51单片机交通灯项目（Proteus仿真及源码）

摘 要... I

一、设计要求以及总体方案介绍... 1

1.2交通灯总体方案介绍... 1

1.3元件清单... 2

二、交通灯各模块及程序设计... 2

2.1数码管显示模块... 3

2.2红绿灯模块... 6

2.3按键模块... 6

三、仿真与部分实物演示... 8

3.1南北通行... 8

3.2东西通行... 8

3.3夜间模式... 8

设计心得... 9

附　录... 10

１、东西方向、南北方向均有红、黄、绿三种信号灯，初始红灯

２、按键调节与控制功能，通过按键，可以控制某一个方向长时间绿灯，另一个方向长时间红灯；通过按键可以调整某一个方向的红灯时长，比如调整东西方向红灯40秒，绿灯20秒，于此同时，南北方向红灯20秒，绿灯40秒。

３、夜间模式按钮按下，所有方向显示黄灯闪烁

４、实时提醒灯亮的剩余时间

初始状态：东西方向绿灯，南北红灯，南北时间为13秒，东西方向为10秒。

while循环：有按键检测函数，有按键执行程序；数码管显示函数。

定时器T0中断函数：计时时间为50ms，当计时20次计时变量加到20后清零，时间为1s，此时让数码管显示的数自减，判断红绿灯的状态是否需要改变。

外部中断0中断函数：将标志变量flag置1，并读取P2口的值，用以判断按键按下。

对于共阴极数码管来说，当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应的段被显示。同样，共阳极数码管的阳极连接在一起，公共阳极接+5V，当某个发光二极管的阴极接低电平时，该发光二极管被点亮，相应的段被显示。共阴极数码

管是把所有led的阴极连接到共同接点COM，而每个led的阳极分别为A、B、C、D、E、F、G及DP（小数点），如下图所示。图中的8个led分别与A~DP各段相对应，通过控制各个led的亮灭来显示数字。

由于对面的数码管的显示是相同的，所以将相对的数码管的位选端接在一起，当需要显示数字时同时选中个位或十位，实现同时显示。

U2为段选锁存器，U3为位选锁存器。由于是共阴极数码管，当数码管亮起时位选端的电流为几个LED的电流之和，设每个数码管段的驱动电流为10ma—15ma，则位选端的电流会很大，如果直接导入锁存器的引脚可能会损坏引脚或减小锁存器的寿命。为了减小导入锁存器引脚的电流，采用三极管将位选端的大部分电流导入GND，极小的电流会导入锁存器的引脚，从而解决了该问题。以下是三极管电路：

还有就是U2的输入端和U3的输入端都是接P0口，在显示数码管时需要切换使能两个锁存器。其中U2的输出端直接接在数码管上时可能会产生较大的电流，使数码管段烧毁，所以需要串联一个限流电阻。

设置数码管段的驱动电流为ID=15ma，这个电流点亮度好，并且有一定的裕度，即使电源输出电压偏高也不会烧毁LED，限流电阻值

R = (VCC-VCE– VOL– VLED) / ID

VCC为5v供电，VCE为三极管C、E间饱和电压，估为0.2v，VOL为74hc573输出低电平时电压，不同灌电流，此值不一样，估为0.2v，具体查看规格书，VLED为红光驱动电压，估为1.7v，根据上式可算出限流电阻为R= 200R。为保险起见选用330欧姆的电阻，电流大概在10ma—15ma。

为了数码管的倒计时为准确倒计时，所以不能采用平时的delay方法，而是要用更精确的定时器来实现倒计时。在定时器T0中断中的主要工作是将数码管要显示的数字变量每隔一秒自减，然后根据情况使显示数字变量做相应的变化。

首先要了解红绿灯的亮灭规则：假设南北红灯，东西绿灯，南北的时间为13秒，东西时间为10秒。然后开始倒计时，当东西倒计时为1秒时，此时南北为4秒，下一秒东西变为3秒（和此时的南北一样），然后东西黄灯每隔一秒闪烁一次，两个方向同时倒计时，当时间减为0时南北变为绿灯，东西变为红灯。南北的时间为开始设置的通行时间（假设南北的通行时间为15秒），则东西从18秒（15+3）开始倒计时（因为黄灯的闪烁时间为3秒，所以红灯时间=绿灯时间+黄灯时间）。然后后面和前面的过程一样。

为了让红绿灯能准确的按照准确的“秒”去亮灭，所以此处也要采用定时器来实现。通过代码实现以上功能，代码见附录。

为了让交通灯实现所要求的功能，则需要加独立按键实现。该项目一共使用了七个按键，每一个按键都对应一个特定的功能。如第一个按键（南北通行）：此时需要将定时器关闭，定时器不再计数，通过P1口控制南北绿灯亮，东西红灯亮，并改变显示标志位，关闭数码管；第二个按键（东西通行）：如第一个按键的功能做细微改变；第三个按键（夜间模式）：此按键按下时，关闭定时器，改变显示标志位，关闭数码管，并在while循环中判断此按键，实现黄灯闪烁。第四位和第五位（加减时间）：第四位减时间，第五位加时间，负责加减南北通行时间（最低减到00，最高加到99），按下时定时器停止计数，交通灯熄灭，计数变量加或减；第六个按键和第七个按键：第七个按键为切换按键，按下时南北方向切换为东西方向，此时加减时间为东西方向，一次类推：第六个按键为确认键，调整完时间后按下此键交通灯开始运行。（具体程序见附录）

单片机源程序如下:

1. #include<reg52.h>
   
2. #define uchar unsigned char
   
3. #define uint unsigned int
   
4. sbit dula=P3^6;          //段选锁存器锁存端
   
5. sbit wela=P3^7;          //位选锁存器锁存端
   
6. 
   
7. uchar time1=13;  //初值南北13秒
   
8. uchar time2=10;  //初值东西10秒
   
9. uchar t1=13,t2=10,chose=0;
   
10. uchar time1_2,temp=0,p=0,tab;
    
11. uchar shi1,ge1,shi2,ge2,q;
    
12. uchar status,key,flag;
    
13. 
    
14. //共阴极数字显示编码
    
15. uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
    
16.                        0x66,0x6d,0x7d,0x07,
    
17.                        0x7f,0x6f};
    
18. uchar code wei[]={0xfd,0xfe,0xf7,0xfb,
    
19.                                   0xdf,0xef,0x7f,0xbf}; //位选
    
20. 
    
21. void delay(uint x)
    
22. {
    
23.                 uint i,j;
    
24.                 for(i=x;i>0;i--)                        //定时x毫秒
    
25.                         for(j=110;j>0;j--);
    
26. }
    
27. void display(uint ge1,uint shi1,uint ge2,uint shi2)        //数码管显示
    
28. {
    
29.         //显示北
    
30.         wela=1; //打开位选锁存器
    
31.         P0=wei[0];        //送入位选码（北个位）
    
32.         wela=0; //关闭位选锁存器
    
33.         P0=0;  //消影
    
34.         dula=1; //打开段选锁存器
    
35.         P0=table[ge1]; //送入段选
    
36.         dula=0;        //关闭段选锁存器
    
37.         delay(1);
    
38. 
    
39.         wela=1; //打开位选锁存器
    
40.         P0=wei[1];        //送入位选码（北十位）
    
41.         wela=0; //关闭位选锁存器
    
42.         P0=0;
    
43.         dula=1; //打开段选锁存器
    
44.         P0=table[shi1]; //送入段选
    
45.         dula=0;        //关闭段选锁存器
    
46.         delay(1);
    
47. 
    
48.         //显示东西
    
49.         wela=1; //打开位选锁存器
    
50.         P0=wei[2];        //送入位选码（东个位）
    
51.         wela=0; //关闭位选锁存器
    
52.         P0=0;
    
53.         dula=1; //打开段选锁存器
    
54.         P0=table[ge2];
    
55.         dula=0;        //关闭段选锁存器
    
56.         delay(1);
    
57. 
    
58.         wela=1; //打开位选锁存器
    
59.         P0=wei[3];        //送入位选码（东十位）
    
60.         wela=0; //关闭位选锁存器
    
61.         P0=0;        
    
62.         dula=1; //打开段选锁存器
    
63.         P0=table[shi2];
    
64.         dula=0;        //关闭段选锁存器
    
65.         delay(1);
    
66. }
    
67. void key1_6()
    
68. {
    
69.         //第一个按键（南北通行）
    
70.         if(key==1)
    
71.         {
    
72.                 TR0=0;  //定时器0停止计时
    
73.                 P1=0x0c; //南北通行
    
74.                 p=1;        //数码管显示99
    
75.         }
    
76.         //第二个按键（东西通行）
    
77.         if(key==2)
    
78.         {
    
79.                 TR0=0;  //定时器0停止计时
    
80.                 P1=0x21; //东西通行
    
81.                 p=1;
    
82.         }
    
83.         //第三个按键（夜间模式）
    
84.         if(key==3)
    
85.         {
    
86.                 TR0=0;  //关闭定时器
    
87.                 p=1;
    
88.         }
    
89.         //第四个按键（减时间）
    
90.         if(key==4)
    
91.         {
    
92.                 p=0;                        
    
93.                 TR0=0;  //定时器0停止计时
    
94.                 P1=0;        //灯灭
    
95.                 if(chose==0)  //减南北方向
    
96.                 {
    
97.                         if(time1>0)          //最低减到0
    
98.                         {
    
99.                                 time1--;
    
100.                                 t1=time1;
     
101.                         }
     
102.                 }
     
103.                 if(chose==1)  //减东西方向
     
104.                 {
     
105.                         if(time2>0)
     
106.                         {
     
107.                                 time2--;
     
108.                                 t2=time2;
     
109.                         }
     
110.                 }
     
111.         }
     
112.         //第五个按键（加时间）
     
113.         if(key==5)
     
114.         {
     
115.                 p=0;
     
116.                 TR0=0;  //定时器0停止计时
     
117.                 P1=0;        //灯灭
     
118.                 if(chose==0)  //加南北方向
     
119.                 {
     
120.                         if(time1<99)   //最多加到99
     
121.                         {
     
122.                                 time1++;
     
123.                                 t1=time1;
     
124.                         }
     
125.                 }
     
126.                 if(chose==1)  //加东西方向
     
127.                 {
     
128.                         if(time2<99)
     
129.                         {
     
130.                                 time2++;
     
131.                                 t2=time2;
     
132.                         }
     
133.                 }
     
134.         }
     
135.         //第六个按键（加减后确定工作）
     
136.         if(key==6)
     
137.         {
     
138.                 if(time1>time2)
     
139.                         time1=time2+3;
     
140.                 else
     
141.                         time2=time1+3;
     
142.                 temp=0;         //计数值清零
     
143.                 p=0;
     
144.                 P1=0x21;  //南北红灯，东西绿灯        
     
145.                 TR0=1;  //定时器0开始计时
     
146.         }
     
147.         //第七个按键（切换）
     
148.         if(key==7)
     
149.         {
     
150.                 p=0;
     
151.                 chose=!chose;  
     
152.         }
     
153. }
     
154. void dis()
     
155. {
     
156.         wela=1;
     
157.         P0=0xff;
     
158.         wela=0;
     
159. }         
     
160. void main()
     
161. {
     
162.         P1=0x21;  //刚开始南北的红灯亮，东西的绿灯亮
     
163.         TMOD=0x01;
     
164.         TH0=(65535-50000)/256;
     
165.         TL0=(65535-50000)%256;   //初值
     
166.         EA=1;           //打开总中断
     
167.         ET0=1;           //定时器0允许中断
     
168.         TR0=1;           //定时器0开始计时
     
169.         EX0=1;           //外部中断0允许位
     
170.         IT0=1;           //外部中断0触发方式（下降沿）
     
171.         while(1)
     
172.         {
     
173.                 if(flag)
     
174.                 {
     
175.                         switch(status)                   //判断按键
     
176.                         {
     
177.                                 case 0xfe:key=1;break;
     
178.                                 case 0xfd:key=2;break;
     
179.                                 case 0xfc:key=3;break;
     
180.                                 case 0xfb:key=4;break;
     
181.                                 case 0xfa:key=5;break;
     
182.                                 case 0xf9:key=6;break;
     
183.                                 case 0xf8:key=7;break;
     
184.                         }
     
185.                         key1_6();   //按键程序
     
186.                         flag=0;
     
187.                 }        
     
188.                 if(!p)
     
189.                 {
     
190.                         shi1=time1/10;        //南北十位
     
191.                         ge1=time1%10;        //南北个位
     
192.                         shi2=time2/10;        //东西十位
     
193.                         ge2=time2%10;        //东西个位        
     
194.                         display(ge1,shi1,ge2,shi2); //显示函数
     
195.                 }
     
196.             if(p)
     
197.                         dis();         //不显示函数
     
198.                 if(key==3)          //夜间模式
     
199.                 {
     
200.                         P0=0xff;
     
201.                         q=!q;
     
202.                         if(q!=0)
     
203.                                 P1=0x12;
     
204.                         else
     
205.                                 P1=0;
     
206.                         delay(200);
     
207.                 }
     
208.         }  
     
209. }         
     
210. void ext0() interrupt 0
     
211. {
     
212.         flag=1;
     
213.         status=P2;        
     
214. }
     
215. void timer() interrupt 1   //定时中断程序
     
216. {
     
217.         TH0=(65535-50000)/256;
     
218.         TL0=(65535-50000)%256;                //重新赋初值
     
219.         temp++;
     
220.         if(temp==20)   //说明过去了1秒
     
221.         {
     
222.                 temp=0;   //清零，重新加到20
     
223.                 //东西方向南北方向时间自减
     
224.                 time1--;
     
225.                 time2--;
     
226.                 if(time1>time2)        //南北大于东西
     
227.                 {
     
228.                         time1=time2+3;
     
229.                         P1=0x21;        //南北红灯亮起,东西绿灯亮起
     
230.                         if(time2==0&&time1==3)  
     
231.                         {
     
232.                                 time2=3;  //重新赋南北和东西的差值，与南北方向一起倒计时
     
233.                                 P1=0x11;  //东西黄灯亮起,东西绿灯关闭
     
234.                                 tab=0;         //标志位
     
235.                         }        
     
236.                 }
     
237.                 if(time1<time2)        //南北小于东西
     
238.                 {        
     
239.                         time2=time1+3;               
     
240.                         P1=0x0c;        //南北绿灯亮起,东西红灯亮起
     
241.                         if(time1==0&&time2==3)  
     
242.                         {
     
243.                                 time1=3;  //重新赋南北和东西的差值，与东西方向一起倒计时
     
244.                                 P1=0x0a;  //南北黄灯亮起,南北绿灯关闭
     
245.                                 tab=1;        //标志位
     
246.                         }        
     
247.                 }
     
248.                 if(!tab)                   //黄灯闪烁三秒
     
249.                 {
     
250.                         if(time1==2&&time2==2)
     
251.                                 P1=0x01;
     
252.                         if(time1==1&&time2==1)
     
253.                                 P1=0x11;
     
254.                 }
     
255.                 if(tab)
     
256.                 {
     
257.                         if(time1==2&&time2==2)
     
258.                                 P1=0x08;
     
259.                         if(time1==1&&time2==1)
     
260.                                 P1=0x0a;
     
261.                 }        
     
262.                 if(time1==0&&time2==0&&tab==0)  //东西倒计时结束
     
263.                 {
     
264.                         time1=t1;
     
265.                         time2=t1+3;
     
266.                         P1=0x0c;   //东西红灯，南北绿灯
     
267.                 }
     
268.                 if(time1==0&&time2==0&&tab==1)  //南北倒计时结束
     
269.                 {
     
270.                         time1=t2+3;
     
271.                         time2=t2;
     
272.                         P1=0x21;   //南北红灯，东西绿灯
     
273.                 }        
     
274.         }        
     
275. }
     

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