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51单片机模拟十字路口红绿灯小课设

时间：2024-03-18 17:32:24浏览次数：12  
标签：10 小课 void 51 unsigned Nixie 单片机 flag time

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文章目录

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：

0-判断：count<time-yellow，       
南倒计时=time-yellow-count，                          
东倒计时=time-count

1-判断：time-yellow<count<time,
南倒计时=yellow-（count-（time-yellow）），
东倒计时=time-count

2-判断：time<count<time*2-yellow,  
南倒计时=time-（count-time）
东倒计时=（time-yellow）-(count-time)

3-判断：time*2-yellow<count<time*2
南倒计时=time-（count-time) 
东倒计时=yellow-（count-time-（time-yellow））

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
#include <STC89C5xRC.H>
#include "Timer0.h"
#include "Nexie.h"

unsigned char short_time = 20;	//³µÁ÷Á¿Ð¡Ê±¼ä
unsigned char long_time = 35;		//³µÁ÷Á¿´óʱ¼ä
unsigned char yellow = 3;		//»ÆµÆʱ¼äӦСÓÚÕý³£Ê±¼ä

unsigned char run_flag = 0;

unsigned char h_time,v_time;//ˮƽºÍ´¹Ö±·½Ïòµ¹¼ÆʱÏÔʾ±äÁ¿

bit spec_flag=0;//ÓÐÎÞÌØÖÖ³µ±ê־λÓÐΪ1£¬ÎÞΪ0
bit liul_flag=0;//³µÁ÷Á¿±ê־λСΪ0£¬´óΪ1

unsigned int count=0;		//¶¨Ê±Æ÷×ܼÆʱʱ¼ä
unsigned char time;			//´æ´¢ÕæʵʹÓõÄÊÇlong»¹ÊÇshortʱ¼ä
/**
  * @brief  ÑÕÉ«Åжϼ°ÏÔʾ
  * @param  ÎÞ
  * @retval ÎÞ
  */
void led_color(void)
{
	if(spec_flag==0)//ÏÈÈ·¶¨²»ÊÇÔÚÌØÖÖ³µÇé¿öÏÂ,·Ö0-3ÖÖÇé¿öÌÖÂÛ
	{
		switch(run_flag)
		{
			case 0:
				P10=0;P11=0;P12=1;
				P13=1;P14=0;P15=0;break;
			case 1:
				P10=0;P11=1;P12=0;
				P13=1;P14=0;P15=0;break;
			case 2:
				P10=1;P11=0;P12=0;
				P13=0;P14=0;P15=1;break;
			case 3:
				P10=1;P11=0;P12=0;
				P13=0;P14=1;P15=0;break;
		}	
	}
	else					//ÌØÖÖ³µÇé¿öÈ«²¿ÁÁºìµÆ
	{
		P10=1;P11=0;P12=0;
		P15=0;P14=0;P13=1;
	}
}

/**
  * @brief  °´¼üɨÃè
  * @param  ÎÞ
  * @retval ÎÞ
  */
void Key_Loop()
{
	if(P30==0)		//ÌØÖÖ³µ°´¼ü°´ÏÂÖñê־λspec_flag
	{
		spec_flag=1;
	}
	else
	{
		spec_flag=0;//·ñÔòspec_flagÇåÁã
	}
	if(P31==0)
	{
		liul_flag=1;//³µÁ÷Á¿´ó°´¼ü°´ÏÂÖñê־λliul_flag
		time=long_time;	
	}
	else
	{
		liul_flag=0;//·ñÔòliul_flagÇåÁã
		time=short_time;
	}
}
/**
  * @brief  ÊýÂë¹ÜÊý×ÖÏÔʾ
  * @param  ÎÞ
  * @retval ÎÞ
  */
void num_show()
{
	if(spec_flag==0)			//ÏÈÈ·¶¨²»ÊÇÔÚÌØÖÖ³µÇé¿öÏÂÏÔʾµ¹¼Æʱ
	{
		Nixie_SetBuf(1,v_time/10%10);
		Nixie_SetBuf(2,v_time%10);
		Nixie_SetBuf(3,h_time/10%10);
		Nixie_SetBuf(4,h_time%10);
	}
	else							//ÊÇÔÚÌØÖÖ³µÇé¿öÏ£¬µ¹¼ÆʱÏÔʾ¡°--¡±
	{
		Nixie_SetBuf(1,10);
		Nixie_SetBuf(2,10);
		Nixie_SetBuf(3,10);
		Nixie_SetBuf(4,10);
	}
}

void main()
{
	Timer0_Init();		//¶¨Ê±Æ÷0³õʼ»¯
	
	while(1)
	{
		num_show();		//Ñ­»·É¨Ãè
		led_color();
	}
}

/**
  * @brief  ¶¨Ê±Æ÷0µÄÏà¹Ø²Ù×÷
	* @brief  ¶¨Ê±Æ÷0Ϊģʽ1,16Ϊ²»×Ô¶¯ÖØÔØ,1msÖжÏ
  * @param  ÎÞ
  * @retval ÎÞ
  */
void Timer0_Routine() interrupt 1
{
	static unsigned int T0Count0,T0Count1,T0Count2;//¶¨Ê±Æ÷Ïà¹Ø±äÁ¿
		TL0 = 0x18;				//ÉèÖö¨Ê±³õʼֵ
		TH0 = 0xFC;				//ÉèÖö¨Ê±³õʼֵ

		T0Count0++;T0Count1++;T0Count2++;//ÿ1ms½øÐÐÒ»´Î++£»
			
		if(T0Count0>=10)//10msµ÷ÓÃÒ»´ÎKey_Loop()º¯Êý
		{
			T0Count0=0;
			Key_Loop();
		}
		if(T0Count1>=2)//2msµ÷ÓÃÒ»´ÎNixie_Loop()º¯Êý
		{
			T0Count1=0;
			Nixie_Loop();
		}
		if(T0Count2>=1000)//1Ãë½øÈëÒ»´Î
		{
			T0Count2=0;
			
			if(spec_flag==0)//Èç¹û²»ÊÇÌØÊâÇé¿öÔò¿ªÆô¼ÆÊý
			{
				count++;
				if(count==2*time)
				{count=0;run_flag=0;}
				
				if(count<=time-yellow)
				{
				run_flag=0;//ÅжÏΪ״̬0
				v_time=time-yellow-count;
				h_time=time-count;
				}
				else if(time-yellow<count && count<=time)
				{
				run_flag=1;//ÅжÏΪ״̬1
				v_time=yellow-(count-(time-yellow));
				h_time=time-count;
				}
				else if(time<count && count<=time*2-yellow)
				{
				run_flag=2;//ÅжÏΪ״̬2
				v_time=time-(count-time);
				h_time=(time-yellow)-(count-time);
				}
				else if(time*2-yellow<count && count<time*2)
				{
				run_flag=3;//ÅжÏΪ״̬3
				v_time=time-(count-time);
				h_time=yellow-(count-time-(time-yellow));
				}
			}
		}	
}
  • 定时器初始化.c
#include <STC89C5xRC.H>

/**
  * @brief  ¶¨Ê±Æ÷³õʼ»¯
  * @param ÎÞ
  * @retval ÎÞ
  */
	void Timer0_Init(void)		//[email protected]
	{
		TMOD &= 0xF0;			//¶¨Ê±Æ÷ʱÖÓ12Tģʽ
		TMOD |= 0x01;			//ÉèÖö¨Ê±Æ÷ģʽ
		TL0 = 0x18;				//ÉèÖö¨Ê±³õʼֵ
		TH0 = 0xFC;				//ÉèÖö¨Ê±³õʼֵ
		TF0 = 0;				//Çå³ýTF0±êÖ¾
		TR0 = 1;				//¶¨Ê±Æ÷0¿ªÊ¼¼Æʱ
		ET0=1;
		EA=1;
		PT0=0;
	}
  • 定时器初始化.h
#ifndef __TIMER0_H__
#define __TIMER0_H__

void Timer0_Init(void);
	
#endif
  • 数码管.c
#include <STC89C5xRC.H>
#include "Delay.h"
unsigned char Nixie_Buf[11]={0,10,10,10,10};//0ÊÇΪÁËÕÕÓ¦loopÖÐi=1
unsigned char NixieNumb[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x40};
													
/**
  * @brief  Íⲿµ÷ÓöÔÊý×éNixie_Buf[4]¸³Öµ
  * @brief  ʹµÃloopº¯ÊýÑ­»·¶Ôscanº¯Êý¸³ÖµÊ±¶Áµ½ÏàÓ¦Êý¾Ý
  * @brief  δ¸³ÖµµÄÊý×éλ¼´Îª10£»¶ÔÓ¦NixieNumb[]ÖеÄ0£»
  * @param Table,NumberÔÚNixie_BufÊý×éµÄÏÂ±ê ¸³µÄÖµ£¨¸ÃÖµ¼´¶ÔÓ¦NixieNumb[]ÖеÄÖµ£©
  * @retval ÎÞ
  */
void Nixie_SetBuf(unsigned char Table,Number)
{
	Nixie_Buf[Table]=Number;
}

/**
  * @brief  ÊýÂë¹ÜÏÔʾ
  * @param  Table,NumberÏÔʾµÄλÖà ÏÔʾµÄÊý×Ö
	* @param Á½²ÎÊýÓɶ¨Ê±Æ÷°´ÖÜÆÚɨÃèʱ¸ø¶¨
  * @retval ÎÞ
  */
void Nixie_Scan(unsigned char Table,Number)
	{
		P0=0x00;//ÏûÒþ
		switch(Table)
		{//     P2_4=C-4,P2_3=B-2;P2_2=A-1
			case 1:P24=1;P23=1;P22=1;break;
			case 2:P24=1;P23=1;P22=0;break;
			case 3:P24=1;P23=0;P22=1;break;
			case 4:P24=1;P23=0;P22=0;break;
		}
		P0=NixieNumb[Number];//²»ÓÃdelayÔÙÏûÒþ£¬ÒòΪ¶¨Ê±Æ÷½øÀ´ÓÐʱ¼ä¼ä¸ô
		
	}
/**
  * @brief  ¶¨Ê±Æ÷µ÷Óõĺ¯Êý
  * @param  ÎÞ
  * @retval ÎÞ
  */
	void Nixie_Loop(void)//¶¨Ê±Æ÷ÿ½øÒ»´Î¾Íµ÷ÓÃÒ»´Îscanº¯Êý
	{										//ʹµÃ3¸öÊýÂë¹ÜÒÀ´Î¿ìËÙÏÔʾ
		static unsigned char i=1;
		Nixie_Scan(i,Nixie_Buf[i]);
		i++;
		if(i>=5)i=1;
	}
  • 数码管.h
#ifndef __NEXIE_H__
#define __NEXIE_H__

void Nixie_Scan(unsigned char Table,Number);
void Nixie_Loop(void);
void Nixie_SetBuf(unsigned char Table,Number);

#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

希望对你有所帮助！

标签：10,小课,void,51,unsigned,Nixie,单片机,flag,time
From： https://blog.csdn.net/qq_61688416/article/details/136813837

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