代码收藏家技术教程 2022-12-29

单片机控制的交通灯设计研究

一、初步设计

在Profession中设计一个交通灯的仿真图，结合Keil编写c语言代码实现十字路口的交通灯变化。设计的交通灯主要变化有如下五种情况：(可根据自身的交通灯变化情况进行相应的代码修改)

第一种情况：东西红灯，南北绿灯，南北转向灯绿亮，等待10秒（即数码管显示10秒倒计时）；
第二种情况：东西红灯，南北闪黄灯，南北转向灯绿亮，等待5秒；
第三种情况：东西绿灯，南北红灯，东西转向灯绿亮，等待10秒；
第四种情况：东西黄灯，南北红灯，东西转向灯绿亮，等待5秒。

第五种情况：即紧急情况，利用开关（按钮）控制倒计时显示屏（数码管）停止使之为0数字，交通灯（LED）东西南北皆显示为红灯。

交通灯仿真图如下图所示：

二、实现过程

1、设计仿真图

配置的主要元件如下：

7SEG-MPX2-CC（两个）：两位数共阴极的红色数码管，亮红灯。仿真图中代表东西方向的倒计时。

7SEG-MPX2-CC-BLUE（两个）：两位数共阴极的蓝色数码管，亮蓝灯。仿真图中代表南北方向的倒计时。

AT89C51（一个）：最常用的51芯片。

BUTTON（一个）：按键开关。本实验用来控制中断紧急事件。

LED-RED（四个）：红色发光二极管。仿真图中东西南北各一。

LED-GREEN（八个）：绿色发光二极管。仿真图中东西南北各二。

LED－YELLOW（四个）：黄色发光二极管。仿真图中东西南北各一。

2、代码实现主要过程

（1）延时函数

该函数用来定义延时，防止抖动。

（2）定时器函数

该函数用来定时数码管数字变化时间，TMOD表示的含义是使用定时器0，工作方式1，即计数器是16位。16位的二进制可以表示2^16（65535），计数器是向上计数的，一个一个数的加。如果要求每数40000次溢出一次产生中断，那么初值就是2^16-40000+1=25536，将初值25536放在TH0和TL0中，但由于T0是由两个8位的专用寄存器组成的，所以需要将25536分给高8位的TH0和低8位的TL0，25536/256就是将高八位取出，25536%256就是将低八位取出。

其中，EA为总中断开关，ET0打开T0定时器中断，TR0启用T0计数器/定时器。对于51单片机来说，设置了EA=1和ET0=1，这是定时器T0打开中断，即允许T0中断。而设定TR0=1，是启动定时器开始计时/计数（若TR0=0，则表明定时器停止计时/计数）。

（3）交通灯函数

该函数主要是用来定义交通灯变化情况，并将其与计时器结合在一起。首先定时40ms，每次40ms次数加1，直次数达到25（达到1s需要25次的40ms）。当计时到1秒时，开始使倒计时数值减1，直至当倒计时为0时，根据不同的交通灯情况设定倒计时时间（即出现黄灯的情况应该设定为5秒,其它为10秒），倒计时结束后切换下一种交通灯变化。

（4）紧急按钮函数

该函数是应用于发生紧急情况时。通过点击按钮实现数码管计时器的停止（即当按钮接收到低电平的时候，将TR0取反停止计时，TR0表示的是T0的计数），且将东西南北四个方向的路口交通灯皆设置为红灯。函数中如果不添加延迟函数，运行时会出现按钮不灵的现象，利用延迟函数能够防止按钮点击时的抖动。

（5）主函数

运行定时器函数，并在循环中不断运行已经设定好的按钮以及数码管事件。设定的Area1和Area2是为了实现双位数码管中的不同数字显示（即对应数码管中的两个针脚），如果不设置便会出现两边出现相同数字的情况，利用初始化的倒计数数字，将倒计时数字的个位和十位分别用式子表示出来，并显示先后在数码管上（该处设置的是先显示十位后显示个位，数码管时共阴极，所以赋值为1时接收的是高电位会亮）。由于我们只需要运行两个case事件，所以在cnt的值大于1时，重新归0，使之不停循环该过程。