交通燈單片機(jī)交通燈課程設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告學(xué)院：物理電氣信息學(xué)院專業(yè)：電子信息工程姓名：楊鋒學(xué)號(hào)：12009243756指導(dǎo)教師：陳潮紅完成時(shí)間：2011-12-28目錄目錄 第一章 前言 1.1 ：傳統(tǒng)交通燈的介紹 1.2 基于單片機(jī)的智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義第二章 課程設(shè)計(jì)流程2.1 課程設(shè)計(jì)目的 2.2 通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)交通燈 第三章 硬件設(shè)計(jì)與介紹 3.1 8255 單片機(jī)簡(jiǎn)介3.2 8255 單片機(jī)的主要性能參數(shù)3.3 8255 芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介主要引腳功能 3.4 80c5i 單片機(jī)的簡(jiǎn)介與結(jié)構(gòu)3.5 課程設(shè)計(jì)的系統(tǒng)流程圖 第四章 課程設(shè)計(jì)的系統(tǒng)原程序 第五章 系統(tǒng)仿真圖 第六章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)及心得

2、體會(huì)致謝 第一章 前 言1.1 ：傳統(tǒng)交通燈的介紹在今天，紅綠燈安裝在各個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見(jiàn)和最有效的手段。但這一技術(shù)在19 世紀(jì)就已出現(xiàn)了。1858 年，在英國(guó)倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號(hào)燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號(hào)燈。 1868 年，英國(guó)機(jī)械工程師，納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會(huì)大廈前的廣場(chǎng)上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩燈以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止” ，綠色表示“注意” 。 1869 年 1 月 2 日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。1914 年，電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國(guó)。這種紅綠燈由紅綠黃

3、三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市 5 號(hào)大街的一座高塔上。紅燈亮，表示“停止” ，綠燈亮，表示“通行” 。而中國(guó)最早的馬路交通燈卻是誕生于1928 年的上海英租界。從最早的手牽皮帶到 20 世紀(jì) 50 年代的電氣控制，從采用計(jì)算機(jī)控制到現(xiàn)代化的電子定時(shí)監(jiān)控，交通信號(hào)燈在科學(xué)化、自動(dòng)化上不斷地更新、發(fā)展和完善。但是，隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的交通燈的缺陷也日益出現(xiàn)，其中設(shè)計(jì)過(guò)于死板，達(dá)不到道路的最大通行效率是最明顯的問(wèn)題，紅綠燈交替變換時(shí)間過(guò)于程式化。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們對(duì)各種交通車輛的需求量不斷增大，城市的交通擁護(hù)問(wèn)題日益嚴(yán)重，目前，大部分城市的十字路口的交通控制燈，通常的做法是：事

4、先經(jīng)過(guò)車輛流量的調(diào)查，利用傳統(tǒng)的方法設(shè)計(jì)好紅綠燈的延時(shí)，然而，實(shí)際上的車流量是不斷變化的，有的路口在不同的時(shí)間段車流量的大小甚至有很大的差異，所以說(shuō)，統(tǒng)計(jì)的方法已不能適應(yīng)迅速發(fā)展的交通現(xiàn)狀。1.2 基于單片機(jī)的智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義目前，國(guó)內(nèi)的交通燈一般設(shè)在十字路門，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈。加上一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示計(jì)時(shí)器來(lái)控制行車。對(duì)于一般情況下的安全行車，車輛分流尚能發(fā)揮作用，但根據(jù)實(shí)際行車過(guò)程中出現(xiàn)的情況，還存在 以下缺點(diǎn)： 1 兩車道的車輛輪流放行時(shí)間相同且固定， 在十字路口，經(jīng)常一個(gè)車道為主干道，車輛較多，放行時(shí)間應(yīng)該長(zhǎng)些；另一車道為副干道，車輛較少，放行時(shí)間應(yīng)該短些

5、。2 沒(méi)有考慮緊急車通過(guò)時(shí)，兩車道應(yīng)采取的措施，臂如，消防車執(zhí)行緊急任務(wù)通過(guò)時(shí)，兩車道的車都應(yīng)停止，讓緊急車通過(guò)。針對(duì)道路交通擁擠，交叉路口經(jīng)常出現(xiàn)擁堵的情況。利用單片機(jī)控制技術(shù)提出了軟件和硬件設(shè)計(jì)方案及兩點(diǎn)改進(jìn)措施： 1、根據(jù)各道路路口車流量的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)通行時(shí)間。2、考慮特殊車輛通行情況，設(shè)計(jì)緊急切換開(kāi)關(guān)。第二章 課程設(shè)計(jì)流程交通燈一般設(shè)在十字路門，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈。加上一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示計(jì)時(shí)器來(lái)控制行車。對(duì)于一般情況下的安全行車，車輛分流尚能發(fā)揮作用， 但根據(jù)實(shí)際行車過(guò)程中出現(xiàn)的情況， 還存在以下缺點(diǎn)： 1 兩車道的車輛輪流放行時(shí)間相同且固定， 在十字路口，經(jīng)常一個(gè)車

6、道為主干道，車輛較多，放行時(shí)間應(yīng)該長(zhǎng)些；另一車道為副干道，車輛較少，放行時(shí)間應(yīng)該短些。 2沒(méi)有考慮緊急車通過(guò)時(shí)，兩車道應(yīng)采取的措施，臂如，消防車執(zhí)行緊急任務(wù)通過(guò)時(shí)，兩車道的車都應(yīng)停止，讓緊急車通過(guò)。1.1 、課程設(shè)計(jì)目的1 鞏固單片機(jī)技術(shù)課程所學(xué)的有關(guān)知識(shí)。2 通過(guò)硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握用單片機(jī)組成應(yīng)用系統(tǒng)的方法，提高軟件設(shè)計(jì)能力。3 掌握單片機(jī)用于各種功能控制的方法。4 學(xué)會(huì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。1.2 通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)交通燈系統(tǒng)完成內(nèi)容如下：1南北方向：綠燈亮30s放行，黃燈亮4s警告，然后紅燈亮30s禁止。2東西方向：綠燈亮30s放行，黃燈亮4s警告，然后紅燈亮30s禁止。3 .南北方向紅

7、燈亮?xí)r，同時(shí)用 2位led進(jìn)行30s遞減時(shí)間顯示。4 .東西方向紅燈亮?xí)r，同時(shí)用 2位led進(jìn)行30s遞減時(shí)間顯示。5 .單片機(jī)程序設(shè)計(jì)、調(diào)試第三章硬件設(shè)計(jì)與介紹3.1.8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能a姐代制u。pa7-pa0雙向教墓思蛾wa蛆喝r c±f 4)4 i/opc7 -pc4教耍 法蚊 纓沖器rdawrasi手a三reset雷2組或r? c-prfc3-fc0bifi懸料e 組端口 b1）八a wfb?kfbo8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3.2. 特性（1） 一個(gè)并行輸入/輸出的lsi芯片，多功能的i/o器件，可作為cpu總 線與外圍的接口 .（2）具有24個(gè)可編程設(shè)置的i/o 口，

8、即3組8位的i/o 口為pa 口，pb 口和pc口 .它們又可分為兩組12位的i/o 口,a組包括a 口及c 口（高4位,pc4pc7）,b組包括b 口及c 口（低4位,pc0pc3）.a組可設(shè)置為基本的 i/o 口，閃控（strobe）的i/o閃控式，雙向i/o3種模式；b組只能設(shè)置為基本 i/o或閃控式i/o兩種模式，而這些操作模式完全由控制寄存器的控制字決 止.3.3. 引腳功能reset復(fù)位輸入線，當(dāng)該輸入端處于高電平時(shí)，所有內(nèi)部寄存器（包 括控制寄存器）均被清除，所有 i/o 口均被置成輸入方式。cs:芯片選擇信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí)，即/cs=0時(shí)，表示芯片被選中，允許82

9、55與cpu進(jìn)行通訊;/cs=1時(shí),8255無(wú)法與cpu故數(shù)據(jù)傳 輸.rd:讀信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí) 8255通過(guò)數(shù)據(jù)總線向 cpu發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息, 數(shù)據(jù)。wr寫入信號(hào)，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí),即/rd=0且/cs=0時(shí)，允許即cpu從8255讀取信息或，即/wr=0且/cs=0時(shí)，允許cpu將數(shù)據(jù)或控制字寫入 8255d0d7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線, 行輸入輸出指令時(shí)，通過(guò)它實(shí)現(xiàn) 也通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳送。pa0pa7:端口 a輸畫出 個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。的已8255與cpur據(jù)傳送的通道，當(dāng) cpu執(zhí)8位數(shù)據(jù)的讀/寫操作，控制字和狀態(tài)信息b2cs5a (dtp)top viewv

10、-8-m：數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器,回pa5pb0pb7:端口 輸入輸出緩沖器。pco- pc7:端口線，一個(gè)i/o i/o鎖存器,一個(gè)8位的jg wrc輸晶個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。卿膽的端口， 每個(gè)4位的端吊色線，一個(gè)8型陶址輸出鎖存器 c可以通過(guò)組伸方式設(shè)定而分成-個(gè)4位的戮加，分別與端口/緩沖器，一2個(gè)4位a和端口 b配合使用，可作為控制信號(hào)輸用球狀態(tài)信號(hào)輸入嗣3ha0,a1:地址選擇線,余險(xiǎn)擇8255的當(dāng) 當(dāng) 當(dāng) 當(dāng)a0=0,a1=0a0=0,a1=1a0=1,a1=0a0=1.a1=1時(shí),pa口一回?fù)駀ci ira時(shí),pb p 口血擇先擇時(shí),pc p口家時(shí)，控囂耦器被選擇.pb2匹機(jī)p

11、b 口 ,pc 口和控制寄存器.|vccpb7p06| p35| pb4pb33.4.80c51 單片機(jī)的簡(jiǎn)介與結(jié)構(gòu)有 4 個(gè) i/o 端口，每個(gè)端口都是8 位雙向口，共占 32 根引腳。每個(gè)端口都包括一個(gè)鎖存器（即專用寄存器p0p3）、一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。 通常把4個(gè)端口稱為p0p3。在無(wú)片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，這 4個(gè)端口的每一位都可以作為雙向通用 i/o 端口使用。在具有片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中， p2 口作為高 8 位地址線， p0 口分時(shí)作為低8 位地址線和雙向數(shù)據(jù)總線。1. p1 口80c51 單片機(jī)的 pl 口只有一種功能： 通用輸入/輸出接口。通用 i/o 接口有輸出、輸

12、入和端口操作三種工作方式。（ 1）輸出方式計(jì)算機(jī)執(zhí)行寫 p1 口的指令如 mov pl, #data 時(shí)， p1 口工作于輸出方式， 此時(shí)數(shù)據(jù) data 經(jīng)內(nèi)部總線送入鎖存器鎖存。如果某位的數(shù)據(jù)為1，該位鎖存器輸出端q = 1、= 0,使v1截止，從而在引腳p1.x上出現(xiàn)高電平。反之，如果數(shù)據(jù)為0,則q = 0、 = 1,使v1導(dǎo)通，p1.x上出現(xiàn)低電平。（ 2）輸入方式計(jì)算機(jī)執(zhí)行讀p1 口的指令如 mov a, p1 時(shí)， p1 口工作于輸入方式?？刂破靼l(fā)出的讀信號(hào)打開(kāi)三態(tài)門 1，引腳 p1.x 上的數(shù)據(jù)經(jīng)三態(tài)門 l 進(jìn)入芯片的內(nèi)部總線，并送到累加器acc ， 因此輸入時(shí)無(wú)鎖存功能。 在執(zhí)行

13、輸入操作時(shí)， 如果鎖存器原來(lái)寄存的數(shù)據(jù)q = 0 。那么由于= 1 ，將使 v1 導(dǎo)通，引腳被始終鉗位在低電平上，不可能輸入高電平。為此，在輸入前必須先用輸出指令置q = 1，使 v1截止。正因?yàn)槿绱耍?p1 口稱為準(zhǔn)雙向口。 單片機(jī)復(fù)位后， p1 各口線的狀態(tài)均為高電平，可直接用作輸入。52子系列單片機(jī)p1 口中的p1.0與p1.1具有第二功能，除了作為通用i/o接口 外，p1.0 （t2）還作為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)脈沖輸入端，p1.1還作為定 時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部控制輸入端（t2ex）0p1 口輸出時(shí)能驅(qū)動(dòng)4個(gè)lsttl負(fù)載。 p1 口內(nèi)部有上拉電阻，因此在輸入時(shí)，即使由集電極開(kāi)路電

14、路或漏極開(kāi)路電路驅(qū)動(dòng)，也無(wú)需外接上拉電阻。2. p2 口p2 口有兩種用途：通用 i/o 接口或高 8位地址總線。1）地址總線狀態(tài)計(jì)算機(jī)從片外rom 中取指令， 或者執(zhí)行訪問(wèn)片外ram 、 片外 rom 的指令時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)打向上邊， p2 口上出現(xiàn)程序計(jì)數(shù)器pc 的高 8 位地址或數(shù)據(jù)指針dptr的高8位地址（a8a15）,上述情況下，鎖存器內(nèi)容不受影響。當(dāng)取指或訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器結(jié)束后，模擬開(kāi)關(guān)打向下邊，使輸出驅(qū)動(dòng)器與鎖存器q 端相連，引腳上將恢復(fù)原來(lái)的數(shù)據(jù)。 一般地說(shuō)，如果系統(tǒng)擴(kuò)展了外部rom ，取指的操作將連續(xù)不斷， p2 口不斷送出高 8 位地址， 這時(shí) p2 口就不應(yīng)再作為通用 i/o

15、口使用。如果系統(tǒng)僅僅擴(kuò)展外部ram ，情況應(yīng)具體分析，當(dāng)片外ram 容量不超過(guò)256b 時(shí)，可以使用寄存器間接尋址方式的指令：movx a,rimovx ri,a由 p0 口送出 8 位地址尋址， p2 口引腳原有的數(shù)據(jù)在訪問(wèn)片外ram 期間不受影響，故 p2 口仍可用作通用 i/o 接口；當(dāng)片外ram 容量較大需要由 p2 口、 p0口送出 16位地址時(shí)， p2 口不再用作通用 i/o 接口；當(dāng)片外ram 的地址大于 8位而小于 16位時(shí)，可以通過(guò)軟件從p1、 p2、 p3 口中的某幾根口線送出高位地址，從而可保留 p2 的全部或部分口線作通用 i/o 接口用。2）通用i/o 接口狀態(tài)p2

16、口作準(zhǔn)雙向通用 i/o 接口使用時(shí)， 其功能與 p1 口相同， 工作方式、 負(fù)載能力 也相同。3. p3 口p3 口除了作為準(zhǔn)雙向通用 i/o 接口使用外，每一根線還具有第二種功能。p3 口用作 i/o 接口時(shí)，其功能與p1 口相同。 p3 口作為第二功能輸入操作時(shí)，其鎖存器 q 端必須為高電平，否則無(wú)法輸入或輸出第二功能信號(hào)。單片機(jī)復(fù)位時(shí)，鎖存器輸出端為高電平。 p3 口第二功能中的輸入信號(hào)rxd 、 、 、 t0 、t1 經(jīng)緩沖器 1 輸入，可直接進(jìn)入芯片內(nèi)部。4. p0 口p0 口有兩種功能； 地址 /數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用總線和通用i/o 接口。 p0 口輸出時(shí)能驅(qū)動(dòng)8個(gè)lsttl負(fù)載，即輸出電

17、流不小于 8004。5. 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等6. 在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用某些專用單片機(jī)設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進(jìn)行模塊化應(yīng)用，而不要求使用人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如音樂(lè)集成單片機(jī)，看似簡(jiǎn)單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機(jī)的原理），就需要復(fù)雜的類似于計(jì)算機(jī)的原理。如：音樂(lè)信號(hào)以數(shù)字的形式存于存儲(chǔ)器中（類似于rom ） ，由微控制器讀出，轉(zhuǎn)化為模擬音樂(lè)電信號(hào)（類似于聲卡） 。 在大型電路中，這種模塊化應(yīng)用極大地縮小了體積，簡(jiǎn)化了電路，降低了損壞、錯(cuò)誤率，也方便于更

18、換。7. 5課程設(shè)計(jì)的系統(tǒng)流程圖mwi-f=東醵睡，就孤取噩軸就叫覦旗,弱 輛繳匾獻(xiàn)堂匾刪 施空隔就覦晦刪第四章 交通燈系統(tǒng)原程序#include<reg51.h>/定義8255 b 口地址#include<absacc.h>#define b8255 xbyte0xff29#define c8255 xbyte0xff2a/定義8255 c 口地址#define ctrl8255 xbyte0xff2b/定義8255 控制字地址codeunsignedcharsag10=0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6

19、;/0123456789 段碼 (段碼排列：abcdefg dp)sbit clk=p3a1;sbit sdata=p3a0；data unsigned char c_data,b_data=0;unsigned char *b_port,*c_port;unsigned int intdata=65536-50000; 定時(shí)常數(shù)(按 100ms 計(jì)算 t=(65535-intdata)tcy , tcy=2us)unsigned char sec1=10;/1 秒計(jì)時(shí)初值(sec1= 10*100 ms)unsigned char sec2=5; /0.5 秒計(jì)時(shí)初值(sec2= 5*100

20、 ms )unsigned char sec=30; /25 秒計(jì)時(shí)初值(sec= 25*sec1 s)bit direct=0,direct1=0;extern void display(unsigned char d);void eastwest(void);void southnorth(void);void flash(void);void hc164_send(unsigned char displaysag);void display(unsigned char d);void main(void)unsigned char *ctrl;ctrl=& ctrl8255;c_

21、port=& c8255;b_port=& b8255;*ctrl=0x80;/置 8255 控制字， a 口輸出， b 口輸出， c 口輸出,工作方式0tmod=0x01;/定時(shí)器0 工作在定時(shí)方式th0=intdata/256; / 商 3c(intdata=c3b0)tl0=intdata%256; / 余數(shù) b0ie=0x82;/開(kāi)中斷(總中斷及t0中斷)eastwest();/初始化交通燈顯示display(sec); / 初始化計(jì)時(shí)顯示tr0=1;/啟動(dòng)定時(shí)while(1)if(sec2=0)/定時(shí)到0.5 秒sec2=5;flash();*b_port=b_dat

22、a;*c_port=c_data;if(sec1=0)/定時(shí)到1 秒sec1=10;sec=sec-1;/倒計(jì)時(shí)display(sec); /顯示計(jì)時(shí)if(direct1=0) /交通燈顯示eastwest();*b_port=b_data;*c_port=c_data;elsesouthnorth();*b_port=b_data;*c_port=c_data;if(sec=0)/ 變換方向1)sec=30+1; /置計(jì)時(shí)初值(由于顯示在倒 計(jì)時(shí)后，初值需加 direct=!direct;direct1=direct;/保證交通燈顯示與倒計(jì)時(shí)置數(shù)同步void eastwest(void)/東

23、西向顯示if(sec>5 )b_data=0x08;c_data=0x61;else if(sec<=2 && sec>=0)b_data=0x08;c_data=0xa2;void southnorth(void)/南北向顯示if(sec>5 ) b_data=0x03;c_data=0x0c;else if(sec<=2 && sec>=0)b_data=0x05;c_data=0x14;void flash(void) / 閃爍顯示if(sec<=5 && sec>2)if(!direct1)

24、 /交通燈顯示if(c_data & 0x41)=0x41)c_data&=0xbe; else c_data|=0x41;elseif(c_data & 0x08)=0x08)c_data&=0xf7;b_data&=0x0d;elsec_data|=0x08;b_data|=0x02;void display(unsigned char d) /顯示unsigned char i;unsigned int outdata2;outdata1=(d/10)%10; /取出高位(整形會(huì)將b/10 的小數(shù)位丟掉)outdata0=d%10;/取出低位 ;f

25、or(i=0;i<2;i+)switch(outdatai)case 0:hc164_send(sag0);break;case 1:hc164_send(sag1);break;case 2:hc164_send(sag2);break;case 3:hc164_send(sag3);break;case 4:hc164_send(sag4);break;case 5:hc164_send(sag5);break;case 6:hc164_send(sag6);break;case 7:hc164_send(sag7);break;case 8:hc164_send(sag8);break;case 9:hc164_send(sag9);break;void hc164_send(unsigned char displaysag)unsigned char i;for(i=0;i<8;i+)if(displaysag & 0x01)=0x01) / 判斷段碼最低位sdata=1; /輸出 1elsesdata=0;/輸出0clk=0;clk=1;/產(chǎn)生上升沿displaysag>>=1;/段碼右移1 位void int_0(void) interrupt 1 using 2/1