模擬交通燈課程設(shè)計.doc

單片機微機原理及應(yīng)用 題 目：模擬交通燈的設(shè)計 專 業(yè)： 測控技術(shù)與儀器 班 級： 姓 名： 姓 名： 姓 名： 姓 名： 指導(dǎo)老師: 2015年1月10日目 錄1、設(shè)計任務(wù)32、模擬交通燈控制系統(tǒng)工作原理42.1 模擬交通燈控制系統(tǒng)的工作原理43、設(shè)計基本要求和步驟53.1 基本要求53.2 設(shè)計思路53.2 設(shè)計步驟54、硬件和軟件設(shè)計74.1 交通燈控制系統(tǒng)硬件框圖74.2 硬件電路圖94.3 程序流程圖105、心得體會136、附錄145.1 匯編語言源程序145.2 模擬交通燈仿真效果圖181、設(shè)計任務(wù)：模擬交通燈的設(shè)計1.1、模擬交通燈控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計本設(shè)計研究的是基于at89c51單片機的交通燈智能控制系統(tǒng)的設(shè)計原理及闡述。主控系統(tǒng)采用at89c51單片機作為控制器，控制通行倒計時及直行、行人的通行，占用端口少，耗電也最小。系統(tǒng)電源采用獨立的+5v穩(wěn)壓電源，有各種成熟電路可供選用，使此方案可靠穩(wěn)定。該設(shè)計精簡并優(yōu)化了電路。結(jié)合實際情況，顯示界面采用點陣led數(shù)碼管動態(tài)掃描的方法，滿足了倒計時的時間顯示輸出和狀態(tài)燈提示信息輸出的要求，減少系統(tǒng)的復(fù)雜度。2、交通燈控制系統(tǒng)工作原理 2.1、交通燈控制系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)運用單片機對交通燈控制系統(tǒng)實施控制，通過直接控制信號燈的狀態(tài)變化，指揮交通的具體運行，運用了led數(shù)碼管顯示倒計時以提醒行駛者，更添加了盲人提示音電路，方便視力障礙群體通行，更具人性化。在此基礎(chǔ)上，加入了特種車輛自動通行控制模塊和車流量檢測電路為系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，經(jīng)單片機進行具體處理，及時調(diào)整通行方向。由此，本設(shè)計系統(tǒng)以單片機為控制核心，構(gòu)成最小系統(tǒng)，根據(jù)特種車輛自動通行控制模塊、車輛檢測模塊和按鍵設(shè)置模塊等產(chǎn)生輸入，由信號燈狀態(tài)模塊，led倒計時模塊輸出。系統(tǒng)進入工作狀態(tài)，led數(shù)碼管實時顯示數(shù)據(jù)倒計時，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，在此過程中若有控制信號和實時車流量檢測信號，可對異常狀態(tài)進行實時控制，隨時調(diào)用中斷，達到修正通行時間滿足不同時間不同路況的需求。3、設(shè)計基本要求和步驟十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。交通信號燈控制方式很多。3.1 基本要求 模擬交通燈就是通過at89c51并接數(shù)碼管及發(fā)光二極管來模擬交通燈的變化規(guī)律。8個數(shù)碼管用來顯示秒值，東，西，南，北，各兩個。12個發(fā)光二極管，東，西，南，北，各三個，分別為紅，綠，黃，三種顏色。3.2 設(shè)計思路 本程序的設(shè)計思路是：首先南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，同時開始倒計時20s , 在7段數(shù)碼管上顯示時間。當(dāng)20s倒計時結(jié)束后，開始3s倒計時，并且南北方向綠燈開始閃爍，東西方向紅燈亮。當(dāng)3s倒計時結(jié)束后再開始2s倒計時，并且南北方向黃燈亮，東西方向還是紅燈亮。當(dāng)2s倒計時結(jié)束后開始20s的倒計時，此時是東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮。接下來就是東西方向綠燈閃爍3s，再東西方向黃燈閃爍2s，接著又開始循環(huán)。3.3 設(shè)計步驟1.利用proteus仿真軟件按下列要求繪制仿真實例 12個發(fā)光二極管，東，西，南，北，各三個，分別為紅，綠，黃，三種顏色。 用8個共陽極led數(shù)碼管的分別表示東、西、南、北四個方向路口的秒值。2.按照基本要求編制程序?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)功能。4、硬件和軟件設(shè)計4.1 交通燈控制系統(tǒng)硬件框圖該交通燈控制系統(tǒng)有以下幾個部分組成：單片機、驅(qū)示電路。 p1 p3at89c51 p2.1p2.3rstp2.4p2.6數(shù)碼管十位數(shù)碼管個位led顯示器南北方向led顯示器東西方向上電復(fù)位自動/手動鍵盤圖 1.2系統(tǒng)硬件組成總框圖 at89c51引腳at89c51單片機的主要工作特性：內(nèi)含4kb的flash存儲器，擦寫次數(shù)1000次；內(nèi)含28字節(jié)的ram；具有32根可編程i/o線；具有2個16位可編程定時器；具有6個中斷源、5個中斷矢量、2級優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)；具有1個全雙工的可編程串行通信接口；具有一個數(shù)據(jù)指針dptr;兩種低功耗工作模式，即空閑模式和掉電模式；具有可編程的3級程序鎖定定位；at89c51的工作電源電壓為5（10.2）v且典型值為5v,最高工作頻率為24mhz.at89c51各部分的組成：外部中斷txdrxdp0 p1 p2 p3擴展控制振蕩器和時鐘電路數(shù)據(jù)存儲器128字節(jié)程序存儲器14kbcpu兩個16位定時器計數(shù)器中斷控制總線擴展控制器并行可編程i/o口可編程串行口內(nèi)部總線4.2 硬件電路圖整體實驗連接電路如下圖所示： 圖1 整體實驗連接電路圖主程序 開 始4.3 程序流程圖 顯示下一個狀態(tài)秒值是否為0？秒值減1，并顯示時間，led是否到1s?設(shè)置定時，顯示初始化運行過程sn:綠燈(20)，ew:紅燈是否到1秒sn:黃燈亮，ew:紅燈count10？sn:黃燈滅，ew:紅燈是否到0秒nyynnew:綠燈(20)，sn:紅燈是否到3秒ew:黃燈亮，sn:紅燈count10？ew:黃燈滅，ew:紅燈是否到1秒yyynnnled顯 示區(qū) yled顯示程序ay獲取當(dāng)前通行剩余時間e/s/w/n狀態(tài)送p1口位選碼送p2口倒計時個/十位送p2口調(diào)用delay延時加1兩位顯示完？yn返回主程序5、心得體會通過這次交通燈的課程設(shè)計，使我們得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決現(xiàn)實問題的能力。使我們在單片機的基本原理、單片機應(yīng)用學(xué)習(xí)過程中，以及在常用編程設(shè)計思路技巧的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為一名合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。綜合課程設(shè)計讓我們把以前學(xué)習(xí)到的知識得到鞏固和進一步的提高認(rèn)識，對已有知識有了更深層次的理解和認(rèn)識。在此，由于自身能力有限，在課程設(shè)計中碰到了很多的問題，通過查閱相關(guān)書籍、資料以及交流得到解決。還有交通燈是我們生活中非常常見的一種東西，對于我們學(xué)以致用的這種能力得到了很好鍛煉，能夠為我們以后的工作于學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。由于我們的水平有限，設(shè)計中難免會有一些不合理的部分，系統(tǒng)的穩(wěn)定性還有待提高。6、附錄6.1 匯編語言源程序secondequ30hh_redbit p2.1;定義io端口h_green bit p2.2h_yellowbit p2.3l_red bit p2.4l_green bit p2.5l_yellowbit p2.6 org 0000hljmpmainorg0030hmain: mov tmod,#01h;設(shè)置定時器0,為方式1 mov th0,#3ch ;置定時器的初始值,定時50msmov tl0,#0b0hclr tf0 ;清定時器0溢出標(biāo)志setb tr0 ;啟動定時器start: clr amov p1,a ;首先關(guān)閉顯示mov p3,a;*;狀態(tài)1,東西方向綠燈亮,南北方向紅燈亮;*mov r2,#20 mov r3,#21mov second,#20 ;20秒初值lcall state1lcall count;*;狀態(tài)2,東西方向綠燈閃,南北方向紅燈亮;* mov r0,#01h;標(biāo)志位,南北方向綠燈閃 mov r2,#2mov r3,#4mov r4,#10mov second,#3 ;3秒初值lcalldisplay lcall state2lcall count1;*;狀態(tài)3,東西方向黃燈閃,南北方向紅燈亮;* mov r0,#02h ;標(biāo)志位,南北方向黃燈閃 mov r2,#2mov r3,#3mov r4,#10mov second,#2;2秒初值lcall state3lcall count1;*;狀態(tài)4,東西方向紅燈亮,南北方向綠燈亮;* mov r2,#20mov r3,#21mov second,#20;20秒初值lcall state4 lcallcount;*;狀態(tài)5,東西方向紅燈亮,南北方向綠燈閃;* mov r0,#03h;標(biāo)志位,東西方向綠燈閃 mov r2,#2mov r3,#4mov r4,#10mov second,#3;3秒初值 lcall state5lcall count1;*;狀態(tài)6,東西方向紅亮,南北方向黃燈閃;* mov r0,#04h;標(biāo)志位,東西方向黃燈閃 mov r2,#2mov r3,#3mov r4,#10mov second,#2;2秒初值 lcall state6lcall count1ljmp start;*;計時程序 ;*count: lcall displaywait1: jnb tf0,wait1;定時器50ms未到,則等待 clr tf0 ;定時器50ms到了,;清定時器0溢出標(biāo)志mov th0,#3chmov tl0,#0b0hlcall displaydjnz r2,wait1 ;是否到1秒mov r2,#20dec second ;到1秒則秒值減1djnz r3,wait1 ;20秒是否倒計時減完,未完則返回retcount1: lcall displaywait2:jnb tf0,wait2clr tf0mov th0,#3chmov tl0,#0b0hlcall displaydjnz r4,wait2 ;是否到500ms,未到則返回cjne r0,#01h,d1cpl l_green ;到了500ms,則閃南北方向綠燈d1:cjne r0,#02h,d2cpl l_yellow ;閃南北方向黃燈d2:cjne r0,#03h,d3cpl h_green;閃東西方向綠燈d3:cjne r0,#04h,d4cpl h_yellow ;閃東西方向黃燈d4:mov r4,#10djnz r2,wait2 ;是否到1秒mov r2,#2dec seconddjnz r3,wait2ret;*;led顯示狀態(tài);*state1:setb h_red;東西方向綠燈亮,南北方向紅燈亮 clr h_greenclr h_yellowclr l_redsetb l_greenclr l_yellowretstate2:clr h_green;東西方向綠燈閃，南北方向紅燈亮clr h_yellowclr l_redclr l_greenclr l_yellowretstate3:clr h_red;東西方向黃燈閃，南北方向紅燈亮clr h_yellowsetb h_redclr l_greensetb l_yellowretstate4:clr h_red;東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮 setb h_greenclr h_yellowsetb l_redclr l_greenclr l_yellowretstate5:clr h_red;東西方向紅燈亮，南北方向綠燈閃 setb h_greenclr h_yellow setb l_redclr l_greenclr l_yellowretstate6:clr h_red;東西方向紅燈亮，南北方向黃燈閃 clr h_greensetb h_yellowsetb l_redclr l_yellowret;*;顯示程序;*display:mov a,second mov b,#10div ab mov dptr,#ledmapmo