基于單片機(jī)控制的交通燈控制器

1、單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：基于單片機(jī)控制的交通燈控制器2009年 03月 03 日10交通燈控制器課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1.設(shè)計(jì)目的與要求設(shè)計(jì)出一個(gè)用于控制交通燈的控制器。準(zhǔn)確地理解有關(guān)要求，獨(dú)立完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要求所設(shè)計(jì)的電路具有以下功能：（1）顯示：東西和南北向各一組（紅、黃、綠）指示燈，按一般交通規(guī)則進(jìn)行循環(huán)順序開通和斷開。（2）方向分別具備“可急車強(qiáng)通控制”。2設(shè)計(jì)內(nèi)容 （1）畫出電路原理圖，正確使用邏輯關(guān)系；（2）確定元器件及元件參數(shù)；（3）進(jìn)行電路模擬仿真；（4）sch文件生成與打印輸出；3編寫設(shè)計(jì)報(bào)告 寫出設(shè)計(jì)的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會(huì)。4答辯在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成敘

2、述并回答問題。目 錄一 引言1二 總體設(shè)計(jì)方案12.1 設(shè)計(jì)思路12.1.1 紅綠燈端口個(gè)數(shù)12.1.2 通行時(shí)間設(shè)計(jì)12.1.3 數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì)12.2方案確立12.3 設(shè)計(jì)方框圖22.3.1 電路方框圖22.3.2 程序方框圖2三 設(shè)計(jì)原理分析33.1復(fù)位電路和震蕩電路的設(shè)計(jì)33.2 紅綠燈顯示電路的設(shè)計(jì)33.3 倒計(jì)時(shí)數(shù)碼顯示電路的設(shè)計(jì)43.4 強(qiáng)通電路的設(shè)計(jì)5四 結(jié)束語5參考文獻(xiàn)6附錄一：程序清單7附錄二：總電路圖10基于單片機(jī)控制的交通燈控制器摘要：本系統(tǒng)采用msc-51系列單片機(jī)來設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了各方向車輛、行人輪流通行的功能，此外還設(shè)置人性化倒計(jì)時(shí)顯示。同時(shí)還具有南北、東

3、西方向強(qiáng)制通行功能。各方向紅綠等由p1口控制，倒計(jì)時(shí)顯示數(shù)碼管由p2口控制，強(qiáng)通靠中斷來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)中用到74ls245和74ls47，用來驅(qū)動(dòng)led燈和數(shù)碼管顯示。本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展功能強(qiáng)、便于維護(hù)。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)、交通燈一 引言十字路口車輛穿梭，行人熙攘，如何才能使交通井然有序呢？靠的就是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，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。綠燈是通行信號(hào)，面對(duì)綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓正在路口內(nèi)直行的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號(hào)，面對(duì)紅

4、燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號(hào)，面對(duì)黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時(shí)可以進(jìn)入交叉路口。二 總體設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)思路2.1.1 紅綠燈端口個(gè)數(shù)十字路口共四個(gè)方向，其中東西方向與南北方向各自燈亮滅是一致的。所以，采用六位信號(hào)控制各方向紅、黃、綠燈即可。2.1.2 通行時(shí)間設(shè)計(jì)紅綠燈顯示時(shí)間：以南北向?yàn)槔媳狈较蚓G燈，東西方向紅燈，倒計(jì)時(shí)25s，到5s時(shí)，綠燈開始閃爍，閃爍時(shí)間2s。倒計(jì)時(shí)到3s時(shí)，南北向綠燈滅，黃燈亮。倒計(jì)時(shí)結(jié)束后，南北方向紅燈，東西方向綠燈，倒計(jì)時(shí)重新開始，如此循環(huán)運(yùn)行。2.1.3 數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì)為使倒計(jì)時(shí)顯示代碼更簡(jiǎn)潔

5、直觀，倒計(jì)時(shí)顯示采用靜態(tài)顯示，直接由i/o接口輸出給對(duì)應(yīng)數(shù)碼管。2.2方案確立紅綠燈、數(shù)碼管輸出采用并口輸出，在需要延時(shí)時(shí)cpu進(jìn)行空操作延時(shí)。各方向紅綠燈的亮滅用傳送指令給相應(yīng)端口賦值。數(shù)碼管顯示程序，采用每調(diào)用一秒延時(shí)程序，為數(shù)碼管對(duì)應(yīng)端口賦一次值的算法。南北向、東西向強(qiáng)通各使用一個(gè)中斷，當(dāng)其中一個(gè)中斷響應(yīng)后，cpu執(zhí)行對(duì)應(yīng)的中斷程序，使紅綠燈、數(shù)碼管按程序點(diǎn)亮，然后cpu進(jìn)行死循環(huán)。當(dāng)需要結(jié)束強(qiáng)通時(shí)，只需按下復(fù)位鍵，單片機(jī)即可從新工作。采用p1口低六位來控制東西方向和南北方向的紅、黃、綠燈。p2口低四位和高四位分別輸出倒計(jì)時(shí)的十位和個(gè)位bcd碼，經(jīng)過譯碼器輸出到數(shù)碼管。東西、南北方向強(qiáng)通

6、靠中斷來實(shí)現(xiàn)。2.3 設(shè)計(jì)方框圖2.3.1 電路方框圖單片機(jī)復(fù)位電路時(shí)鐘電路強(qiáng)通電路倒計(jì)時(shí)驅(qū)動(dòng)電路紅綠燈驅(qū)動(dòng)電路倒計(jì)時(shí)顯示電路紅綠燈顯示電路圖1 電路方框圖方框圖電路方框圖有單片機(jī)、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、強(qiáng)通電路、倒計(jì)時(shí)驅(qū)動(dòng)電路、倒計(jì)時(shí)顯示電路、紅綠燈驅(qū)動(dòng)電路、紅綠燈顯示電路構(gòu)成，其各部分的主控與被控關(guān)系如電路中箭頭所示。2.3.2 程序方框圖圖2 程序方框圖單片機(jī)上電后，從0000h開始執(zhí)行，程序直接跳往主程序。在主程序中，首先對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化，初始化包括開啟中斷服務(wù)，并打開中斷0、中斷1，以便按下強(qiáng)通按鈕后可以跳轉(zhuǎn)到中斷程序（中斷程序在后面做詳細(xì)介紹）。然后執(zhí)行程序主體，先為p1口賦值，使

7、南北方向綠燈，東西方向紅燈亮，再調(diào)用延時(shí)1子程序。延時(shí)1子程序采用循環(huán)與查表指令每隔一秒為p2口賦值一次，從而顯示出從25遞減的倒計(jì)時(shí)。當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)為5時(shí)，返回主程序并調(diào)用南北綠燈閃爍子程序，在本子程序中，先調(diào)用一次一秒鐘的閃爍子程序，再p2口賦值使倒計(jì)時(shí)顯示04，然后再調(diào)用一次一秒中的閃爍子程序，然后返回主程序。接著向p1口賦值，使南北方向黃燈，東西方向紅燈亮，再調(diào)用延時(shí)2子程序，每隔一秒為p2口賦值一次，以便顯示除由3到1的倒計(jì)時(shí)顯示。南北方向通行結(jié)束，為p1口賦值，使南北方向紅燈，東西方向綠燈，再調(diào)用延時(shí)1子程序。當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)為5使，返回主程序并調(diào)用東西綠燈閃爍子程序，返回主程序后，向p1口賦值

8、，使南北方向紅燈，東西方向黃燈，再調(diào)用延時(shí)2子程序。此時(shí)，程序主體執(zhí)行一遍，南北各通行25s，由跳轉(zhuǎn)指令使程序跳往程序主體開始地址，循環(huán)執(zhí)行程序主體。三 設(shè)計(jì)原理分析3.1復(fù)位電路和震蕩電路的設(shè)計(jì)圖3 復(fù)位電路和震蕩電路復(fù)位電路采用按鍵電平復(fù)位式復(fù)位電路。如復(fù)位電路所示，單片機(jī)正在工作時(shí)，當(dāng)按下reset鍵時(shí)，rst端相當(dāng)于接高電平，從而單片機(jī)即可復(fù)位。震蕩電路使用一個(gè)12m晶振和兩個(gè)30pf電容，配合片內(nèi)振蕩器產(chǎn)生12mhz片內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)，供單片機(jī)正常工作使用。 3.2 紅綠燈顯示電路的設(shè)計(jì)如圖4所示，紅綠燈顯示電路使用p1口低六位，通過一片74ls245驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行功率放大，然后送給對(duì)應(yīng)紅綠

9、燈，使其按照程序熄滅。74ls245的ab/ba端接高電平，表示數(shù)據(jù)由a端向b端輸送。發(fā)光管的公共端進(jìn)過一分壓二極管接到vcc，因此為低電平有效。在設(shè)計(jì)方案中提到，南向和北向，東向和西向的紅綠燈顯示一致，所以南向和北向，東向和西向的紅綠燈應(yīng)接到相同的i/o口，在本電路中，南向和北向，東向和西向的紅綠燈相串聯(lián)接如p1口。其中，p1.0、p1.1、p1.2輸出控制南北向紅燈、綠燈、黃燈；p1.3、p1.4、p1.5輸出控制東西向紅燈、綠燈、黃燈。圖4 紅綠燈顯示電路在程序中，若想南北綠燈，東西紅燈，只需mov p1,#35h即可，其中35h對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制為00110101（b），最高兩位無效，1、0

10、均可，這里最高兩位為0。在低六位中，1對(duì)應(yīng)的發(fā)光管熄滅，0對(duì)應(yīng)的發(fā)光管點(diǎn)亮。同理，其他燈的亮滅只需為p2口賦相對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制值即可。3.3 倒計(jì)時(shí)數(shù)碼顯示電路的設(shè)計(jì)圖6 倒計(jì)時(shí)數(shù)碼顯示電路數(shù)碼管顯示電路由p2口控制，其中高四位輸出十位bcd碼，低四位輸出個(gè)位bcd碼，然后輸出至74ls47芯片對(duì)應(yīng)的bcd碼輸入端口。經(jīng)74ls47譯碼后的ag7位數(shù)碼顯示信號(hào)直接輸入到數(shù)碼管ag各對(duì)應(yīng)端口。在此電路中，只需向p2口寫入所要顯示的bcd碼即可，不需對(duì)p2口所需顯示碼進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算。為使74ls47芯片能正常工作，其各使能端均接高電平。由于p2口高四位對(duì)應(yīng)十位數(shù)碼管譯碼器的bcd碼端，低四位對(duì)應(yīng)個(gè)位

11、數(shù)碼管譯碼器的bcd碼端。所以，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)顯示25 時(shí)，只需執(zhí)行mov p2,#25h即可。顯示其他數(shù)值與次一致，只需將對(duì)應(yīng)的值賦給p2口即可。編程中，將數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)對(duì)應(yīng)的p2口的編碼值定義成表格，在執(zhí)行倒計(jì)時(shí)顯示時(shí)，可以用循環(huán)指令配合查表指令顯示出倒計(jì)時(shí)的數(shù)值，提高程序的執(zhí)行效率，使程序更簡(jiǎn)潔，占用空間更小。3.4 強(qiáng)通電路的設(shè)計(jì)圖7 強(qiáng)通電路如圖所示，int0（南北強(qiáng)通），int1(東西強(qiáng)通)分別接一開關(guān)按鈕到地，當(dāng)按下其總某一開關(guān)時(shí)，向cpu發(fā)出中斷請(qǐng)求，cpu轉(zhuǎn)而執(zhí)行相對(duì)應(yīng)的中斷程序，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制通行。在強(qiáng)通結(jié)束后，只需按下reset鍵即可復(fù)位，單片機(jī)從新正常工作。南北中斷程序?yàn)椋簊et

12、b easetb ex0setb ex1；開啟中斷0和中斷1org 0003hmov p1,#35h；南北綠燈，東西紅燈mov p2,#22h；倒計(jì)時(shí)顯示88ajmp $reti東西方向強(qiáng)通子程序只需將入口地址改為0013h，mov p1,#35h改為mov p1,#2eh即可。 四 結(jié)束語該在這短短的時(shí)間內(nèi)，我收獲了很多的東西，這些都是我在學(xué)校里的課本上找不到的，現(xiàn)在我們已經(jīng)是大四了，馬上就要踏入社會(huì)，這些實(shí)踐性的東西對(duì)我們來說是至關(guān)重要的，它讓我們脫離了大一大二的稚氣，增加了對(duì)實(shí)際應(yīng)用有了更深入的了解。通過這三周的學(xué)習(xí)，我感覺有很大的收獲：首先，通過學(xué)習(xí)使自己對(duì)課本上的知識(shí)可以應(yīng)用于實(shí)際，

13、使的理論與實(shí)際相結(jié)合，加深自己對(duì)課本知識(shí)的更好理解，同時(shí)實(shí)習(xí)也段練了我個(gè)人的動(dòng)手能力，能夠充分利用圖書館去查閱資料，能夠很好的利用進(jìn)行搜索有用的資料，增加了許多課本以外的知識(shí)。能對(duì)protel 99se和proteus進(jìn)行比較熟練的操作，能達(dá)到學(xué)以致用?？傊m然實(shí)習(xí)的時(shí)間很短，但對(duì)我來說，收獲是很大的。我會(huì)更加珍惜我的學(xué)習(xí)，并且用實(shí)習(xí)的心得時(shí)時(shí)激勵(lì)自己。參考文獻(xiàn)1 李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù).m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20082 肖玲妮.印刷電路板設(shè)計(jì)教程.m.北京:清華大學(xué)出版社,20033 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).m.北京;高等教育出版社,20064 余小平等.電子系統(tǒng)設(shè)計(jì).m.

14、北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20075 邱關(guān)源.電路.m.北京:高等教育出版社,2006附錄一：程序清單org 0000h ljmp zhu；跳往主程序 org 0003h；南北強(qiáng)通子程序 mov p1,#35h；南北綠燈，東西紅燈 mov p2,#22h；強(qiáng)通時(shí)，倒計(jì)時(shí)顯示88 ajmp $ reti org 0013h；東西強(qiáng)通子程序 mov p1,#2eh；南北紅燈，東西綠燈 mov p2,#22h；強(qiáng)通時(shí)，倒計(jì)時(shí)顯示88 ajmp $ reti org 0030h；數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)對(duì)應(yīng)代碼從0030開始存放 db 58h,48h,98h,88h,18h,08h,31h,21h,0d1

15、h,0c1h db51h,41h,91h,81h,11h,01h,30h,20h,0d0h,0c0h；*主程序開始* org 0100hzhu: mov dptr,#0030h；給dptr賦值，為倒計(jì)時(shí)查表做準(zhǔn)備 setb ea setb ex0 setb ex1；開啟兩個(gè)中斷l(xiāng)oop: mov p1,#35h；南北綠燈，東西紅燈 lcall y1；延時(shí)25s，同時(shí)數(shù)碼管顯示子程序 lcall nbss；調(diào)用綠燈閃爍子程序 mov p1,#33h；南北黃燈，東西紅燈 lcall y2；延時(shí)3秒，同時(shí)數(shù)碼管顯示子程序 mov p1,#2eh；以下5行同理 lcall y1 lcall dxss

16、mov p1,#1eh lcall y2 ljmp loop；主程序結(jié)束，循環(huán)執(zhí)行；*延時(shí)25s，同時(shí)數(shù)碼管顯示子程序*y1: mov r5,#14h；綠燈時(shí)，延時(shí)到5s，知道該閃爍前結(jié)束的子程序 mov a,#00h；以下8行，采用循環(huán)指令，每隔一秒為數(shù)碼管賦值k1: mov r4,a movc a,a+dptr mov p2,a mov a,r4 lcall pl inc a djnz r5,k1 ret；返回主程序（調(diào)用執(zhí)行綠燈閃爍子程序）；*延時(shí)3秒，同時(shí)數(shù)碼管顯示子程序*y2: mov p2,#90h lcall pl mov p2,#80h lcall pl mov p2,#10h

17、 lcall pl ret；*南北方向綠燈閃爍子程序，共向下12行（不包括調(diào)用的bm三分之一秒延時(shí)）*nbss: mov p2,#50h lcall ss1 mov p2,#40h；閃爍一秒后，數(shù)碼管顯示04 lcall ss1 retss1: mov r7,#03h；每秒中閃爍3次s1: mov p1,#37h lcall bm mov p1,#35h lcall bm djnz r7,s1 ret；*東西方向綠燈閃爍子程序，與南北方向原理相同*dxss: mov p2,#50h lcall ss2 mov p2,#40h lcall ss2 retss2: mov r6,#03hs2: mov p1,#3eh lca