單片機(jī)課程設(shè)計(jì)十字路口的交通燈控制器設(shè)計(jì)

1、 十字路口的交通燈控制器設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)說明書專業(yè)班級： 12級電子信息科學(xué)與技術(shù)（4）班 姓 名： 趙德輝 高鋒 卜大帥 學(xué) 號： 080212170 080212175 080212137 指導(dǎo)教師： 劉娟 設(shè)計(jì)時(shí)間: 2014年6月10號 物理與電氣工程學(xué)院 2014 年 6 月 10日摘要本設(shè)計(jì)是針對交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，由單片機(jī)AT89C51（實(shí)物用AT89S52）、鍵盤、LED顯示、交通燈演示系統(tǒng)組成。單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)的各功能部件集成在一塊芯片中，構(gòu)成的一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。89C51單片機(jī)是MC-51中的子系列，是一種帶2k字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的高性能兼容型單片機(jī)，AT8

2、9C51是一個(gè)低功耗高性能的CMOS 8位單片機(jī)，40個(gè)引腳，片內(nèi)含4KB Flash ROM和128B RAM，它是一個(gè)全雙工的串行通行口，既可以用常規(guī)編程，又可以在線編程，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。AT89C為很多嵌入式控制器提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案本設(shè)計(jì)中的數(shù)碼管的選通采用的方法是動(dòng)態(tài)顯示，對每一位數(shù)碼分時(shí)輪流通電顯示，復(fù)位電路采用上電加按鈕電平復(fù)位，時(shí)鐘電路采用內(nèi)部時(shí)鐘產(chǎn)生方式。對特殊情況的處理采用中斷處理方式，在中斷處理程序中采用對管腳的狀態(tài)查詢掃描，已采取相應(yīng)情況的處理。目錄1 緒論11.1 系統(tǒng)概述3 1.2單片機(jī)系統(tǒng)31.3功能要求32 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

3、3 2.1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)32.1.1路口指示燈部分32.1.2顯示部分42.1.3元器件清單4 2.2系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)52.2.1交通燈控制系統(tǒng)流程圖及程序分析52.2.2路口指示燈部分62.2.3顯示部分63 仿真與調(diào)試及性能分析74 總結(jié) 附錄 :源程序清單85參考文獻(xiàn)13 1 緒論1.1 系統(tǒng)概述交通燈系統(tǒng)是由由單片機(jī)STC89C52、鍵盤、LED顯示、交通燈演示系統(tǒng)組成。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，具有一定的智能性；對優(yōu)化城市交通具有一定的意義。本設(shè)計(jì)將各任務(wù)進(jìn)行細(xì)分包裝，使各任務(wù)保持相對獨(dú)立；能有效改善程序結(jié)構(gòu)，便于模塊化處理，使程序的可讀性、可維護(hù)性和可移植性都得到進(jìn)

4、一步的提高。1.2 單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)又稱微控制器，其最基本的機(jī)構(gòu)是將CPU和計(jì)算機(jī)外圍功能單元，如存儲器，I/O口，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，中斷系統(tǒng)等集成在一個(gè)芯片上構(gòu)成的。目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，但以51系列單片機(jī)為主的8位單片機(jī)仍然占據(jù)著單片機(jī)的主導(dǎo)地位。1.3功能要求交通等系統(tǒng)的功能是假如東西道和南北道上均有車輛要求通過時(shí)，東西、南北道輪流放行。東西道放行20秒，南北道放行25秒，當(dāng)東西道放行時(shí)，則南北道不能通行，反之同理。當(dāng)有緊急事件時(shí)，可以按緊急按鈕，則東西，南北道都不能通行（除緊急車輛外）。同時(shí)本系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)對放行或停止時(shí)間調(diào)節(jié)。 2 系統(tǒng)總體方案 2.1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)

5、計(jì)2.1.1 路口指示燈部分采用紅黃綠三種顏色的發(fā)光二極管共12個(gè)分為4組代表路口的交通燈（電路圖中用兩組示意）.其中每兩組控制一個(gè)路口,具體時(shí)序如表1所示。 表1;交通燈時(shí)序東西綠20s東西黃5s東西紅30s 南北紅25s南北綠25s南北黃5s2.1.2顯示部分采用四位一體共陰數(shù)碼管,分別顯示南北和東西燈的剩余時(shí)間.片選部分和數(shù)碼段顯示部分,分別接單片機(jī)管腳的P2口和P0口,具體的共陰數(shù)碼管管腳分布位置如圖： 表2：共陽極數(shù)碼管字符表字符0123456789ABCDEF共陽極C0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H90H88H83HC6HA1H86H8EH2.1.3元器件清單表

6、3：元器件 器件名稱型號大小數(shù)量單片機(jī)STC89C521LED數(shù)碼管四聯(lián)共陰1發(fā)光二極管紅4黃4綠4開關(guān)按鍵式42.2系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)2.2.1 交通燈控制系統(tǒng)流程圖及程序分析開始初始化STC89C52東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮，延時(shí)南北方向剩余時(shí)間0S？東西方向紅燈亮，南北方向黃燈閃亮，延時(shí)南北方向剩余時(shí)間0S？東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，延時(shí)東西方向剩余時(shí)間0S？東西方向黃燈閃亮，南北方向紅燈亮，延時(shí)東西方向剩余時(shí)間0S？圖1主程序流程圖該交通信號燈控制系統(tǒng)的四種工作狀態(tài)如圖所示（南北方向的交通燈為例）（1）東西方向車道紅燈亮，南北方向車道綠燈亮。表示東西方向車道上的車輛禁止通行，南北

7、方向車道允許通行。綠燈亮足規(guī)定的時(shí)間隔時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)信號，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。（2）東西方向車道紅燈亮，南北方向車道黃燈閃亮。表示南北方向車道上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行，東西方向車道禁止通行。黃燈閃亮足規(guī)定時(shí)間間隔時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。（3）東西方向車道綠燈亮，南北方向車道紅燈亮。表示東西方向車道允許通行，南北方向車道上的車輛禁止通行，綠燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。（4）東西方向車道黃燈閃亮，南北方向車道紅燈亮。表示南北方向車道禁止通行，東西方向車道上位過限停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行。

8、黃燈閃亮足規(guī)定的時(shí)間間隔時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，系統(tǒng)又轉(zhuǎn)換到第（1）種工作狀態(tài)。2.2.2路口指示燈部分用P1端口作為輸出端口,用P1.0到P1.5端口分別控制東西和南北兩組燈的狀態(tài)低電平點(diǎn)亮,具體端口功能如下:P1.0控制東西紅燈的亮滅P1.1控制東西綠燈的亮滅P1.2控制東西黃燈的亮滅P1.3控制南北紅燈的亮滅P1.4控制南北綠燈的亮滅P1.5控制南北黃燈的亮滅具體的程序我們以點(diǎn)亮東西紅燈東南北綠燈為例: MOV P1, #0EEH其余部分根據(jù)硬件不同而修改#0EEH的值.2.2.3顯示部分四位一體共陽數(shù)碼管的片選部分由P2.0到P2.3提供,碼段部分由P0.0到P0.6控制.其中P2

9、.0控制東西剩余時(shí)間的十位數(shù)的顯示,P2.1控制東西剩余時(shí)間的個(gè)位數(shù)的顯示,P2.2控制南北剩余時(shí)間的十位數(shù)的顯示,P2.3控制南北剩余時(shí)間的個(gè)位數(shù)的顯示.低電平選中.P0.0到P0.7控制分別控制點(diǎn)亮數(shù)碼段的A段到H段,通過查共陰極數(shù)碼段碼表,將它們的數(shù)值送到P0口,與P2.0到P2.3口結(jié)合,可以顯示不同方向不同位數(shù)的各個(gè)數(shù)值.例如,顯示東西剩余時(shí)間的十位程序如下:MOV P2,#0FEH 選擇十位程序MOV P0,A向P0口送段碼的程序 3 仿真與調(diào)試（1）開始時(shí)東西方向車道紅燈亮(30S)，南北方向車道綠燈亮。表示東西方向車道上的車輛禁止通行，南北方向車道允許通行。綠燈亮足規(guī)定的時(shí)間隔

10、（25S）時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)信號，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。（2）東西方向車道紅燈亮，南北方向車道黃燈閃亮。表示南北方向車道上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行，東西方向車道禁止通行。黃燈閃亮足規(guī)定時(shí)間間隔(5S)時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。（3）東西方向車道綠燈亮(20S)，南北方向車道紅燈亮(25S)。表示東西方向車道允許通行，南北方向車道上的車輛禁止通行，綠燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。（4）東西方向車道黃燈閃亮(5S)，南北方向車道紅燈亮。表示南北方向車道禁止通行，東西方向車道上位過限停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼

11、續(xù)通行。黃燈閃亮足規(guī)定的時(shí)間間隔時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，系統(tǒng)又轉(zhuǎn)換到最開始的工作狀態(tài)。4 總結(jié)該交通燈控制系統(tǒng)是以單片機(jī)AT89C52芯片為核心部件，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量通過AT89C52芯片設(shè)置及控制紅、綠燈燃亮?xí)r間來進(jìn)行交通控制。通過為期兩周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)使我對單片機(jī)的工作原理有了更深刻的認(rèn)識，以及對單片機(jī)中的復(fù)位電路及晶振電路的運(yùn)用有了更深刻的理解。在設(shè)計(jì)程序之前，務(wù)必要對所用單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個(gè)系統(tǒng)的了解，知道該單片機(jī)片內(nèi)有哪些資源。設(shè)計(jì)程序采用什么編程語言并不是非常重要，關(guān)鍵要有一個(gè)清晰的思路和一個(gè)完整的軟件流程圖。在設(shè)計(jì)程序時(shí)，不能妄想一次就將整個(gè)程序設(shè)計(jì)好，設(shè)計(jì)的程序要

12、經(jīng)過反復(fù)修改，結(jié)合硬件不斷的調(diào)試。這樣才能讓設(shè)計(jì)出一個(gè)合格的程序。在寫程序的時(shí)候，要養(yǎng)成注釋程序的好習(xí)慣，一個(gè)程序的完美與否不僅僅是實(shí)現(xiàn)功能，而應(yīng)該讓人一看就能明白你的思想，這樣也為程序的移植，資料的保存和交流提供了方便。在設(shè)計(jì)程序過程中遇到問題是很正常的，但我們應(yīng)該將每次遇到的問題記錄下來，并分析清楚，以免下次再碰到同樣的問題。通過這次實(shí)驗(yàn)我知道了理論和時(shí)間之間還是有差距的，必須在不斷的印證和摸索下才可以完善好實(shí)驗(yàn)，并且使我深刻理解到單片機(jī)的價(jià)值：單片機(jī)的靈活性及其功能的強(qiáng)大性。調(diào)試過程中，我們出現(xiàn)了各種各樣的問題，但是在我們組長及其組員的不懈努力下，我們完成了此次實(shí)驗(yàn)。這是我們明白了合作的

13、重要性通過這次單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決全面系統(tǒng)問題的鍛煉的機(jī)會(huì)。使我在單片機(jī)的基本原理、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設(shè)計(jì)思路技巧（特別是匯編語言）的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后的學(xué)習(xí)和工作打下了扎實(shí)而有牢固的基礎(chǔ)。附錄源程序清單：ORG 0000HLJMP STARTSTART:D0: MOV P1,#63H ；狀態(tài)一南北紅東西綠 MOV R0,#21 ；南北綠20秒 MOV R1,#26 ；東西紅25秒 MOV R7,#1L0: LCALL DISPLAY0 ；顯示時(shí)間 D1: MOV P1,#65H ；狀態(tài)二南北綠東西綠 MOV R0,

14、#6 ；南北綠5秒 MOV R1,#6 ；東西綠5秒 MOV R7,#1L1: LCALL DISPLAY1 ；顯示時(shí)間D2: MOV P1,#36H ；狀態(tài)三南北綠東西紅 MOV R0,#31 ；東西30秒 MOV R1,#26 ；南北25秒 MOV R7,#1L2: LCALL DISPLAY2 ；顯示時(shí)間 D3: MOV P1,#56H ；狀態(tài)四東西綠南北綠 MOV R0,#6 ；東西綠5秒 MOV R1,#6 ；南北綠5秒 MOV R7,#1L3: LCALL DISPLAY3 ；顯示時(shí)間 LJMP START ；返回到START循環(huán)顯示 DISPLAY0:MOV DPTR,#LEDC

15、A； MOV A,R1 MOV B,#10 DIV AB MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0F7H ；第一個(gè)燈亮 MOV P0,A ；顯示R1高位 ACALL DELAY ；延時(shí) MOV A,B ；A，B交換 MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0FBH ；顯示第二個(gè)數(shù)碼管 MOV P0,A ；顯示R2地位 ACALL DELAY ；延時(shí) MOV A,R0 MOV B,#10 DIV AB MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0FDH ；顯示第三個(gè)數(shù)碼管 MOV P0,A ；顯示R0高位 ACALL DELAY ；延時(shí) MOV A,B MOVC A,A+DPTR M

16、OV P2,#0FEH ；顯示第四個(gè)數(shù)碼管 MOV P0,A ；顯示R0低位 ACALL DELAY ；延時(shí) DJNZ R7,DISPLAY0 DEC R0 ；R0減一 DEC R1 ；R1減一 CJNE R0,#0,L0 ；R0不為0跳轉(zhuǎn)到L0 RETDISPLAY1:MOV DPTR,#LEDCA MOV A,R1 MOV B,#10 DIV AB MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0F7H ；顯示第一個(gè)數(shù)碼管 MOV P0,A ；顯示R1高位 ACALL DELAY ；延時(shí) MOV A,B MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0FBH ；顯示第二個(gè)數(shù)碼管 MOV P0,

17、A ；顯示R1低位 ACALL DELAY ；延時(shí) MOV A,R0 MOV B,#10 DIV AB MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0FDH ；顯示第三個(gè)數(shù)碼管 MOV P0,A ；顯示R0高位 ACALL DELAY ；延時(shí) MOV A,B MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0FEH ；顯示第四個(gè)數(shù)碼管 MOV P0,A ；顯示R1低位 ACALL DELAY ；延時(shí) DJNZ R7,DISPLAY1 DEC R0 DEC R1 CJNE R0,#0,W1 ；R0不為0跳裝至W1（跳轉(zhuǎn)長度不夠需先跳轉(zhuǎn)至W1在跳轉(zhuǎn)至L1） RETI W1:LJMP L1 ；跳轉(zhuǎn)至L1

18、 RET DISPLAY2:MOV DPTR,#LEDCA MOV A,R1 MOV B,#10 DIV AB MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0F7H ；顯示第一個(gè)數(shù)碼管 MOV P0,A ；顯示R1高位 ACALL DELAY ；延時(shí) MOV A,B MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0FBH ；顯示第二個(gè)數(shù)碼管 MOV P0,A ；顯示R1低位 ACALL DELAY ；延時(shí) MOV A,R0 MOV B,#10 DIV AB MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0FDH ；顯示第三個(gè)數(shù)碼管 MOV P0,A ；顯示R0高位 ACALL DELAY ；延時(shí) MOV A,B MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0FEH ；顯示第四個(gè)數(shù)碼管 MOV P0,A ；顯示R0低位 ACALL DELAY ；延時(shí) DJNZ R7,DISPLAY2 DEC R0 DEC R1 CJNE R1,#0,W2 ；R0不為0跳轉(zhuǎn)至W2（跳轉(zhuǎn)長度不夠需先跳轉(zhuǎn)至W1在跳轉(zhuǎn)至L1） RETW2: LCALL L2 ；跳轉(zhuǎn)至L2 RETDISPLAY3:MOV DPTR,#LEDCA MOV A,R1 MOV B,#10 DIV AB