基于51单片机的简易交通灯控制装置仿真与实现(一)

平凡工匠

已于 2023-11-05 09:12:52 修改

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分类专栏：硬件开发文章标签： 51单片机嵌入式硬件单片机

于 2023-11-05 06:43:56 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/jeffashan/article/details/134226434

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设计、仿真并制作一基于51单片机的简易交通灯控制装置，该装置具有指挥十字路口不同方向车辆通行的功能，交通信号灯有红、黄、绿三种颜色，同时具有倒计时功能。

一、设计要求：

①十字路口分东西和南北2个方向，当东西方向车辆通行时，该方向上的绿灯亮、红灯灭，时间为9s，数码管从9倒计时到1；同时南北方向上车辆停止通行，该方向上的红灯亮、绿灯灭，倒计时9s。反之亦然。

②从通行到停止之间，以及从停止到通行之间，有准备时间3s，此时黄灯亮，其余灯灭，数码管显示3s倒计时。

③使用Protues软件进行设计，在AltiumDesigner软件里设计电路板，使用Keil开发单片机软件。

二、原理图设计：

根据设计要求，设计该装置电路原理图如下：

对该电路各部分做简要分析：

P1是接线端子，外部供电电源通过接线端子给系统供电；

S1是开关，控制供电电源的通断；

C5和C4一大一小两个容值的电容是给系统电源滤波；

U1、C1、C2、C3、R1、Y1组成单片机最小系统，即单片机能够正常工作所需的最少外围电路，主要包括晶振电路和复位电路；

RP1是排阻，因为P0口是开漏输出，所以需要外接上拉电阻才能输出高电平。

R2~R17为限流电阻，即限制数码管电流的电阻；

D1~D3和D4~D6分别是两个方向上的2组交通信号灯，他们的亮灭由单片机的P0口控制；

DS1和DS2为两个方向上的2个倒计时数码管，它们分别由单片机P1口和P2口控制；

P2和单片机的串口相连，用来给单片机下载处出现。

三、仿真电路搭建

在Protues软件里搭建所设计的电路原理图，用来进行仿真验证。

所搭建的仿真电路，和刚才我们设计的电路略有差异，我们设计的电路有接线端子和电源开关，仿真电路里没有，因为我们仿真主要是为了验证设计的电路能否正确工作，所以仿真电路里直接用J1排针作为电源输入。

我们设计的电路中，和P1、P2相连的限流电阻采用的是单独封装的200Ω电阻，而仿真电路里使用的是RN1和RN2两个200Ω排阻，其实它们的功能是一样的，排阻相当于把8个分立电阻封装在一起作为一组来使用。

四、单片机程序编写

51单片机软件可以使用Keil来进行设计开发。程序代码如下：

//交通灯
#include <reg51.h>
#include <intrins.h>
typedef unsigned char Uchar;
typedef unsigned int Uint;
#define ledport P0
#define north_south_time P1
#define east_west_time P2

sbit north_south_red=ledport^0;
sbit north_south_yellow=ledport^1;
sbit north_south_green=ledport^2;
sbit east_west_red=ledport^3;
sbit east_west_yellow=ledport^4;
sbit east_west_green=ledport^5;
//共阳数码管的显示码
Uchar discode[]={ 0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,
      0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x88,0x83,
      0xC6,0xA1,0x86,0x8E};
//函数声明
void Delay_nms(Uint nms);
void seg7_dis(Uchar Ntime);	  
//主函数
void main()
{	ledport=0xff;             //初始化，所有显示关闭
	north_south_time=0xff;
	east_west_time=0xff;
	//南北绿，东西红，9秒，黄3秒，南北绿，东西红，9秒，黄3秒
	while(1)
	{	north_south_green=0;east_west_red=0;
		seg7_dis(9);
		north_south_green=1;east_west_red=1;
		north_south_yellow=0;east_west_yellow=0;
		seg7_dis(3);
		north_south_yellow=1;east_west_yellow=1;
		north_south_red=0;east_west_green=0;
		seg7_dis(9);
		north_south_yellow=0;east_west_yellow=0;
		north_south_red=1;east_west_green=1;
		seg7_dis(3);
		north_south_yellow=1;east_west_yellow=1;
	}
}

void Delay_nms(Uint nms)		//@11.0592MHz ,1ms*N
{
	Uchar  i, j;
    do{
			_nop_();
			i = 2;
			j = 219;
			do
			{
				while (--j);
			} while (--i);
		}
	while(--nms);
}
//共阳数码管显示
void seg7_dis(Uchar Ntime)
{	Uchar tmp;
	do{
		tmp=discode[Ntime];
		north_south_time=tmp;
		east_west_time=tmp;
		Delay_nms(1000);
	}while(--Ntime);
}

在Keil中建立工程，并编译生成hex文件，然后将生成的hex文件添加到Protues仿真电路的单片机模型中，点击运行，便可在Protues中看到运行效果。

51单片机简易交通灯Protues仿真

原理图+PCB+C程序代码+Protues仿真文件下载链接：

https://download.youkuaiyun.com/download/jeffashan/88497581

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