_time=(time-yellow)-(count-time);
  161. 				}
  162. 				else if(time*2-yellow<count && count<time*2)
  163. 				{
  164. 				run_flag=3;//ÅжÏΪ״̬3
  165. 				v_time=time-(count-time);
  166. 				h_time=yellow-(count-time-(time-yellow));
  167. 				}
  168. 			}
  169. 		}	
  170. }
  • 定时器初始化.c
  1. #include <STC89C5xRC.H>
  2.  
  3. /**
  4.   * @brief  ¶¨Ê±Æ÷³õʼ»¯
  5.   * @param ÎÞ
  6.   * @retval ÎÞ
  7.   */
  8. 	void Timer0_Init(void)		//100us@12.000MHz
  9. 	{
  10. 		TMOD &= 0xF0;			//¶¨Ê±Æ÷ʱÖÓ12Tģʽ
  11. 		TMOD |= 0x01;			//ÉèÖö¨Ê±Æ÷ģʽ
  12. 		TL0 = 0x18;				//ÉèÖö¨Ê±³õʼֵ
  13. 		TH0 = 0xFC;				//ÉèÖö¨Ê±³õʼֵ
  14. 		TF0 = 0;				//Çå³ýTF0±êÖ¾
  15. 		TR0 = 1;				//¶¨Ê±Æ÷0¿ªÊ¼¼Æʱ
  16. 		ET0=1;
  17. 		EA=1;
  18. 		PT0=0;
  19. 	}
  • 定时器初始化.h
  1. #ifndef __TIMER0_H__
  2. #define __TIMER0_H__
  3.  
  4. void Timer0_Init(void);
  5. 	
  6. #endif
  • 数码管.c
  1. #include <STC89C5xRC.H>
  2. #include "Delay.h"
  3. unsigned char Nixie_Buf[11]={0,10,10,10,10};//0ÊÇΪÁËÕÕÓ¦loopÖÐi=1
  4. unsigned char NixieNumb[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x40};
  5. 													
  6. /**
  7.   * @brief  Íⲿµ÷ÓöÔÊý×éNixie_Buf[4]¸³Öµ
  8.   * @brief  ʹµÃloopº¯ÊýÑ­»·¶Ôscanº¯Êý¸³ÖµÊ±¶Áµ½ÏàÓ¦Êý¾Ý
  9.   * @brief  δ¸³ÖµµÄÊý×éλ¼´Îª10£»¶ÔÓ¦NixieNumb[]ÖеÄ0£»
  10.   * @param Table,NumberÔÚNixie_BufÊý×éµÄÏÂ±ê ¸³µÄÖµ£¨¸ÃÖµ¼´¶ÔÓ¦NixieNumb[]ÖеÄÖµ£©
  11.   * @retval ÎÞ
  12.   */
  13. void Nixie_SetBuf(unsigned char Table,Number)
  14. {
  15. 	Nixie_Buf[Table]=Number;
  16. }
  17.  
  18. /**
  19.   * @brief  ÊýÂë¹ÜÏÔʾ
  20.   * @param  Table,NumberÏÔʾµÄλÖà ÏÔʾµÄÊý×Ö
  21. 	* @param Á½²ÎÊýÓɶ¨Ê±Æ÷°´ÖÜÆÚɨÃèʱ¸ø¶¨
  22.   * @retval ÎÞ
  23.   */
  24. void Nixie_Scan(unsigned char Table,Number)
  25. 	{
  26. 		P0=0x00;//ÏûÒþ
  27. 		switch(Table)
  28. 		{//     P2_4=C-4,P2_3=B-2;P2_2=A-1
  29. 			case 1:P24=1;P23=1;P22=1;break;
  30. 			case 2:P24=1;P23=1;P22=0;break;
  31. 			case 3:P24=1;P23=0;P22=1;break;
  32. 			case 4:P24=1;P23=0;P22=0;break;
  33. 		}
  34. 		P0=NixieNumb[Number];//²»ÓÃdelayÔÙÏûÒþ£¬ÒòΪ¶¨Ê±Æ÷½øÀ´ÓÐʱ¼ä¼ä¸ô
  35. 		
  36. 	}
  37. /**
  38.   * @brief  ¶¨Ê±Æ÷µ÷Óõĺ¯Êý
  39.   * @param  ÎÞ
  40.   * @retval ÎÞ
  41.   */
  42. 	void Nixie_Loop(void)//¶¨Ê±Æ÷ÿ½øÒ»´Î¾Íµ÷ÓÃÒ»´Îscanº¯Êý
  43. 	{										//ʹµÃ3¸öÊýÂë¹ÜÒÀ´Î¿ìËÙÏÔʾ
  44. 		static unsigned char i=1;
  45. 		Nixie_Scan(i,Nixie_Buf[i]);
  46. 		i++;
  47. 		if(i>=5)i=1;
  48. 	}
  • 数码管.h
  1. #ifndef __NEXIE_H__
  2. #define __NEXIE_H__
  3.  
  4. void Nixie_Scan(unsigned char Table,Number);
  5. void Nixie_Loop(void);
  6. void Nixie_SetBuf(unsigned char Table,Number);
  7.  
  8. #endif

小结

本课题对基于单片机的交通灯控制系统进行设计。以单片机为控制核心，设计并制作交通灯控制系统，用于十字路口的车辆及行人的交通管理。

如需要源文件可以添加qq群聊获取：662177587

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