單片機原理及應用課程設計基于STC89C52單片機的交通燈控制系統(tǒng)設計

1、單片機原理及應用課程設計 題 目 基于stc89c52單片機的 交通燈控制系統(tǒng)設計 學生姓名 學 號 2012115020343 學 院 計算機科學與技術學院 專 業(yè) 通信工程 指導教師 二一五 年 六月 十七 日基于stc89c52單片機的交通燈控制系統(tǒng)陳國盛1. 項目概述隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，私家車、公家車的增加，無疑會給我國道路交通系統(tǒng)帶來沉重的壓力，很多大城市都不同程度的受到交通堵塞問題的困擾。下面以stc89c52單片機為核心，設計出以人性化、智能化為目的的交通信號燈控制系統(tǒng)。2. 項目意義用stc89c52單片機控制一個交通信號燈系統(tǒng)，晶振采用12mhz。設a車道與b車道交叉組成

2、十字路口，a是主道，b是支道。設計要求如下：（1） 用發(fā)光二極管模擬交通信號燈，用按鍵開關模擬車輛檢測信號。（2） 正常情況下，a、b兩車道輪流放行，a車道放行9s，其中3s用于警告；b車道放行6s,其中3s用于警告。（3） 在交通繁忙時，交通信號燈控制系統(tǒng)應有手控開關，可人為的改變信號燈的狀態(tài)，以緩解交通擁擠狀況。在b車道放行期間，若a車道有車而b車道無車，按下開關k1使a車道放行5s；在a車道放行期間，若b車道有車而a車道無車，按下開關k2是b車道放行5s。（4） 有緊急車輛通過時，按下k3使a、b車道均為紅燈，禁行5s。3 系統(tǒng)設計交通控制系統(tǒng)主要控制a、b兩車道的交通，以stc89c5

3、2單片機為核心芯片，通過控制三色led的亮滅來控制各車道的通行；另外通過3個按鍵來模擬各車道有無車輛的情況和有緊急車輛的情況。根據(jù)要求，制定總體設計思想如下：（1） 正常情況下運行主程序，采用0.5s延時子程序的反復調(diào)用來實現(xiàn)各種定時時間。（2） 一車道有車，而另一車道無車時，采用外部中斷1執(zhí)行中斷服務程序，并設置該中斷為低優(yōu)先級中斷。（3） 有緊急車輛通過時，采用外部中斷0執(zhí)行中斷服務程序，并設置該中斷為高優(yōu)先級中斷，實現(xiàn)二級中斷嵌套。3.1 框圖設計基于stc89c52單片機的交通信號燈控制系統(tǒng)由電源電路、單片機主控電路、按鍵控制電路和道路顯示電路幾部分組成。3.2 關鍵技術(1) 單片機

4、最小系統(tǒng)工作原理及設計（晶振電路和復位電路）(2) 按鍵電路工作原理及設計(3) 驅(qū)動電路74ls07的特性及使用(4) led的特性及使用(5) stc89c52單片機引腳(6) 單片機匯編語言及程序設計4 硬件設計用12只led模擬交通信號燈，以stc89c52單片機的p1口控制這12只發(fā)光二極管，由于單片機帶負載能力有限，因此，在p1口與發(fā)光二極管之間用74ls07作驅(qū)動電路，p1口輸出0時，信號燈亮；輸出1時，信號燈滅。在正常情況和交通繁忙時，a、b兩車道的6只信號燈的控制狀態(tài)有5種形式，即p1口控制功能及相應控制碼如表1-2所示。分別以按鍵k1、k2模擬a、b道的車輛檢測信號，開關k

5、1按下時，a車道放行；開關k2按下時，b車道放行；開關k1和k2的控制信號經(jīng)異或取反后，產(chǎn)生中斷請求信號（0有效），通過外部中斷1向cpu發(fā)出中斷請求；因此產(chǎn)生外部中斷1中斷的條件應是：int1=k1k2。采用中斷加查詢擴展法，可以判斷出要求放行的是a車道（k1）還是b車道（k2）。以按鍵k0模擬緊急車輛通過開關，當k0為高電平時屬正常情況，當k0為低電平時，屬緊急車道通過的情況，直接將k0信號接至int0(p3.2)腳即可實現(xiàn)外部中斷0中斷。交通信號燈與控制狀態(tài)對應關系控制狀態(tài)p1口控制碼p1.7p1.6p1.5p1.4p1.3p1.2p1.1p1.0未用未用b道綠燈b道黃燈b道紅燈a道綠燈

6、a道黃燈a道紅燈a道放行，b道禁止f3h11110011a道警告，b道禁止f5h11110101a道禁止，b道放行deh11011110a道禁止，b道警告eeh11101110a道禁止，b道禁止f6h11110110綜上所述，可設計出基于stc89c52單片機控制交通信號燈模擬信號燈控制系統(tǒng)的電路圖如圖所示。4.1 元器件清單基于stc89c52單片機的交通信號控制系統(tǒng)元件清單如下表所示：元件名稱型號數(shù)量/個用途單片機stc89c521控制核心晶振12mhz1晶振電路電容30pf2晶振電路電解電容10f/10v1復位電路電阻10k1復位電路驅(qū)動器74ls071led驅(qū)動發(fā)光二極管led12黃、

7、紅、綠燈集成塊74ls041按鍵電路集成塊74ls861按鍵電路電阻4.7k2按鍵電路按鍵4按鍵電路電阻30012led限流電源+5v/0.5a1提供+5v4.2 電路原理圖4.3 電路仿真圖5 軟件設計主程序采用查詢方式定時，由r2寄存器確定調(diào)用0.5s延時子程序的次數(shù)，從而獲取交通燈的各種時間。子程序采用定時器1方式1查詢式定時，定時器定時50ms，r3寄存器確定50ms循環(huán)10次，從而獲取0.5s的延時保護時間。有車車道放行的中斷服務程序首先要保護現(xiàn)場，因需要用到延時子程序和p1口，故需要保護的寄存器有r3、p1、th1和tl1，保護現(xiàn)場時還需要關中斷，以防止高優(yōu)先級中斷（緊急車輛通過所

8、產(chǎn)生的中斷）出現(xiàn)導致程序混亂。開中斷，由軟件查詢p3.0和p3.1口，判別哪一車道有車。待交通燈信號出現(xiàn)后，保持5s的延時，然后關中斷，恢復現(xiàn)場，再開中斷，返回主程序。緊急車輛出現(xiàn)時的中斷服務程序也需保護現(xiàn)場，但無須關中斷（因其為高優(yōu)先級中斷），然后執(zhí)行相應的服務，待交通燈信號出現(xiàn)出現(xiàn)后延時5s，確保緊急車輛通過交叉路口，然后，恢復現(xiàn)場，返回主程序。5.1 程序流程圖開始初始化a綠燈、b紅燈延時9sa綠燈閃爍2.5sa黃燈、b紅燈b黃燈、a紅燈b綠燈閃爍2.5s延時6sa紅燈、b綠燈延時2s延時2s主程序中斷響應關中斷保護現(xiàn)場開中斷a道有車嗎？a綠燈、b紅燈b道有車嗎？a紅燈、b綠燈延時5s關

9、中斷恢復現(xiàn)場開中斷返回nyy有車車道放行時的中斷服務程序（int1）緊急情況時的中斷服務程序（int0）中斷響應保護現(xiàn)場a紅燈、b綠燈延時5s恢復現(xiàn)場返回5.2 程序清單 org 0000h ljmp main ；轉(zhuǎn)向主程序 org 0003h ljmp intt0 ；轉(zhuǎn)向緊急車輛中斷服務程序 org 0013h ljmp intt1 ；轉(zhuǎn)向有車車道中斷服務程序 org 0200hmain: mov sp,#30h setb px0 ；置外部中斷0為高優(yōu)先級中斷 mov tcon,#00h ；置外部中斷0、1為電平觸發(fā) mov tmod,#10h ；置定時器1為方式1 mov ie,#85h

10、；開cpu中斷，開外中斷0、1中斷 loop: mov p1,#0f3h ；a道綠燈放行，b道紅燈禁止 mov r1,#18 ；置0.5s循環(huán)次數(shù)（0.5x18=9s）dip1: acall delay ；調(diào)用0.5s延時子程序 djnz r1,dip1 ；9s不到繼續(xù)循環(huán) mov r1,#05 ；置a綠燈閃爍循環(huán)次數(shù)wan1: cpl p1.2 ；a綠燈閃爍 acall delay djnz r1,wan1 ；閃爍次數(shù)未到，繼續(xù)循環(huán) mov p1,#0f5h ；a黃燈警告，b紅燈禁止 mov r1,#04h ；置0.5s循環(huán)次數(shù)（0.5x4=2s）yl1: acall delay djnz

11、r1,yl1 ；2s未到繼續(xù)循環(huán) mov p1,#0deh ；a紅燈，b綠燈 mov r1,#12 ；置0.5s循環(huán)次數(shù)（0.5x12=6s）dip2: acall delay djnz r1,dip2 ；6s未到繼續(xù)循環(huán) mov r1,#05hwan2: cpl p1.5 ；b綠燈閃爍 acall delay djnz r1,wan2 mov p1,#0eeh ；a紅燈，b黃燈 mov r1,#04hyl2: acall delay djnz r1,yl2 ajmp loop ；循環(huán)執(zhí)行主程序intt0: push p1 ；p1口數(shù)據(jù)壓棧保護 push th1 ；th1壓棧保護 push t

12、l1 ；tl1壓棧保護 mov p1,#0f6h ；a、b道均為紅燈 mov r2,#10 ；置0.5s循環(huán)初值（5s）dey0: acall delay djnz r2,dey0 ；5s未到繼續(xù)循環(huán) pop tl1 ；彈?；謴同F(xiàn)場 pop th1 pop p1 reti ；返回主程序intt1: clr ea ；關中斷 push p1 ；壓棧保護現(xiàn)場 push th1 push tl1 setb ea ；開中斷 jb p3.0,bop ；a道無車轉(zhuǎn)向b道 mov p1,#0f3h ；a道綠燈，b道紅燈 sjmp del1 ；轉(zhuǎn)向5s延時bop: jb p3.1,exit ；b道無車推出中斷

13、mov p1,#0deh ；a紅燈，b綠燈del1: mov r5,#10 ；置0.5s循環(huán)初值（5s）next: acall delay djnz r5,next ；5s未到繼續(xù)循環(huán)exit: clr ea pop tl1 ；彈?；謴同F(xiàn)場 pop th1 pop p1 setb ea retidelay: mov r3,#0ah ；0.5s子程序（50msx10=0.5s） mov th1,#3ch ；置50ms初值x=3cb0h mov tl1,#0b0h setb tr1 ；啟動t1lp1: jbc tf1,lp2 ；查詢計數(shù)溢出 sjmp lp1lp2: mov th1,#3ch ；置

14、50ms初值x=3cb0h mov tl1,#0b0h djnz r3,lp1 ret end6 系統(tǒng)仿真及調(diào)試單片機系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是不能分開的，許多硬件錯誤是在軟件調(diào)試過程中被發(fā)現(xiàn)糾正的。但是通常是先排除明顯的硬件故障以后，再和軟件結(jié)合起來調(diào)試以進一步排除故障?？梢娪布恼{(diào)試是基礎，如果硬件調(diào)試不通過，軟件設計則無從做起。硬件的調(diào)試主要是把電路各種參數(shù)調(diào)整到符合設計要求。先排除硬件電路故障，包括設計性錯誤和工藝性故障。一般原則是先靜態(tài)后動態(tài)。經(jīng)過兩周的努力工作，終于完成了自己的單片機課程設計。雖說忙碌了點，但我覺得這樣的生活充實且有成就感，當然，也獲益匪淺。在焊接過程中，我學會應先

15、合理的布局，并認真檢查每個元器件，確保無誤后再焊接。還有，不能急于求成，要焊接一個模塊，檢查一個模塊，免得整個版子焊完后再在一大堆線中檢查，這樣不僅效率低且耗時。自然，我也學會如何去發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的一些方法。至于軟件設計與調(diào)試，我覺得它主要考驗你的思維邏輯能力及你對指令的熟悉程度?？梢哉f再整個軟件設計過程中，我不僅學會了延時的兩種方法，即軟件延時和硬件延時，還掌握數(shù)碼管的兩種顯示方式（即動態(tài)顯示與靜態(tài)顯示）及其如何選擇。當然，通過幾次反復調(diào)試過程，使得我對匯編指令有了更深刻的理解。在整個課程設計過程我還掌握了一下幾點：（1）掌握了電子系統(tǒng)設計的流程，熟悉了各種硬件電路以及軟件編程方法。（2）理解了最單片機的各部分組成及特性。（3）熟練使用了各種計算機輔助設計工具完成設計，充分掌握了這些工具的使用。（4）學會了利用keil uvision2對匯編語言進行編譯過程.更進一步加深了對proteus軟件的學習。通過本次的課程設計，充分意識到自己所學的東西還是非常有限的，不過通過設計，還是學到了一些書本上沒有學到的東西，為自己以后的學習起了很大的幫助。就