模擬交通燈課程設(shè)計(jì)

1、蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)題目：課程設(shè)計(jì)題目： 模擬交通燈模擬交通燈 學(xué)學(xué) 院：院：信 息 工 程 學(xué) 院 班班 級(jí)級(jí)：13 嵌入式技術(shù)與應(yīng)用 姓姓 名：名： 林墾 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 萬(wàn)振宇 摘要 在日常生活中，交通信號(hào)燈的使用，使交通得以有效管理，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提 高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。交通燈控制系統(tǒng)由 89C51 單片機(jī)、鍵盤、 LED 顯示、交通燈延時(shí)組成。系統(tǒng)除具有基本交通燈功能外，還具有時(shí)間設(shè)置、LED 信息 顯示功能，使交通實(shí)現(xiàn)有效控制。 本系統(tǒng)采用單片機(jī) AT89C51 為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器

2、，系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、 操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展性強(qiáng)。本設(shè)計(jì)就是采用單片機(jī)模擬十字路口交通燈的各種狀態(tài)顯示 以及倒計(jì)時(shí)時(shí)間。 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)由單片機(jī) I/O 口擴(kuò)展系統(tǒng)、交通燈狀態(tài)顯示系統(tǒng)、LED 數(shù)碼顯示系 統(tǒng)、緊急情況中斷系統(tǒng)、復(fù)位電路等幾大部分組成。系統(tǒng)除基本的交通燈功能外， 還具有倒計(jì)時(shí)、緊急情況處理等功能，較好的模擬實(shí)現(xiàn)了十字路口可能出現(xiàn)的狀況。 軟件上采用 89C51 編程，主要編寫了主程序，LED 數(shù)碼管顯示程序，中斷程序 延時(shí)程序等。經(jīng)過(guò)整機(jī)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了對(duì)十字路口交通燈的模擬。 近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制 檢測(cè)技術(shù)日益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用

3、系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為 一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件 結(jié)合，加以完善。 關(guān)鍵字：AT89C51 74LS164 LED 交通燈 程序 目錄目錄 一設(shè)計(jì)的緒論和意義一設(shè)計(jì)的緒論和意義 .1 1 二整體設(shè)計(jì)方案二整體設(shè)計(jì)方案 .1 1 2.1 設(shè)計(jì)思路 .1 1 2.2 總體設(shè)計(jì)框圖 .2 2 三硬件部分三硬件部分 .2 2 四軟件部分四軟件部分 .5 5 4.1 程序流程圖 .5 5 4.2 LED 紅綠燈顯示 .6 6 4.3 倒計(jì)時(shí)顯示 .6 6 4.4 急通車控制.6 6 五仿真實(shí)驗(yàn)五仿真實(shí)驗(yàn) .6 6 5.1 軟件調(diào)試 .6 6 5.2 硬件調(diào)

4、試 .7 7 5.3 系統(tǒng)功能調(diào)試 .7 7 致謝致謝 .7 7 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .8 8 附錄一附錄一 程序清單程序清單 .8 8 附錄二附錄二 器件電路圖器件電路圖 .1616 附錄三附錄三 模擬交通燈器件清單模擬交通燈器件清單.17.17 第一章設(shè)計(jì)的緒論和意義 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市現(xiàn)代化程度不斷提高，交通需求和交通量迅速增長(zhǎng)，城 市交通網(wǎng)絡(luò)中交通擁擠日益嚴(yán)重，道路運(yùn)輸所帶來(lái)的交通擁堵、交通事故和環(huán)境污 染等負(fù)面效應(yīng)也日益突出，逐步成為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中的全球性共同問(wèn)題。交通問(wèn) 題已經(jīng)日益成為世界性的問(wèn)題，城市交通事故、交通堵塞和交通污染問(wèn)題愈加突出。 為了解決車和路的矛盾，常用的有兩種

5、方法：一是控制需求，最直接的辦法就是限 制車輛的增加；二是增加供給，即大量修筑道路基礎(chǔ)設(shè)施的辦法，在資源、環(huán)境矛 盾越來(lái)越突出的今天，面對(duì)越來(lái)越擁擠的交通，有限的資源和財(cái)力以及環(huán)境的壓力， 也將受到限制。這就需要依靠除限制需求和提供道路設(shè)施之外的其他辦法來(lái)滿足日 益增長(zhǎng)的交通需求。在現(xiàn)有的道路交通條件下，實(shí)施交通控制和管理，充分發(fā)揮現(xiàn) 有道路的通行能力正是解決這一矛盾的途徑之一，大量事實(shí)已經(jīng)證明這種方法的有 效性。此設(shè)計(jì)就是訓(xùn)練正確的應(yīng)用單片機(jī)，培養(yǎng)解決工業(yè)控制，工業(yè)檢測(cè)等。 第二章整體設(shè)計(jì)方案 2.1 設(shè)計(jì)思路 利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)交通燈的控制，該任務(wù)分以下幾個(gè)方面： a 實(shí)現(xiàn)紅、綠、黃燈的循環(huán)控

6、制。要實(shí)現(xiàn)此功能需要表示三種不同顏色的 LED 燈分別接在 P1 個(gè)管腳，用軟件實(shí)現(xiàn)。 b 用數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)?？梢岳脛?dòng)態(tài)顯示或靜態(tài)顯示，串行并出或者并行并 出實(shí)現(xiàn)。 C 實(shí)現(xiàn)急通車。這需要人工實(shí)現(xiàn)，編程時(shí)利用到中斷才能帶到目的，只要有按 鈕按下，那么四個(gè)方向全部顯示紅燈，禁止以誒車輛通行。當(dāng)情況解除，讓時(shí)間回 到只能隔斷處繼續(xù)進(jìn)行。 2.2 總體設(shè)計(jì)框圖 見圖一： 交通燈循環(huán) 最小系統(tǒng) 倒計(jì)時(shí)顯示 強(qiáng)通車控制 圖一（總體設(shè)計(jì)框圖） 第三章.硬件部分 89C51 單片機(jī)的概述 （1） MCS-51 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 圖二為 89C51 單片機(jī)功能結(jié)構(gòu)框圖 89C51 芯片內(nèi)部集成了 CPU、

7、RAM、ROM 定時(shí)/計(jì)數(shù)器和 I/O 口等各功能部件，并 由內(nèi)部總線把這些部件連接在一起。 80C51 單片機(jī)內(nèi)部包含以下一些功能部件： a.一個(gè) 8 位 CPU; b.一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路； c.4KB ROM(80C51 有 4KB 掩膜 ROM,87C51 有 4KB EPROM,80C31 片內(nèi)無(wú) ROM)； d.128KBRAM； e.可尋址 64KB 的外 ROM 和外 RAM 控制電路； f.兩個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器； g.21 個(gè)特許功能寄存器； h.4 個(gè) 8 位并行 I/O 口，共 32 條可編程 I/O 端線； i.一個(gè)可編程全雙工串行口； j.5 個(gè)中斷源，可設(shè)

8、置成 2 個(gè)優(yōu)先級(jí)。 圖二（89C51 單片機(jī)功能結(jié)構(gòu)框圖) （2）MCS-51 系統(tǒng)的引腳說(shuō)明： MCS-51 系列單片機(jī)中的 8031、8051 及 8751 均采用 40Pin 封裝的雙列直接 DIP 結(jié)構(gòu)，圖二是它們的引腳配置，40 個(gè)引腳中，正電源和底線兩根，外置石英振蕩器 的時(shí)鐘線兩根，4 組 8 位共 32 個(gè) I/O 口，中斷口線與 P3 口線復(fù)用。 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST RXD/P3.0 TXD/P3.1 INT0/P3.2 INT1/P3.3 T0/P3.4 Y1/P3.5 WR/P3.6 RD/P3.7 X

9、TAL2 XTAL1 GND PDIP VCC P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 EA/VPP ALE/PROG PESN P2.7/A15 P2.6/A14 P2.5/A13 P2.4/A12 P2.3/A11 P2.2/A10 P2.1/A9 P2.0/A8 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 圖二

10、（89C51 引腳圖） 第四章第四章軟件部分軟件部分 4.1 程序流程圖 圖三. 交通燈程序流程圖 4.2 LED 紅綠燈顯示 如圖三所示，當(dāng) P1 端口輸出高電平，即 P1 各端口=1 時(shí)，根據(jù)發(fā)光二極管的單 向?qū)щ娦钥芍?，這是發(fā)光二極管熄滅；當(dāng) P1 個(gè)端口輸出低電平，即 P1 各端口=0 時(shí)， 發(fā)光二極管亮。我們可以使用 SETB 指令使 P1 各端口輸出高電平，使用 CLR 指令時(shí) P 各端口輸出低電平。至于循環(huán)需要軟件控制，程序見附錄。 4.3 倒計(jì)時(shí)顯示 此處采用 LED 靜態(tài)顯示方式，當(dāng)顯示器顯示某個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的段恒定的導(dǎo)通 或截止，直到顯示另個(gè)字符為止。89C51 的串行口

11、RXD 和 TXD 為一個(gè)全雙工串行通 信口，但工作在方式 0 下可作同步移位寄存器，其數(shù)據(jù)由 RXD 端串行輸出或輸入； 而同步移位時(shí)鐘由 TXD 端串行輸出，在同步時(shí)鐘的作用下，實(shí)現(xiàn)由串行到并行的數(shù) 據(jù)通信。在不需要使用串行通信的場(chǎng)合，利用串行口加外圍芯片 74LS164 就可構(gòu)成 一個(gè)或多個(gè)并行輸入輸出口，用于串并轉(zhuǎn)換或顯示器 LED 驅(qū)動(dòng)。此利用后者。 4.4 急通車控制 將一按鈕接到單片機(jī)外部中斷 0 端口。另一端接地，通過(guò)在程序里設(shè)置外部中 斷 0 為最高優(yōu)先級(jí)。當(dāng)檢測(cè)到有按鈕按下時(shí)，產(chǎn)生中斷，停止剛才的程序，轉(zhuǎn)向中 斷執(zhí)行。在此過(guò)程必須利用 PUSH、POP 指令保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，這樣當(dāng)

12、情況解除可以回到原 來(lái)的地方繼續(xù)執(zhí)行。 第五章第五章仿真實(shí)驗(yàn)仿真實(shí)驗(yàn) 5.1 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試主要是利用 proteus 仿真軟件完成電路的搭建，運(yùn)行以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的 錯(cuò)誤及時(shí)改正。 5.2 硬件調(diào)試 用單片機(jī)電路實(shí)驗(yàn)板按照設(shè)計(jì)的電路連接好設(shè)計(jì)所需的電路進(jìn)行模擬， 模擬成功，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期設(shè)計(jì)的模擬功能。 硬件調(diào)試主要是檢測(cè)硬件電路是否有短路、斷路、虛焊等。具體步驟及測(cè)試結(jié) 果如下： （1）檢查電源與地線是否全部連接上，用萬(wàn)用表對(duì)照電路原理圖測(cè)試各導(dǎo)線是 否完全連接，對(duì)未連接的進(jìn)行修復(fù)。 （2）參照原理圖，檢查各個(gè)器件之間的連接是否連接正確，是否存在虛焊，經(jīng) 測(cè)試，各連接不存在問(wèn)題。 （3）以上兩

13、項(xiàng)檢查并修復(fù)完后，給該硬件電路上電，電源指示燈點(diǎn)亮。 5.3 系統(tǒng)功能調(diào)試 通過(guò)軟件仿真顯示，系統(tǒng)基本能完成要求，由于設(shè)計(jì)思路出現(xiàn)問(wèn)題，鍵盤 沒有正確的做出來(lái)，沒有鍵盤電路，緊急情況也可以通過(guò)一個(gè)按鈕來(lái)采取相關(guān)的動(dòng) 作。 致謝 很感謝學(xué)校和老師給我們安排了這次課程設(shè)計(jì)，讓我真正感受到的是合作的重 要，許多時(shí)候都是組員的討論，老師的指導(dǎo)中的一句半句啟發(fā)了我，就出現(xiàn)的讓人 欣喜的結(jié)果；理論知識(shí)同樣很重要，有些問(wèn)題都是由于基礎(chǔ)知識(shí)掌握不好才出現(xiàn)的。 課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí) 踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展

14、 的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說(shuō) 得是無(wú)處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來(lái)說(shuō)掌握單片機(jī)的開發(fā)技術(shù)是十分重要 的。 參考文獻(xiàn) 1 葉挺秀.應(yīng)用電子學(xué).杭州：浙江大學(xué)出版社，1994 2 朱承高.電工及電子技術(shù)手冊(cè).北京：高等教育出版社，1990 3 周潤(rùn)景.PEOTEUS 在 MCS-51 sbit key2=P21; sbit key3=P22; sbit key4=P23; sbit key5=P24; unsigned char code table= 0 x3f,0 x0c,0 x76, 0 x5e,0 x4d,0 x5b, 0 x7b,0 x

15、0e,0 x7f,0 x5f; void delayms(unsigned int x); void display(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char a,unsigned char b); void keyscan(); unsigned char keycts,num1,num11,num22,ge1,shi1,ge2,shi2; char num60=60; void main() TMOD=0 x01; TH0=(65536-45872)/256; TL0=(65536-45872)%256; EA=1; ET0=1; TR0=

16、1; while(1) if(TR0=0) if(keycts=1) P0=0 xbe; else if(keycts=2) P0=0 xee; else if(keycts=3) P0=0 xbb; else if(keycts=4) P0=0 x3e; else P0=0 xb6; else if(num60-400) num11=num60-30; num22=num60-35; P0=0 xee; else if(num60-350) num11=num60-30; num22=num60-35; if(num10) num11=num60-30; num22=num60-30; P0

17、=0 x3e; else if(num60-100) num11=num60-5; num22=num60; P0=0 xbb; else if(num60-50) num11=num60-5; num22=num60; if(num10;i-) for(j=110;j0;j-); void T0_time()interrupt 1 TH0=(65536-45872)/256; TL0=(65536-45872)%256; num1+; if(num1=20) num1=0; num60-; if(num60=0) num60=60; void keyscan() if(key1=0) del

18、ayms(10); if(key1=0) while(!key1); TR0=TR0; keycts=1; if(key2=0) delayms(10); if(key2=0) while(!key2); TR0=TR0; keycts=2; if(key3=0) delayms(10); if(key3=0) while(!key3); TR0=TR0; keycts=3; if(key4=0) delayms(10); if(key4=0) while(!key4); TR0=TR0; keycts=4; if(key5=0) delayms(10); if(key5=0) while(!

19、key5); TR0=TR0; keycts=5; 附錄二 器件電路圖 SRG8 R C1/- & 1D 13 2 4 5 6 10 8 11 12 9 13 U2 74LS164 SRG8 R C1/- & 1D 13 2 4 5 6 10 8 11 12 9 13 U3 74LS164 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6