河北建筑工程学院 单片机 智能交通灯 课程设计

表 2.1 元器件清单

器件名称 74HC373锁存器 电阻（20R） 共阴极数码管 电容（30PF） 晶振（11.0592MHZ）

方案一电路图：

数量（pcs） 2 8 8 2 1 器件名称 发光二极管（绿色） 发光二极管（黄色） 发光二极管（红色） AT89C51芯片 排阻（1k） 数量（pcs） 3 3 3 1 1 1、P0口连接数码管的段选位（D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7）

2、P2口连接数码管的位选位和显示状态灯 I/0（W0 W1 W2 W3 SET0 SET1 S1 S2） 3、P3口连接4*4矩阵键盘

4、P1口连接交通灯发光二极管南北绿（A0 ）、

南北黄(A1)、南北红(A2)、南北绿（B0 ）、 南北黄(B1)、南北红(B2)

2.4、发光二级管的原理

它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极

图8 复位电路 晶振电路 51主芯片

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管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

2.5、矩阵键盘

4*4矩阵键盘共有16个按键。如果用 传统的一个按键连接一个I/O，16个 按键则需要16个I/O口，采用矩阵盘 按键的方式，减少了I/O 使用的数 量，为其他元器件提供了更多的I/O 口，当电路较为复杂、元器件较多时， 不用或者可以较少的使用I/O口扩展电路。

表2.2元器件清单

图 9 4*4 矩阵键

器件名称 交通灯发光二极管 电阻（1k/10k）、 共阴极数码管 电容（20PF/10nF） 晶振（11.0592MHZ） 按钮

数量（pcs） 3 1/1 8 2/1 1 17 器件名称 发光二极管（绿色） 发光二极管（黄色） 发光二极管（红色） AT89C51芯片 排阻（1k） 数量（pcs） 1 1 1 1 1

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第

3章 设计方案分析与选择

方案一是本次设计的选择方案。方案一的优点：在单片机I/O口满足设计任务的前提下，此设计方案使用的元器件少、电路简单。从实际工程中，方案一更加经济。

方案二采用了74HC373锁存器和总线的方法，理论上可以减少单片机I/O口的使用，在需求I/O口较多的情况下，在I/O口数量有限的条件下，采用方案二是比较合理的。由于方案二采用了74HC373锁存器和74LS139译码器，在软硬件方面难度有所增加，在经济上可能靠费较大。

根据单片机课程设计任务的具体要求，在满足交通灯控制系统要求的前提下，采用方案一是比较合理的，既经济又降低了编程和调试的难度。

方案一的功能：除老师要求的设计功能外，还附加了交通灯的暂停、启动、时间设置、测试交通灯好坏、南北紧急情况、东西紧急情况、南北时间+/-、东西时间+/-等功能。这些附加功能增大更加接近实际工程，因为在实际的交通灯控制系统中，路口的各种情况都有可能发生。比如：当南北发生紧急情况时，可以通过人工按键按钮，使南北显示红灯，东西显示绿灯，从而可以暂停南北的通行东西依旧畅通。当某一方向的车流量较大时，可以通过按钮键，调整车流量大方向的绿灯亮时时间，从而可以有效缓解交通的拥挤。在方案一中还增加了交通灯控制系统的检测按键，通过按键可以检测东西南北四个方向的数码管和交通灯发光二极管是否完好，便于检修和管理。本方案中采用矩阵键盘，在实际工程中可以将矩阵键盘安装在控制室，通过远程监控装置，实时反映和监控十字路口的运行情。若能4*4矩阵键盘的功能与远程监控系统结合起来，便可以实现远程监控和管理实际路口的情景，这是智能电气的发展方向。

方案一元器件的选取：交通灯发光二极管是高电平驱动，即送入单片机I/O口为1时，才能使交通灯发光二极管点亮。采用共阴极数码管(CC)。发光二极管为共阳极接法，低电平点亮。当P0当做通用的I/O口使用时，需要加上拉电阻，本设计方案采用的是1k的排阻，因为发光二极管的驱动电流大约为5mA，电源电压为5v，所以5V/5mA=1k.

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第四章 软件调试与仿真

1在proteus仿真软件中画好电路图，在Keil C51中编写程序，编译程序生成HEX文件

2在proteus中烧写编程生成的HEX文件，即可进行仿真。仿真显示的效果图如下：

八 仿真效果图

图10 初始状态图

12 设置时间转态 图

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图11 南北黄灯闪烁、东西红灯

图10 南北黄灯闪烁、东西红灯

图13 检测交通灯是否完好状态