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仿真：proteus 7.8
程序编译器：keil 4/keil 5
编程语言：C语言
设计编号：J004
基本功能
1. 设计一个十字路口交通灯控制器；
2. 用单片机控制LED灯模拟指示，设置人行道；
3. 东西通行时间为8s，南北通行时间为6s，缓冲时间为3s黄灯闪烁；
4. 设置紧急按键，可强制使东西通行，或南北通行；
5. 设置清除按键，如遇特殊清除，按下按键，所有灯灭；
6. 具体秒数可在程序改数字实现。
仿真图
正常显示
1.正常倒计时和红黄绿灯显示
强制南北方向通行
设置紧急按键，强制南北方向绿灯通行
强制东西方向通行
设置紧急按键，强制东西方向绿灯通行
总开关
设置清除按键，如遇特殊清除，按下按键，所有灯灭；
程序
关键程序代码
#include<reg51.h>
#include<intrins.h>
//数据类型定义
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;
#define ON 1//给led灯引脚高电平，亮灯
#define OFF 0//给led灯引脚低电平，灭灯
void led_sacn();
void delay_ms(ms);
void seg_disp(uchar number,uchar wei);
void KeyAction(uchar key);
void KeyScan();
void KeyDriver();
//通用IO引脚分配 位选引脚P00-p07
sbit W0=P3^4; //段选引脚0
sbit W1=P3^5; //段选引脚1
sbit W2=P3^6; //段选引脚2
sbit W3=P3^7; //段选引脚3
//按键选择
sbit KEY1=P1^0; //按键1
sbit KEY2=P1^1; //按键2
sbit KEY3=P1^2; //按键3
sbit KEY4=P1^3; //按键4
//红绿灯选择
sbit ns_green = P2^0;//南北方向绿灯
sbit ns_yellow = P2^1;//南北方向黄灯
sbit ns_red = P2^2;//南北方向红灯
sbit we_green = P2^3;//东西方向绿灯
sbit we_yellow = P2^4;//东西方向黄灯
sbit we_red = P2^5;//东西方向红灯
sbit ns_p_green= P2^6;//南北方向人行绿灯
sbit ns_p_red = P2^7;//南北方向人行红灯
bit flag1s;
uchar one_sec_flag,half_sec_flag,main_road_time,secondary_road_time;
//1秒标志位 _0.5标志位_南北方向倒计时_东西方向倒计时
uchar state=0;//正常模式不同的状态 0123
uchar run_mode = 0;//0是正常模式，1是紧急模式 2东西通行 3南北通行
uchar code seg_du[]={0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71};
uchar ns_green_cnt=6,yellow_cnt =3,we_green_cnt=8;
//红灯时间 _黄灯时间 _绿灯时间
uchar half_flag1s;//0.5秒标志位
void main()
{
EA=1; //开总中断
TMOD|= 0X01;
TH0=0X4C;
TL0=0X00;//11.0592M晶振 50ms定时初值
ET0=1; //允许定时器1中断
TR0=1;//启动定时器0
while(1)
{
led_sacn(); //LED和数码管显示，时刻刷新
KeyDriver();
if(flag1s)//一秒执行一次
{
flag1s=0;
main_road_time--; //红绿灯倒计时时间减
secondary_road_time--;
if (state == 2){
ns_yellow =~ns_yellow;
}else if(state == 0){
we_yellow=~we_yellow;
}
}
}
}
void led_sacn()
{
if(run_mode==0) //0 正常运行
{
if(main_road_time==0 || secondary_road_time==0)//当主干道或者次干道倒数到0，切换状态。
//这一段程序只有倒计时为0才执行一次，执行完一次等下一次倒计时为0才再执行一次
{
switch(state)//改变红绿灯的状态
{
case 0:
{
state=1;//下次切换到下一个模式
main_road_time=ns_green_cnt;//主干道绿灯通行时间
secondary_road_time=ns_green_cnt+yellow_cnt;
we_red = ON;
we_yellow = OFF;
we_green = OFF;
ns_red = OFF;
ns_yellow = OFF;
ns_green = ON;
ns_p_green= ON;
ns_p_red = OFF;
}break;
case 1:
{
state=2;
main_road_time = yellow_cnt;//主干道直行黄灯时间
we_red = ON;
we_yellow = OFF;
we_green = OFF;
ns_red = OFF;
ns_yellow = ON;
ns_green = OFF;
ns_p_green= OFF;
ns_p_red = ON;
}break;
case 2:
{
state=3;
main_road_time=we_green_cnt;
secondary_road_time =we_green_cnt+yellow_cnt;
we_red = OFF;
we_yellow = OFF;
we_green = ON;
ns_red = ON;
ns_yellow = OFF;
ns_green = OFF;
ns_p_green= OFF;
ns_p_red = ON;
}break;
case 3:
{
state=0;
main_road_time=yellow_cnt;
we_red = OFF;
we_yellow = ON;
we_green = OFF;
ns_red = ON;
ns_yellow = OFF;
ns_green = OFF;
ns_p_green= OFF;
ns_p_red = ON;
}break;
default:break;
}
}
seg_disp(main_road_time/10,0);//显示W0控制的数码管 时刻刷新
seg_disp(main_road_time%10,1);//显示W1控制的数码管
seg_disp(secondary_road_time/10,2);//显示W2控制的数码管
seg_disp(secondary_road_time%10,3);//显示W3控制的数码管
}else if(run_mode==1){//设置南北绿灯通行时间
seg_disp(ns_green_cnt/10,0);//显示W0控制的数码管
seg_disp(ns_green_cnt%10,1);//显示W1控制的数码管
ns_red = OFF;
ns_yellow = OFF;
ns_green = ON;
we_red = OFF;
we_yellow = OFF;
we_green = OFF;
ns_p_green= ON;
ns_p_red = OFF;
} else if(run_mode==2){//设置东西方向绿灯时间
seg_disp(we_green_cnt/10,2);//显示W2控制的数码管
seg_disp(we_green_cnt%10,3);//显示W3控制的数码管
ns_red = OFF;
ns_yellow = OFF;
ns_green = OFF;
we_red = OFF;
we_yellow = OFF;
we_green = ON;
ns_p_green= OFF;
ns_p_red = ON;
}else if(run_mode==3){
ns_red = OFF;
ns_yellow = OFF;
ns_green = OFF;
we_red = OFF;
we_yellow = OFF;
we_green = OFF;
ns_p_green= OFF;
ns_p_red = OFF;
}
}
void seg_disp(uchar number,uchar wei) //数码管动态显示程序 wei代表数码管W0 W1 W2 W3的位选
{
P0=0XFF;//清零，防止重影
W0=W1=W2=W3=1;
if(wei == 0){//显示第一位
W0=0;
P0=seg_du[number];
delay_ms(2);
W0=1;
}
if(wei == 1){//显示第二位
W1=0;
P0=seg_du[number];
delay_ms(2);
W1=1;
}
if(wei == 2){//显示第三位
W2=0;
P0=seg_du[number];
delay_ms(2);
W2=1;
}
if(wei == 3){//显示第四位
W3=0;
P0=seg_du[number];
delay_ms(2);
W3=1;
}
}
void delay_ms(ms) //演示函数，大概精度
{
uchar value=ms,i;
while(value--)
for(i=0;i<110;i++);
}
void Timer0() interrupt 1
{
TH0=0XBB;
TL0=0X00;
KeyScan();
if(++half_sec_flag>25){
half_sec_flag=0;
half_flag1s=1;
}
if(++one_sec_flag<50){
return;//提前结束函数
}
one_sec_flag=0;
if(run_mode==0){//不是正常运行时，不红绿灯数值不减一
flag1s=1;
}
}
程序讲解
主要的核心点是倒计时，主干道直行绿灯时间+黄灯时间=次干道红灯时间，
在次干道红灯的过程中，主干道完成了绿灯倒计时+黄灯倒计时两个步骤。
倒计时的产生
记住这个点就可以设计软件了。首先要有时间基础，倒计时从哪来呢？
一般两个来源：
1，延时
delay(1000ms);
通过死循环卡主软件的运行来达到延时效果，程序执行效率极低，不可取。
2，定时
通过定时器产生时基。软件设置50ms产生一次定时中断，在中断执行函数中做计数。
EA=1; //开总中断
TMOD|= 0X01;
TH0=0X4C;
TL0=0X00;//11.0592M晶振 50ms定时初值
ET0=1; //允许定时器1中断
TR0=1;//启动定时器0
20ms执行一次中断函数，通过one_sec_flag累加到50判断时间过去了一秒。设置一秒标志位flag1s置一。
void Timer0() interrupt 1
{
TH0=0XBB;
TL0=0X00;
KeyScan();
if(++half_sec_flag>25){
half_sec_flag=0;
half_flag1s=1;
}
if(++one_sec_flag<50){
return;//提前结束函数
}
one_sec_flag=0;
if(run_mode==0){//不是正常运行时，不红绿灯数值不减一
flag1s=1;
}
}
在主函数while循环里判断标志位，如果是1，则倒计时计数值减一，即完成了倒计时的软件设计思路
if(flag1s)//一秒执行一次
{
flag1s=0;
main_road_time--; //红绿灯倒计时时间减
secondary_road_time--;
if (state == 2){
ns_yellow =~ns_yellow;//黄灯闪烁
}else if(state == 0){
we_yellow=~we_yellow;//黄灯闪烁
}
}
红黄绿灯状态处理
分为三个主要状态
正常运行状态
交通灯状态实际上分为四个状态：
1.主干道绿灯通行，次干道红灯
2.主干道黄灯通行，次干道红灯
3.主干道红灯，次干道绿灯通行
4.主干道红灯，次干道黄灯通行
做一个状态机，设置四个状态，在四个状态的变化中，设置红绿黄灯的亮和灭实现基础交通灯运行逻辑
if(run_mode==0) //0 正常运行
{
if(main_road_time==0 || secondary_road_time==0)//当主干道或者次干道倒数到0，切换状态。
//这一段程序只有倒计时为0才执行一次，执行完一次等下一次倒计时为0才再执行一次
{
switch(state)//改变红绿灯的状态
{
case 0:
{
state=1;//下次切换到下一个模式
main_road_time=ns_green_cnt;//主干道绿灯通行时间
secondary_road_time=ns_green_cnt+yellow_cnt;
we_red = ON;
we_yellow = OFF;
we_green = OFF;
ns_red = OFF;
ns_yellow = OFF;
ns_green = ON;
ns_p_green= ON;
ns_p_red = OFF;
}break;
case 1:
{
state=2;
main_road_time = yellow_cnt;//主干道直行黄灯时间
we_red = ON;
we_yellow = OFF;
we_green = OFF;
ns_red = OFF;
ns_yellow = ON;
ns_green = OFF;
ns_p_green= OFF;
ns_p_red = ON;
}break;
case 2:
{
state=3;
main_road_time=we_green_cnt;
secondary_road_time =we_green_cnt+yellow_cnt;
we_red = OFF;
we_yellow = OFF;
we_green = ON;
ns_red = ON;
ns_yellow = OFF;
ns_green = OFF;
ns_p_green= OFF;
ns_p_red = ON;
}break;
case 3:
{
state=0;
main_road_time=yellow_cnt;
we_red = OFF;
we_yellow = ON;
we_green = OFF;
ns_red = ON;
ns_yellow = OFF;
ns_green = OFF;
ns_p_green= OFF;
ns_p_red = ON;
}break;
default:break;
}
}
seg_disp(main_road_time/10,0);//显示W0控制的数码管 时刻刷新
seg_disp(main_road_time%10,1);//显示W1控制的数码管
seg_disp(secondary_road_time/10,2);//显示W2控制的数码管
seg_disp(secondary_road_time%10,3);//显示W3控制的数码管
}
强制南北绿灯通行
else if(run_mode==1){//设置南北绿灯通行时间
seg_disp(ns_green_cnt/10,0);//显示W0控制的数码管
seg_disp(ns_green_cnt%10,1);//显示W1控制的数码管
ns_red = OFF;
ns_yellow = OFF;
ns_green = ON;
we_red = OFF;
we_yellow = OFF;
we_green = OFF;
ns_p_green= ON;
ns_p_red = OFF;
}
强制东西绿灯通行
else if(run_mode==2){//设置东西方向绿灯时间
seg_disp(we_green_cnt/10,2);//显示W2控制的数码管
seg_disp(we_green_cnt%10,3);//显示W3控制的数码管
ns_red = OFF;
ns_yellow = OFF;
ns_green = OFF;
we_red = OFF;
we_yellow = OFF;
we_green = ON;
ns_p_green= OFF;
ns_p_red = ON;
}
总开关关断
实际上就是把灯关掉，把显示关掉，倒计时数值归零
else if(run_mode==3){
ns_red = OFF;
ns_yellow = OFF;
ns_green = OFF;
we_red = OFF;
we_yellow = OFF;
we_green = OFF;
ns_p_green= OFF;
ns_p_red = OFF;
}
数码管倒计时处理
动态显示倒计时时间
void seg_disp(uchar number,uchar wei) //数码管动态显示程序 wei代表数码管W0 W1 W2 W3的位选
{
P0=0XFF;//清零，防止重影
W0=W1=W2=W3=1;
if(wei == 0){//显示第一位
W0=0;
P0=seg_du[number];
delay_ms(2);
W0=1;
}
if(wei == 1){//显示第二位
W1=0;
P0=seg_du[number];
delay_ms(2);
W1=1;
}
if(wei == 2){//显示第三位
W2=0;
P0=seg_du[number];
delay_ms(2);
W2=1;
}
if(wei == 3){//显示第四位
W3=0;
P0=seg_du[number];
delay_ms(2);
W3=1;
}
}
按键驱动
主要是做扫描，扫描后做相应的标志位，状态机处理
uchar keystr[]={1,1,1,1},backup[]={1,1,1,1};
void KeyScan() //键盘扫描
{
static uchar keybuf[4]={0XFF,0XFF,0XFF,0XFF};
uchar i;
keybuf[0]=(keybuf[0]<<1)|KEY1;
keybuf[1]=(keybuf[1]<<1)|KEY2;
keybuf[2]=(keybuf[2]<<1)|KEY3;
keybuf[3]=(keybuf[3]<<1)|KEY4;
for(i=0;i<4;i++)
{
if(keybuf[i]==0X00) keystr[i]=0;
else if(keybuf[i]==0XFF) keystr[i]=1;
}
}
void KeyAction(uchar key) //键盘执行
{
switch(key)
{
case 0:
if(run_mode==0){ //紧急
run_mode=1;//设置南北
}else if(run_mode==1){
run_mode=2;//设置东西
}else if(run_mode==2){
run_mode=0;
//重新开始运行
main_road_time=0;
secondary_road_time=0;
state=0;
}
break;
case 3: //紧急
if(run_mode==0){
run_mode=3;
}else if(run_mode==3){
run_mode=0;//正常
switch(state)//恢复进入紧急模式前的状态
{
case 1:
{
we_red = ON;
we_yellow = OFF;
we_green = OFF;
ns_red = OFF;
ns_yellow = OFF;
ns_green = ON;
ns_p_green= ON;
ns_p_red = OFF;
}break;
case 2:
{
we_red = OFF;
we_yellow = ON;
we_green = OFF;
ns_red = OFF;
ns_yellow = ON;
ns_green = OFF;
ns_p_green= OFF;
ns_p_red = OFF;
}break;
case 3:
{
we_red = OFF;
we_yellow = OFF;
we_green = ON;
ns_red = ON;
ns_yellow = OFF;
ns_green = OFF;
ns_p_green= OFF;
ns_p_red = OFF;
}break;
case 0:
{
we_red = OFF;
we_yellow = ON;
we_green = OFF;
ns_red = OFF;
ns_yellow = ON;
ns_green = OFF;
ns_p_green= OFF;
ns_p_red = OFF;
}break;
default:break;
}
}
break;
default:break;
}
}
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