基于C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的單片機(jī)控制交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)word格式

1、i目 錄摘要 1一、 設(shè)計(jì)目的 2二、 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 2三、 設(shè)計(jì)原理分析 2四、 硬件模塊及功能 31、個(gè)模塊功能 32、材料清單43、硬件圖 5五、 軟件模塊及功能 61、個(gè)模塊功能原理 62、程序清單63、程序流程圖 9六、 調(diào)試運(yùn)行 10ii1、程序編譯鏈接102、觀察模擬仿真11七、 心得體會(huì) 12參考文獻(xiàn) 12致謝 131摘 要：?jiǎn)纹⑿陀?jì)算機(jī)(單片機(jī))自問(wèn)世以來(lái),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(shì),在社會(huì)各領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù) 89c52 單片機(jī)的特點(diǎn)及交通燈在實(shí)際控制中的特點(diǎn)，本文提出一種利用單片機(jī)自動(dòng)控制交通燈及時(shí)間倒計(jì)時(shí)顯示的方法，將整個(gè)系統(tǒng)縮小在一

2、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(jì)過(guò)程包括硬件電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)兩大步驟。硬件電路其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)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(kāi)發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開(kāi)軟件，我們寫(xiě)的匯編語(yǔ)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(guò)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(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語(yǔ)言到逐漸使用高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，keil 軟件是

3、目前最流行開(kāi)發(fā) mcs-51 系列單片機(jī)的軟件，這從近年來(lái)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(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)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(jì)程序設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，必需同時(shí)考慮燈控制、時(shí)間顯示、緊急開(kāi)關(guān)等問(wèn)題，并且具有一定的 c 語(yǔ)言基礎(chǔ)和一定的思維能力及邏輯能力。本文對(duì)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(jì)時(shí) 60 秒，交通燈循環(huán)亮，另一種是故障或緊急狀態(tài)，即無(wú)論交通燈處于何種狀態(tài)只要按下緊急開(kāi)關(guān)，就立即打開(kāi)相應(yīng)的綠燈，另

4、一方向則亮紅燈，當(dāng)再按起開(kāi)關(guān)則反向，并從 60 秒倒計(jì)時(shí)，恢復(fù)正常狀態(tài)，分別用黃、紅、綠色燈的不同組合來(lái)表示。本系統(tǒng)采用單片機(jī)at89c52 為核心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器，模擬現(xiàn)實(shí)中的交通燈控制方法，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。關(guān)鍵詞：89c51 單片機(jī)；交通燈；自動(dòng)控制；時(shí)間顯示器；軟件；硬件；定時(shí)器；延時(shí)；外部中斷2一、設(shè)計(jì)目的1 1、通過(guò)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，熟練掌握 c 語(yǔ)言的編程方法，將理論聯(lián)系到實(shí)踐中去，提高我們的動(dòng)腦和動(dòng)手的能力。2 2、通過(guò)交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷的使用方法，和簡(jiǎn)單程序的編寫(xiě)，最終提高我們的邏輯抽象能力。二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求任務(wù)：任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)能夠控制十二

5、盞交通信號(hào)燈及顯示時(shí)間 60 秒倒計(jì)時(shí)的模擬系統(tǒng)要求：要求：利用單片機(jī)的定時(shí)器定時(shí)和中斷功能，令十字路口的紅綠燈交替點(diǎn)亮和熄滅，并用共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)間。三、設(shè)計(jì)原理分析紅 黃 綠綠 黃 紅綠 黃 紅紅 黃 綠1 1、根據(jù)實(shí)際交通燈的變化情況和規(guī)律。假設(shè)一個(gè)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(chē)，南北紅燈亮。過(guò)一段時(shí)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(chē)，東西紅燈亮。過(guò)一段時(shí)間后轉(zhuǎn)狀態(tài) 4，南北綠燈滅，閃幾個(gè)黃燈，東西還是為紅燈亮，一段時(shí)間后，又循環(huán)至狀態(tài) 1。列出交通信號(hào)燈的狀態(tài)表如下列出交通信號(hào)燈的狀態(tài)表如下：（其中，1

6、 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 10011000011002 200101000101033 31000011000014 40100010100012 2、對(duì)于交通信號(hào)燈來(lái)說(shuō)，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(hào)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(gè)引腳即可來(lái)控制 12 個(gè)信號(hào)燈。3 3、通過(guò)編寫(xiě)程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)光二極管的控制，來(lái)模擬交通信號(hào)燈的管理。每延時(shí)一段時(shí)間，燈的顯示情況都會(huì)按交通燈的顯示規(guī)律進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。4 4、通過(guò)延時(shí)時(shí)間送顯，可以在原有的交

7、通信號(hào)燈系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增添其倒計(jì)時(shí)間的顯示功能，實(shí)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(jí)管、定時(shí)器t0、外部中斷 0 和外部中斷 1、復(fù)位開(kāi)關(guān)1、個(gè)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(gè) 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(gè)端口相接，這樣只要 p1 口的某個(gè)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(guò)電阻與vcc 電源接通，此時(shí)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

8、路關(guān)系到一個(gè)系統(tǒng)能否可靠地工作，一般由電阻、電容和門(mén)電路組成。晶振電路：80c51 系列單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器，但要形成時(shí)鐘，外部需附加電路，引腳 xtal1 是為反相放大器和時(shí)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(gè) 12m 晶振和兩個(gè) 22pf 的無(wú)極性電容組成。數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)顯示電路：由于數(shù)碼管是四位一體的，所以必須采用動(dòng)態(tài)掃描方式，其基本原理是利用人眼的“視覺(jué)暫留”效應(yīng)。接口電路把所有顯示器的8 個(gè)筆端 ab 分別并聯(lián)在一起，本電路時(shí)接單片機(jī)的 p2 口。每一個(gè)顯示器的公共端 com 各自獨(dú)立地受 i/o 線(xiàn)控制，本電路采用的是單片機(jī)p

9、0.0、p0.1、p0.2、p0.3。cpu 向字段輸出口送出字型碼時(shí)，所有的顯示器都能接收到，再利用循環(huán)掃描的方式分時(shí)選通個(gè)顯示器的公共極，是各個(gè)顯示器輪流導(dǎo)通。當(dāng)掃描的速度達(dá)到一定程度時(shí)，人眼就分辨不出來(lái)了，認(rèn)為各個(gè)顯示器同時(shí)發(fā)光了。緊急開(kāi)關(guān)電路：緊急開(kāi)關(guān)電路很簡(jiǎn)單，只需要兩個(gè)開(kāi)關(guān)。為了便于中斷想象的產(chǎn)生，開(kāi)關(guān)一端接于 p3.2p3.3 口，因?yàn)槠渚哂兄袛嗟墓δ?，另一端接地就行。?dāng)按鍵按下時(shí)相應(yīng)的端口就會(huì)接受到低電平從而程序產(chǎn)生中斷。42、材料清單：stc89c52+40 腳底座1 個(gè)12mhz 晶振1 個(gè)四位共陽(yáng)極數(shù)碼管+14 腳底座1 個(gè)pnp(9012)4 個(gè)8x8 按鍵1 個(gè)led

10、 發(fā)光二極管12 個(gè)無(wú)極性電容 22pf2 個(gè)極性電容 10uf1 個(gè)4.7k 電阻4 個(gè)500 歐電阻6 個(gè)10k 電阻3 個(gè)自鎖按鍵2 個(gè)53、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(guò)定時(shí)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(dòng)態(tài)掃描原理：首先將共陽(yáng)極編碼送入 p2 口，同時(shí)打開(kāi) p0 口的第一個(gè)數(shù)碼管關(guān)閉其他數(shù)碼管，然后將下一個(gè)編碼送入 p2 口，同時(shí)打開(kāi) p0 口的第二個(gè)數(shù)碼管關(guān)閉其他數(shù)碼管，以此類(lèi)推。讓人的視覺(jué)產(chǎn)生誤差，這樣就看到了四位數(shù)碼管同時(shí)顯示并且不斷變化。定時(shí)器中斷：本程序采用定時(shí)/計(jì)數(shù)

11、器 0，定時(shí)時(shí)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(kāi)始到 57s 就將 0xf5 賦給 p1 口（南北點(diǎn)亮黃燈，東西依然紅燈） 。如果 shu 等于 1200 即過(guò)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(guò)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(guò)了兩分鐘，就將 0 xf3 賦給

12、 p1 口（點(diǎn)亮南北綠燈，東西紅燈） ，同時(shí)將 shu、xianshi 重新賦值并且進(jìn)入下一階段定時(shí)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(shí)器中斷 0 比外部中斷 2 優(yōu)先級(jí)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(jí)，這樣就可以達(dá)到緊急開(kāi)關(guān)的作用，當(dāng)按下緊急開(kāi)關(guān) 1 時(shí)，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(shí)在中斷程序中判斷 p3.2 口是否有低電平信號(hào)，如果有（將開(kāi)關(guān)按起）即將東西方向點(diǎn)亮綠燈 南北方向紅燈并且重新給shu、xianshi、aa、bb 賦值，使

13、得數(shù)碼管從 60 秒重新倒計(jì)時(shí)。緊急開(kāi)關(guān) 2 與其相似。2、程序清單：#include #define uint unsigned int #define uchar unsigned charsbit p32=p32;sbit p33=p33;uint shu;uchar xianshi,xianshi2;7uchar 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(diǎn)的共陽(yáng)極數(shù)碼管的段編碼 0-9void init()/初始化函數(shù)shu=0;xianshi=20;

14、aa=2;bb=0;p0=0 xff;p1=0;tmod=0 x01; /用定時(shí)器 0 方式 1ea=1; /打開(kāi)中斷et0=1;/打開(kāi)定時(shí)器 0 中斷tl0=15536/256;th0=15536%256;ex0=1;/外部中斷 0ex1=1;/外部中斷 1it0=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(jí)void delay(unsigned int i)/延時(shí)程序 unsigned int j;for(;i0;i-)for(j=0;j125;j+);void display(uchar a,uchar b,uchar c,u

15、char d)p2=tablea; /北十位p0=0 xfe;delay(2);p2=tableb; /北個(gè)位 p0=0 xfd;delay(2);p2=tablec; /西十位 p0=0 xfb;delay(2);p2=tabled; /西個(gè)位 p0=0 xf7;8delay(2);void main() init(); tr0=1;/啟動(dòng)定時(shí)器 0 p1=0 xff;p1=0 xf3;/點(diǎn)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=

16、(65536-50000)%256;shu+;if(shu%20=0) xianshi-;xianshi2-; aa=xianshi/10;bb=xianshi%10; if(shu=1140)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(guò) 3s 返回 shu=0;xianshi=60; p1=0 xf3;/點(diǎn)亮南北綠燈，東西紅燈9void inter0() interrupt 0 using 2 /南北方向綠燈p0=

17、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;void 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(yùn)行1、程序編譯鏈接程序完成后，確保無(wú)誤，然后進(jìn)行編譯鏈接。編譯鏈接無(wú)錯(cuò)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、p

18、2、p3 口打開(kāi)。程序正常運(yùn)行：利用模擬仿真，模擬緊急開(kāi)關(guān)作用，即在程序運(yùn)行，將 p3.2 和 p3.3 口變?yōu)榈碗娖?，觀察其現(xiàn)象。12七、心得體會(huì)在一個(gè)多月的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我不僅加深了對(duì)單片機(jī)理論的理解，將理論很好地應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去，而且我還學(xué)會(huì)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(huì)將理論很好地聯(lián)系實(shí)際，并不斷地去開(kāi)動(dòng)自己的大腦，從為人類(lèi)造福的意愿出發(fā)，做自己力所能及的，別人卻沒(méi)想到的事。使之不斷地戰(zhàn)勝別人，超越前人。同時(shí)，更重要的是，我在這一設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持不懈，不輕易言棄。設(shè)計(jì)過(guò)程，也好比是我們?nèi)祟?lèi)成長(zhǎng)的歷程，常有一些不如意，也許這就是在對(duì)我們提出了挑戰(zhàn)，勇敢過(guò)，也戰(zhàn)勝了，勝利的鐘聲也就一定會(huì)為我們而敲響。這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我遇到過(guò)許多次失敗的考驗(yàn)，就比如，自己對(duì)實(shí)際生活中的交通秩序的不了解給整個(gè)設(shè)計(jì)帶來(lái)的困擾，真想要就此罷休，然而，就在想要放棄的那一刻，我明白了，原來(lái)結(jié)果并不那么重要，我們更應(yīng)該注重的是這一整個(gè)過(guò)程。于是，我堅(jiān)持了下來(lái)。當(dāng)然最終，這個(gè)設(shè)計(jì)很成功，主要體現(xiàn)在，這一整個(gè)系統(tǒng)，參考多了多本資料書(shū)，程序由自己獨(dú)立完成，與用匯編語(yǔ)言制作的交通燈控制系統(tǒng)程序相比，簡(jiǎn)單易讀，結(jié)構(gòu)清楚，層次分明。但我深知單片機(jī)還有更深?yuàn)W的知識(shí)，我將繼續(xù)學(xué)習(xí)單片機(jī)及其編程語(yǔ)言，盡量去學(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言鍛煉思維能力。參考文獻(xiàn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用主編：張迎新