基于C語言實現(xiàn)的單片機(jī)控制交通燈畢業(yè)設(shè)計word格式

1、i 目 錄 摘要 1 一、 設(shè)計目的 2 二、 設(shè)計任務(wù)和要求 2 三、 設(shè)計原理分析 2 四、 硬件模塊及功能 3 1、個模塊功能 3 2、材料清 單4 3、硬件圖 5 五、 軟件模塊及功能 6 1、個模塊功能原理 6 2、程序清 單6 3、程序流程圖 9 六、 調(diào)試運行 10 ii 1、程序編譯鏈接10 2、觀察模擬仿真11 七、 心得體會 12 參考文獻(xiàn) 12 致謝 13 1 摘 要： 單片微型計算機(jī)(單片機(jī))自問世以來,因其小巧靈活、成本低、控制能力強(qiáng)、 易于產(chǎn)品化等優(yōu)勢,在社會各領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù) 89c52 單片機(jī)的特 點及交通燈在實際控制中的特點，本文提出一種利用單片機(jī)自

2、動控制交通燈及 時間倒計時顯示的方法，將整個系統(tǒng)縮小在一塊小小的單片機(jī)上，大大提高了 產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性和輕便性。設(shè)計過程包括硬件電路設(shè)計和程序設(shè)計兩大步驟。硬 件電路其結(jié)構(gòu)比較簡單，主要包括核心器件單片機(jī)、12 只二極管組成的模擬 交通燈、復(fù)位電路、振蕩電路、顯示數(shù)碼管模塊。單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件 外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)?cpu 可以執(zhí)行的機(jī)器碼 有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編 的方法了。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于 mcs-51 單片 機(jī)的匯編軟件有早期的 a51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯 編語

3、言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，keil 軟 件是目前最流行開發(fā) mcs-51 系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛 紛宣布全面支持 keil 即可看出。keil 提供了包括 c 編譯器、宏匯編、連接器、 庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開 發(fā)環(huán)境（uvision）將這些部份組合在一起。本文就用 keil 編程，相比硬件設(shè) 計程序設(shè)計較為復(fù)雜，必需同時考慮燈控制、時間顯示、緊急開關(guān)等問題，并 且具有一定的 c 語言基礎(chǔ)和一定的思維能力及邏輯能力。本文對十字路口狀態(tài) 預(yù)設(shè)為兩種，一種是正常狀態(tài)，即倒計時 60 秒，交通燈循環(huán)亮，另一

4、種是故 障或緊急狀態(tài)，即無論交通燈處于何種狀態(tài)只要按下緊急開關(guān)，就立即打開相 應(yīng)的綠燈，另一方向則亮紅燈，當(dāng)再按起開關(guān)則反向，并從 60 秒倒計時，恢 復(fù)正常狀態(tài)，分別用黃、紅、綠色燈的不同組合來表示。本系統(tǒng)采用單片機(jī) at89c52 為核心器件來設(shè)計交通燈控制器，模擬現(xiàn)實中的交通燈控制方法，具 有較強(qiáng)的實用性。 關(guān)鍵詞：89c51 單片機(jī)；交通燈；自動控制；時間顯示器；軟件；硬件； 定時器；延時；外部中斷 2 一、設(shè)計目的 1 1、通過單片機(jī)課程設(shè)計，熟練掌握 c 語言的編程方法，將理論聯(lián)系到實踐中 去，提高我們的動腦和動手的能力。 2 2、通過交通信號燈控制系統(tǒng)的設(shè)計，掌握定時/計數(shù)器、中

5、斷的使用方法，和 簡單程序的編寫，最終提高我們的邏輯抽象能力。 二、設(shè)計任務(wù)和要求 任務(wù)：任務(wù)：設(shè)計一個能夠控制十二盞交通信號燈及顯示時間 60 秒倒計時的模擬系 統(tǒng) 要求：要求：利用單片機(jī)的定時器定時和中斷功能，令十字路口的紅綠燈交替點亮和 熄滅，并用共陽極數(shù)碼管顯示倒計時間。 三、設(shè)計原理分析 紅 黃 綠 綠 黃 紅 綠 黃 紅 紅 黃 綠 1 1、根據(jù)實際交通燈的變化情況和規(guī)律。假設(shè)一個十字路口如上圖所以，為東 南西北走向。初始狀態(tài) 1 東西綠燈通車，南北紅燈亮。過一段時間后，轉(zhuǎn)狀態(tài) 2，東西綠燈滅，黃燈閃幾下，南北還是紅燈。再轉(zhuǎn)狀態(tài) 3，南北綠燈通車， 東西紅燈亮。過一段時間后轉(zhuǎn)狀態(tài)

6、4，南北綠燈滅，閃幾個黃燈，東西還是為 紅燈亮，一段時間后，又循環(huán)至狀態(tài) 1。 列出交通信號燈的狀態(tài)表如下列出交通信號燈的狀態(tài)表如下：（其中，1 代表燈亮，0 代表燈滅） 北北西西南南東東狀態(tài)狀態(tài) 綠 黃 紅綠 黃 紅綠 黃 紅綠 黃 紅 1 1001100001100 2 2001010001010 3 3 3100001100001 4 4010001010001 2 2、對于交通信號燈來說，應(yīng)該有東西南北共四組燈，但由于同一道上的兩組 的信號燈的顯示情況是相同的，所以只要用兩組就行了，因此，采用單片機(jī)內(nèi) 部的 i/o 口上的 p1 口中的 6 個引腳即可來控制 12 個信號燈。 3 3、

7、通過編寫程序，實現(xiàn)對發(fā)光二極管的控制，來模擬交通信號燈的管理。每 延時一段時間，燈的顯示情況都會按交通燈的顯示規(guī)律進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。 4 4、通過延時時間送顯，可以在原有的交通信號燈系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增添其倒計 時間的顯示功能，實現(xiàn)其功能的擴(kuò)展。 四、硬件模塊及功能 主要用到的硬件：主要用到的硬件：p1 口、p3 口、p2 口、led 數(shù)碼管、發(fā)光二級管、定時器 t0、 外部中斷 0 和外部中斷 1、復(fù)位開關(guān) 1、個模塊功能： 發(fā)光二極管電路：根據(jù)發(fā)光二極管的特性，將二極管的正極與電源相接 （+5v） ，其中與一個 500 歐姆的電阻串聯(lián)。而發(fā)光二極管的負(fù)極與單片機(jī)的 p1 的八個端口相接，這樣只要

8、p1 口的某個端口出現(xiàn)低電平，即二極管導(dǎo)通發(fā) 光。 復(fù)位電路：本電路采用的是按鍵電平復(fù)位，按復(fù)位鍵后復(fù)位端通過電阻與 vcc 電源接通，此時復(fù)位端由低電平變?yōu)榱烁唠娖?，從而達(dá)到復(fù)位的效果。復(fù) 位電路關(guān)系到一個系統(tǒng)能否可靠地工作，一般由電阻、電容和門電路組成。 晶振電路：80c51 系列單片機(jī)內(nèi)部有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩 器，但要形成時鐘，外部需附加電路，引腳 xtal1 是為反相放大器和時鐘發(fā)生 電路的輸入端，xatl2 為反相放大器的輸入端。本電路是由一個 12m 晶振和兩 個 22pf 的無極性電容組成。 數(shù)碼管驅(qū)動顯示電路：由于數(shù)碼管是四位一體的，所以必須采用動態(tài)掃描 方式，

9、其基本原理是利用人眼的“視覺暫留”效應(yīng)。接口電路把所有顯示器的 8 個筆端 ab 分別并聯(lián)在一起，本電路時接單片機(jī)的 p2 口。每一個顯示器的 公共端 com 各自獨立地受 i/o 線控制，本電路采用的是單片機(jī) p0.0、p0.1、p0.2、p0.3。cpu 向字段輸出口送出字型碼時，所有的顯示器都 能接收到，再利用循環(huán)掃描的方式分時選通個顯示器的公共極，是各個顯示器 輪流導(dǎo)通。當(dāng)掃描的速度達(dá)到一定程度時，人眼就分辨不出來了，認(rèn)為各個顯 示器同時發(fā)光了。 緊急開關(guān)電路：緊急開關(guān)電路很簡單，只需要兩個開關(guān)。為了便于中斷想 象的產(chǎn)生，開關(guān)一端接于 p3.2p3.3 口，因為其具有中斷的功能，另一端

10、接地 就行。當(dāng)按鍵按下時相應(yīng)的端口就會接受到低電平從而程序產(chǎn)生中斷。 4 2、材料清單： stc89c52+40 腳底座1 個 12mhz 晶振1 個 四位共陽極數(shù)碼管+14 腳底座1 個 pnp(9012) 4 個 8x8 按鍵1 個 led 發(fā)光二極管12 個 無極性電容 22pf2 個 極性電容 10uf1 個 4.7k 電阻4 個 500 歐電阻6 個 10k 電阻3 個 自鎖按鍵2 個 5 3、硬件圖 6 五、軟件模塊及功能 1、各模塊功能及原理 數(shù)碼管顯示：程序進(jìn)入主程序后在顯示程序中一直循環(huán)，通過定時器中斷改 變 aa、bb 的值，使得數(shù)碼管顯示不同的數(shù)字。顯示程序利用動態(tài)掃描原

11、理： 首先將共陽極編碼送入 p2 口，同時打開 p0 口的第一個數(shù)碼管關(guān)閉其他數(shù)碼 管，然后將下一個編碼送入 p2 口，同時打開 p0 口的第二個數(shù)碼管關(guān)閉其他 數(shù)碼管，以此類推。讓人的視覺產(chǎn)生誤差，這樣就看到了四位數(shù)碼管同時顯示 并且不斷變化。 定時器中斷：本程序采用定時/計數(shù)器 0，定時時間為 50ms，讓它 50ms 產(chǎn) 生一次中斷，進(jìn)入中斷后把（6000-5000）/256 賦給高八位，把（6000-5000）% 256 賦給底八位，然后 shu 加 1，判斷 shu 的情況：如果 shu 等于 1140 即從開 始到 57s 就將 0xf5 賦給 p1 口（南北點亮黃燈，東西依然紅燈

12、） 。如果 shu 等 于 1200 即過了 60s，將 0 xde 賦給 p1 口（南北亮紅燈東西綠燈） 。如果 shu 等 于 2340 即過了 60+57s，就將 0 xee 賦給 p1 口（東西亮黃燈，南北紅燈） 。如 果 shu 等于 2400 即過了兩分鐘，就將 0 xf3 賦給 p1 口（點亮南北綠燈，東西 紅燈） ，同時將 shu、xianshi 重新賦值并且進(jìn)入下一階段定時中斷。 外部中斷：本程序采用外部中斷 0 和外部中斷 1，即 p3.2 和 p3.3 口，由于 定時器中斷 0 比外部中斷 2 優(yōu)先級高，所以初始化程序中將 px1=1 設(shè)定外部中 斷 1 為高優(yōu)先級，這樣

13、就可以達(dá)到緊急開關(guān)的作用，當(dāng)按下緊急開關(guān) 1 時，即 p3.2 口由高電平變?yōu)榈碗娖?，程序立即進(jìn)入中斷程序，將東西方向變?yōu)榫G燈， 南北方向紅燈，同時在中斷程序中判斷 p3.2 口是否有低電平信號，如果有 （將開關(guān)按起）即將東西方向點亮綠燈 南北方向紅燈并且重新給 shu、xianshi、aa、bb 賦值，使得數(shù)碼管從 60 秒重新倒計時。緊急開關(guān) 2 與 其相似。 2、程序清單： #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit p32=p32; sbit p33=p33; uint shu; uchar x

14、ianshi,xianshi2; 7 uchar aa,bb; uchar code table9=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99, 0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90;/帶小數(shù)點的共陽極數(shù)碼管的段編碼 0-9 void init()/初始化函數(shù) shu=0; xianshi=20; aa=2; bb=0; p0=0 xff; p1=0; tmod=0 x01; /用定時器 0 方式 1 ea=1; /打開中斷 et0=1;/打開定時器 0 中斷 tl0=15536/256; th0=15536%256; ex0=1;/外部中斷 0 ex1=

15、1;/外部中斷 1 it0=0;/外部中斷 0 電平觸發(fā) it1=0;/外部中斷 1 電平觸發(fā) px1=1;/設(shè)定外部中斷 1 為高優(yōu)先級 void delay(unsigned int i)/延時程序 unsigned int j; for(;i0;i-) for(j=0;j125;j+) ; void display(uchar a,uchar b,uchar c,uchar d) p2=tablea; /北十位 p0=0 xfe; delay(2); p2=tableb; /北個位 p0=0 xfd; delay(2); p2=tablec; /西十位 p0=0 xfb; delay(2

16、); p2=tabled; /西個位 p0=0 xf7; 8 delay(2); void main() init(); tr0=1;/啟動定時器 0 p1=0 xff; p1=0 xf3;/點亮南北綠燈，東西紅燈 while(1) display(aa,bb,aa,bb); void timer0() interrupt 1 using 1 th0=(65536-50000)/256; tl0=(65536-50000)%256; shu+; if(shu%20=0) xianshi-; xianshi2-; aa=xianshi/10; bb=xianshi%10; if(shu=1140

17、) p1=0 xf5;/南北黃亮，東西依然紅燈 if(shu=1200) p1=0 xde;/南北亮紅燈，東西綠燈 xianshi=60; if(shu=2340) p1=0 xee;/東西亮黃燈，南北紅燈 if(shu=2400)/再過 3s 返回 shu=0; xianshi=60; p1=0 xf3;/點亮南北綠燈，東西紅燈 9 void inter0() interrupt 0 using 2 /南北方向綠燈 p0=0 xff; p1=0 xf3;/南北綠 東西紅 while(p32=0); p1=0 xde; xianshi=60; shu=1200; aa=6; bb=0; voi

18、d inter1() interrupt 2 using 3 /東西方向綠燈 p0=0 xff; p1=0 xde;/ 東西綠 南北紅 while(p33=0); p1=0 xf3; xianshi=60; shu=0; aa=6; bb=0; 3、程序流程圖 10 六、調(diào)試運行 1、程序編譯鏈接 程序完成后，確保無誤，然后進(jìn)行編譯鏈接。 編譯鏈接無錯并將程序生成.hex 文件圖： 2、觀察模擬仿真 利用模擬仿真觀察現(xiàn)象，將外圍設(shè)備中 p0、p1、p2、p3 口打開。程序正常運 行： 利用模擬仿真，模擬緊急開關(guān)作用，即在程序運行，將 p3.2 和 p3.3 口變?yōu)榈?電平，觀察其現(xiàn)象。 12 七、心得體會 在一個多月的單片機(jī)課程設(shè)計，我不僅加深了對單片機(jī)理論的理解，將 理論很好地應(yīng)用到實際當(dāng)中去，而且我還學(xué)會了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神， 從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。創(chuàng)新，是要我們學(xué)會將理論很好地聯(lián)系實際， 并不斷地去開動自己的大腦，從為人類造福的意愿出發(fā)，做自己力所能及的， 別人卻沒想到的事。使之不斷地戰(zhàn)勝別人，超越前人。同時，更重要的是，我 在這一設(shè)計過程中，學(xué)會了堅持不懈，不輕易言棄。設(shè)計過程，也好比是我們 人類成長的歷程，常有一些不如意，也許