at89c51單片機(jī)-交通燈控制系統(tǒng)(含源碼及仿真圖)

單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)專周 08512 張勇 10號(hào)單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)專周報(bào)告題目交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)班級(jí)08512學(xué)號(hào) 10號(hào)姓名 張 勇指導(dǎo)老師 倪繼烈、姜文國完成時(shí)間 2010-12-31 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校計(jì)算機(jī)工程系第21頁目 錄一、項(xiàng)目名稱1二、選題背景12.1 課題背景12.2 交通燈的歷史1三、單片機(jī)簡(jiǎn)介23.1 單片機(jī)的發(fā)展歷程23.2 單片機(jī)的特點(diǎn)：33.3 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介4四、設(shè)計(jì)基本要求和步驟54.1 基本要求54.2 設(shè)計(jì)步驟6五、硬件和軟件設(shè)計(jì)65.1 硬件電路圖65.2 程序流程圖8主程序1運(yùn)行過程1LED顯示程序1T0中斷1INT0中斷15.3 P0、P1口顯示狀態(tài)編碼表125.4 程序源代碼125.5 程序運(yùn)行效果圖17六、心得體會(huì)19七、參考文獻(xiàn)20微機(jī)原理與接口技術(shù)專周報(bào)告一、項(xiàng)目名稱十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)二、選題背景2.1 課題背景由于我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展從而導(dǎo)致了汽車數(shù)量的猛增，大中型城市的城市交通，正面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，從而導(dǎo)致交通問題日益嚴(yán)重，其主要表現(xiàn)如下：交通事故頻發(fā)，對(duì)人類生命安全造成極大威脅；交通擁堵嚴(yán)重，導(dǎo)致出行時(shí)間增加，能源消耗加大；空氣污染和噪聲污染程度日益加深等。日常的交通堵塞成為人們司空見慣而又不得不忍受的問題，在這種背景下，結(jié)合我國城市道路交通的實(shí)際情況，開發(fā)出真正適合我們自身特點(diǎn)的智能信號(hào)燈控制系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前的主要任務(wù)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，利用單片機(jī)技術(shù)對(duì)交通燈進(jìn)行智能化管理，已成為目前廣泛采用的方法。2.2 交通燈的歷史1868年12月10日，信號(hào)燈家族的第一個(gè)成員就在倫敦議會(huì)大廈的廣場(chǎng)上誕生了，由當(dāng)時(shí)英國機(jī)械師德哈特設(shè)計(jì)、制造的燈柱高7米，身上掛著一盞紅、綠兩色的提燈-煤氣交通信號(hào)燈，這是城市街道的第一盞信號(hào)燈。1914年，在美國的克利夫蘭市才率先恢復(fù)了紅綠燈，不過，這時(shí)已是“電氣信號(hào)燈”。稍后又在紐約和芝加哥等城市，相繼重新出現(xiàn)了交通信號(hào)燈。隨著各種交通工具的發(fā)展和交通指揮的需要，第一盞名副其實(shí)的三色燈(紅、黃、綠三種標(biāo)志)于1918年誕生。它是三色圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號(hào)街的一座高塔上，由于它的誕生，使城市交通大為改善。中國最早的馬路紅綠燈，是于1928年出現(xiàn)在上海的英租界。三、單片機(jī)簡(jiǎn)介3.1 單片機(jī)的發(fā)展歷程單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。 在MCS-51系列單片機(jī)中，有兩個(gè)子系列：51子系列和52子系列。每個(gè)子系列有諾干中型號(hào)。51系列有8051、8751和8031三個(gè)型號(hào)，后來經(jīng)過改進(jìn)產(chǎn)生了80c51、87c51、80c31三個(gè)型號(hào)；52系列有5021、8752、8032三個(gè)型號(hào)，改進(jìn)后的型號(hào)是80c52/87c52、80c32。改進(jìn)后的型號(hào)更加省電。52系列比對(duì)應(yīng)的51系列增加了定時(shí)器T2并將內(nèi)部程序存貯器增加到8KB。Inter公司停止生產(chǎn)MCS-51系列單片機(jī)之后將生產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)讓給了許多其他公司，于是出現(xiàn)了許多與Mcs-51兼容的單片機(jī)?，F(xiàn)在生產(chǎn)mcs-51兼容單片機(jī)的公司對(duì)其進(jìn)行了不同程度的改進(jìn)和提高。我們現(xiàn)在使用比較的多的是AT89C51/AT89s51等。通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)經(jīng)過1、2、3、3代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引角的多功能化，以及低電壓底功耗3.2 單片機(jī)的特點(diǎn)：（1）性價(jià)比高，開發(fā)周期短，易于產(chǎn)品化，（2）集成度高，可靠性好，抗干擾性強(qiáng)，（3）功能完善，接口多樣，（4）低功耗、低電壓一般電源供電電壓在53V范圍內(nèi)單片機(jī)都能正常工作，供電的下限可達(dá)12V。（5）總線多樣，易于擴(kuò)展單片機(jī)外部的典型三總線結(jié)構(gòu),方便系統(tǒng)構(gòu)擴(kuò)展,構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。外部總線增加了I2C及SPI等串行總線方式, 可根據(jù)需要進(jìn)行并行或者串行擴(kuò)展。3.3 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。主要特性：與MCS-51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定1288位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路四、設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。交通信號(hào)燈控制方式很多。4.1 基本要求本系統(tǒng)需要采用MSC-51系列單片機(jī)AT89C51作為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)以下功能：1. 初始東西綠燈亮，南北紅燈亮，東西方向通車。2. 延時(shí)27s，東西路口綠燈熄滅，黃燈閃爍3次。3. 黃燈閃爍后，東西路口紅燈亮同時(shí)南北路口綠燈亮，南北方向開始通車。4. 延時(shí)27s，南北方向綠燈滅，黃燈閃爍3次，然后又切換成東西方向通車，如此重復(fù)。5. 當(dāng)發(fā)生交通意外(中斷產(chǎn)生)時(shí)，全部亮紅燈，進(jìn)行交通事故的處理。當(dāng)事故處理完畢（再次按中斷鍵），重新按上述方式工作。6. 當(dāng)南北路口的流量大時(shí)，可以增加南北路口亮綠燈的時(shí)間，當(dāng)東西路口的流量大時(shí)，可以增加?xùn)|西路口亮綠燈的時(shí)間，結(jié)束后調(diào)回正常狀態(tài)。4.2 設(shè)計(jì)步驟1.利用Proteus 7.5 SP3仿真軟件按下列要求繪制仿真實(shí)例 用4個(gè)共陽極LED數(shù)碼管的分別表示東、西、南、北四個(gè)方向路口，以數(shù)碼管的上、中、下3個(gè)橫段分別代表紅、黃、綠3盞燈 用P0、P1口分別輸出控制模擬交通燈的狀態(tài)顯示的數(shù)碼管和倒計(jì)時(shí)顯示數(shù)碼管的狀態(tài)碼 P31、P32、P34P37控制數(shù)碼管的位選 P20P24接收中斷信號(hào)并反饋給INT0接口進(jìn)行中斷處理2.按照基本要求編制程序?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)功能。五、硬件和軟件設(shè)計(jì)5.1 硬件電路圖硬件電路圖通過Proteus 7.5 SP3仿真之后如圖1所示，其中：按鈕K0連接P20端口實(shí)現(xiàn)紅燈全亮，處理交通意外按鈕K1連接P21端口實(shí)現(xiàn)南北方向亮燈時(shí)間+1s按鈕K2連接P22端口實(shí)現(xiàn)南北方向亮燈時(shí)間-1s按鈕K3連接P23端口實(shí)現(xiàn)東西方向亮燈時(shí)間+1s按鈕K4連接P24端口實(shí)現(xiàn)東西方向亮燈時(shí)間-1s整體實(shí)驗(yàn)連接電路如下圖所示： 圖1 整體連接電路圖5.2 程序流程圖主程序開始設(shè)置中斷工作方式、觸發(fā)方式、初始化是否有中斷運(yùn)行過程執(zhí)行中斷YN中斷結(jié)束，退出中斷，返回運(yùn)行過程SN:綠燈(27)，EW:紅燈是否到3秒SN:黃燈亮，EW:紅燈Count10？SN:黃燈滅，EW:紅燈是否到0秒NYYNNEW:綠燈(27)，SN:紅燈是否到3秒EW:黃燈亮，SN:紅燈Count99NSN1=99YSN_Red=0SN1-=1SN199NEW1=99YEW_Red=0EW1-=1EW120NEW1=20YINT0中斷獲取中斷信息5.3 P0、P1口顯示狀態(tài)編碼表P0編碼備注P07P06P05P04P03P02P01P00111111100FEH紅燈101111110BFH黃燈111101110F7H綠燈P1編碼備注P17P16P15P14P13P12P11P10111100000C0H0111110010F9H1101001000A4H2101100000B0H31001100199H41001001092H51000001082H611111000F8H71000000080H81001000090H95.4 程序源代碼#define uchar unsigned char#include/*變量、控制位定義*/uchar code table10=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90;/09段選碼uchar code table128=0xF7,0xFE,0xF7,0xFE,0xBF,0xFE,0xBF,0xFE,0xFF,0xFE,0xFF,0xFE,0xFE,0xF7,0xFE,0xF7,0xFE,0xBF,0xFE,0xBF,0xFE,0xFF,0xFE,0xFF,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE;/*各種狀態(tài)下紅綠燈段選碼,狀態(tài)(0-3):EW綠燈,SN紅燈;狀態(tài)(4-7):EW黃燈亮,SN紅燈;狀態(tài)(8-11):EW黃燈滅,SN紅燈;狀態(tài)(12-15):EW紅燈,SN綠燈;狀態(tài)(16-19):EW紅燈,SN黃燈亮;狀態(tài)(20-23):EW紅燈,SN黃燈滅;狀態(tài)(24-27):EWSN全紅燈*/uchar code tab4=0x1E,0x2D,0x4E,0x8D;/數(shù)碼管顯示位選碼uchar EW=30,SN=30,EW1=30,SN1=30;/初始化交通燈時(shí)間uchar count;/計(jì)時(shí)中斷次數(shù)uchari,j;/循環(huán)控制變量sbitBusy_Button=P20;/交通意外控制位sbitSN_Add=P21;/SN通行時(shí)間加按鈕sbitSN_Red=P22;/SN通行時(shí)間減按鈕sbit EW_Add=P23;/EW通行時(shí)間加按鈕sbit EW_Red=P24;/EW通行時(shí)間減按鈕char Time_EW;/EW方向計(jì)時(shí)charTime_SN;/SN方向計(jì)時(shí)/*延時(shí)子程序*/void Delay(uchar a)/循環(huán)a次uchar x;x=a;while(x-);/*數(shù)碼管顯示子程序*/void Display(uchar j)/j控制顯示table中連續(xù)位的起始點(diǎn)char h,l;if(j11)/根據(jù)狀態(tài)判定時(shí)間h=Time_EW/10;/EW通行時(shí)間十位l=Time_EW%10;/EW通行時(shí)間個(gè)位else if(j23)h=Time_SN/10;/SN通行時(shí)間十位l=Time_SN%10;/SN通行時(shí)間個(gè)位for(i=0;i99)SN1=99;if(SN_Red=0)/SN-1SN1-=1;if(SN199)EW1=99;if(EW_Red=0)/EW-1EW1-=1;if(EW13)/狀態(tài):EW綠燈,SN紅燈j=0;Display(j);/調(diào)用顯示函數(shù)while(Time_EW0)/狀態(tài)-3:EW黃燈閃爍if(count3)/狀態(tài):EW紅燈,SN綠燈j=12;Display(j);while(Time_SN0)/狀態(tài)-6:SN黃燈閃爍j=16;if(count10)/狀態(tài):SN黃燈亮Display(j);else/狀態(tài):SN黃燈滅j=20;Display(j);EW=EW1;/重置EW初始時(shí)間/*主程序*/main()TMOD=0x01;/定時(shí)器工作方式TH0=0x3C;/定時(shí)器初始化TL0=0xB0;IT0=1;/中斷觸發(fā)方式為下降沿觸發(fā)EA=1;/CPU開中斷ET0=1;/開定時(shí)中斷TR0=1;/啟動(dòng)定時(shí)EX0=1;/開外部INT0中斷while(1)Process();5.5 程序運(yùn)行效果圖圖2 正常狀態(tài)圖3 黃燈狀態(tài)圖4 緊急狀態(tài)圖5 延長(zhǎng)通行時(shí)間六、心得體會(huì)通過這次交通燈的課程設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決現(xiàn)實(shí)問題的能力。使我在單片機(jī)的基本原理、單片機(jī)應(yīng)用學(xué)習(xí)過程中，以及在常用編程設(shè)計(jì)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(jì)讓我把以前學(xué)習(xí)到的知識(shí)得到鞏固和進(jìn)一步的提高認(rèn)識(shí)，對(duì)已有知識(shí)有了更深層次的理解和認(rèn)識(shí)。在此，由于自身能力有限，在課程設(shè)計(jì)中碰到了很多的問題，我通過查閱相關(guān)書籍、資料以及和周圍同學(xué)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(duì)于我們學(xué)以致用的這種能力得到了很好鍛煉，能夠?yàn)槲覀円院蟮墓ぷ饔趯W(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。由于本人的水平有限，設(shè)計(jì)中難免會(huì)有一些不合理的部分，系統(tǒng)的穩(wěn)定性還有待提高。最后，對(duì)在這個(gè)專周幫助