用5單片機控制交通燈匯編語言編寫

1、基于51單片機的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計摘要：在日常生活中，交通信號燈的使用，市交通得以有效管理，對于疏導交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。交通燈控制系統(tǒng)由80C51單片機、鍵盤、LED顯示、交通燈延時組成。系統(tǒng)除具有基本交通燈功能外，還具有時間設(shè)置、LED信息顯示功能，市交通實現(xiàn)有效控制。關(guān)鍵詞：交通燈，單片機，自動控制一引言 當今，紅綠燈安裝在個個道口上，已經(jīng)成為疏導交通車輛最常見和最有效的手段。但這個技術(shù)在19世紀就已經(jīng)出現(xiàn)了。 1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅、藍兩色的機械般手勢信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈。1868年，英國機械

2、工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的會議大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)方式玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，是警察受傷，遂被取消！ 電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國，這種紅綠燈由紅黃綠三色圓形的投光器組成，1914年始裝于紐約市5號大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。 信號燈的出現(xiàn)，使得交通得以有效的管理，對于疏導交通流量、提高道路通行能力、減少交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國道路交通和道路標志信號協(xié)定對各種信號燈的含義作了規(guī)定。綠燈時通行信號燈，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非兩一種

3、標志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛必需讓合法的正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫線的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號燈，面對紅燈的車輛必需在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已經(jīng)十分接近停車線而不能安全停車的可以進入交叉路口！二概要設(shè)計2.1 設(shè)計思路 利用單片機實現(xiàn)交通燈的控制，該任務(wù)分以下幾個方面： a 實現(xiàn)紅、綠、黃燈的循環(huán)控制。要實現(xiàn)此功能需要表示三種不同顏色的LED燈分別接在P1個管腳，用軟件實現(xiàn)。 b 用數(shù)碼管顯示倒計時。可以利用動態(tài)顯示或靜態(tài)顯示，串行并出或者并行并出實現(xiàn)。 C 實現(xiàn)急通車。這需要人工實現(xiàn)，編程時利用到中斷才能帶到目的，只要有按鈕按

4、下，那么四個方向全部顯示紅燈，禁止以誒車輛通行。當情況解除，讓時間回到只能隔斷處繼續(xù)進行。2.2總體設(shè)計框圖 見圖一：交通燈循環(huán)最小系統(tǒng)倒計時顯示強通車控制圖一三 硬件設(shè)計3.1LED循環(huán)電路設(shè)計 3.1.1 89cs51單片機概述 MCS-51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 89CS51是MCS-51系列單片機的典型產(chǎn)品，我們以這一代表性的機型進行系統(tǒng)的講解。 89CS51單片機包含中央處理器、程序存儲器（ROM）、數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等極大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在分別加以說明。 *中央處理器： 中央處理器（CPU）是整個單片機的核心部

5、件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負責控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)的工作，完成運算和控制輸入輸出等操控。 *數(shù)據(jù)存儲器（RAM）： 89CS51內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)及存儲單元和128個寄存器單元，他們是統(tǒng)一編址的，專營寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結(jié)果或用戶自定義的字型表。 *程序存儲器（ROM）： 89CS51共有4096個8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 *定時/計數(shù)器（ROM）： 89CS51有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，一時想定

6、時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。 *并行輸入輸出（I/O）口： 89CS51共有4組8位I/O口（P0、P1、P2或P3），用于對外數(shù)據(jù)傳輸。 *全雙工串行號： 89CS51內(nèi)置一個全雙行串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳輸，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當同步移位器使用。 *中斷系統(tǒng)： 89CS51具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，客滿著不同的控制要求，并具有2級優(yōu)先級別選擇。 *時鐘電路： 89CS51內(nèi)置最高頻率高達12Hz的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但89CS51單片繼續(xù)外置震蕩電容。 單片機的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一

7、種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計算機廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓（Princeton）結(jié)構(gòu)。 MCS-51系統(tǒng)的引腳說明： MCS-51系列單片機中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，圖二是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和底線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復用P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RSTRXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4Y1/P3.5

8、WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1GNDPDIPVCCP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7EA/VPPALE/PROGPESNP2.7/A15P2.6/A14P2.5/A13P2.4/A12P2.3/A11P2.2/A10P2.1/A9P2.0/A840393837363534333231302928272625242322211234567891011121314151617181920 圖二 8951的撫慰方式可以自動復位，也可以是手動復位，見下圖。除此之外，RESET/Vpd還是一復

9、用腳，Vcc掉電其間，此腳可以接上沒用電源，以保證單片機內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。 在編程時，EA/Vpp腳還需加上21V的編程電壓。 3.1.2 LED循環(huán)說明 東西、南北兩干道交于一個十字路口，各干道有一組紅、綠、黃三色的指示燈，指揮車輛和行人的安丘按通行。紅燈禁止通行，綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換，且黃燈燃亮時間為東西，南北兩干道的公共停車時間。狀態(tài)循環(huán)時間45s5s45s5s45s。南北通道紅燈亮紅燈亮綠燈亮黃燈閃紅燈亮。東西通道綠燈亮黃燈閃紅燈亮紅燈亮綠燈亮。 上表說明東西路口亮綠燈的同時，南北路口紅燈亮，同時開始45s倒計時。倒計時結(jié)束后開始5s倒計時，東

10、西黃燈閃爍南北還是亮紅燈，計時結(jié)束后狀態(tài)交換然后依次循環(huán)下去。完成一次這樣的循環(huán)要50s。電路圖如圖三所示。 圖三3.2 倒計時顯示電路 3.2.1 74LS164芯片 74LS164用于擴展并行輸出口。用89CS51串行口外接164串入-并出移位寄存器擴展8位并行口。8位并行口的每位分別接到數(shù)碼顯示管的不同顯示端。74LS164芯片管腳排列如下圖，管腳1、2相連共同接單片機管腳RXD，8管腳接單片機管腳TXD，9管腳接高電平，7管腳接地，14管腳接高電平，其他管腳依次接數(shù)碼顯示管管腳。倒計時顯示可以提醒駕駛員在信號燈燈色發(fā)生改變的時間、在“停止”和“通過”兩者間作出合適的選擇。駕駛員和行人普

11、遍都愿意選擇有倒計時顯示的信號控制方式，并且認為有倒計時顯示的路口更安全。倒計時顯示是用來減少駕駛員在信號燈色改變的關(guān)鍵時刻做出復雜判斷的1種方法，它可以提醒駕駛員燈色發(fā)生改變的時間，幫助駕駛員在“停止”和“通過”兩者間作出合適的選擇 。 圖四3.2.2 共陰極數(shù)碼顯示管這里列出了共陰和共陽數(shù)碼管的管腳平排列和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。數(shù)碼管3、8管腳內(nèi)部連在一起。如果是共陽極則將其接到高電平。如果是共陰極則將其接地。為了數(shù)碼顯示管的安全這里用三個二極管與其串聯(lián)來降壓。 圖五3.2.3 倒計時電路 倒計時顯示電路如圖六。利用兩個74LS164芯片并聯(lián)后，其1、2管腳至單片機RXD管腳8管腳至單片機TXD管腳。

12、然后其他管腳依次接至數(shù)碼管個管腳。對于數(shù)碼管其3、8管腳經(jīng)過三個串聯(lián)的二極管接地。 圖六3.2.4 急通車電路 為了實現(xiàn)此功能，利用單片機中斷達到目的。利用一個手動按鈕開關(guān)接至單片機外部中斷0，同時在軟件設(shè)計時將其設(shè)為最高優(yōu)先級。當有按鍵按下，四方全為紅燈，同時將終端位置的PSW、ACC進棧保護。當再按下按鈕，將PSW、ACC出棧，回到原來的位置繼續(xù)執(zhí)行，電路圖如下圖。4.2 交通燈中的中斷處理流程（）現(xiàn)場保護和現(xiàn)場恢復：有特殊車輛要通過時就要進行中斷，在中斷之前，先將交通燈中斷前情況保護好，當中斷執(zhí)行后再恢復現(xiàn)場，包括信號燈和時間顯示電路。（）中斷打開和中斷關(guān)閉：為了使特殊車輛通行按一下打開

13、中斷開關(guān)就可以打開中斷，關(guān)閉中斷開關(guān)就關(guān)閉中斷。（）中斷服務(wù)程序：有中斷產(chǎn)生，就必然有其具體的需執(zhí)行的任務(wù)，中斷服務(wù)程序就是執(zhí)行中斷處理的具體內(nèi)容：即如果南北方向有特殊車輛要求通過，南北方向轉(zhuǎn)換為綠燈，東西方向為紅燈；如果東西方向有特殊車輛要求通過，東西方向轉(zhuǎn)換為綠燈，南北方向為紅燈。（）中斷返回：執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后，必然要返回，即回交通燈信號回到中斷前狀態(tài)，顯示時間也和中斷前一樣。系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成及原理實現(xiàn)本設(shè)計要求的具體功能，可以選用AT89C51單片機及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，12個發(fā)光二極管分成4組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號燈指示模塊，8個LED東西南北各兩個構(gòu)成倒計時顯示模塊，若干按

14、鍵組成時間設(shè)置和緊急按鈕。4.3.1系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成本系統(tǒng)以單片機為核心，系統(tǒng)硬件電路由狀態(tài)燈，LED顯示，按鍵，組成。其具體的硬件電路總 圖七四 軟件按設(shè)計 4.1 程序流程圖：如圖八所示。開始設(shè)置中斷工作方式、觸發(fā)方式、初始化是否有中斷運行過程執(zhí)行中斷YN中斷結(jié)束，退出中斷，返回主程序運行過程SN:綠燈(45)，EW:紅燈是否到45秒SN:黃燈亮，EW:紅燈Count<5？SN:黃燈滅，EW:紅燈是否到0秒NYYNNEW:綠燈(45s)，SN:紅燈是否到45秒EW:黃燈每秒閃一次，SN:紅燈Count<5？EW:黃燈滅，EW:紅燈是否到0秒YYYNNNLED顯示緩沖區(qū) DISP

15、Y 圖八 4.2 LED紅綠燈顯示 如圖三所示，當P1端口輸出高電平，即P1各端口=1時，根據(jù)發(fā)光二極管的單向?qū)щ娦钥芍?，這是發(fā)光二極管熄滅；當P1個端口輸出低電平，即P1各端口=0時，發(fā)光二極管亮。我們可以使用SETB指令使P1各端口輸出高電平，使用CLR指令時P各端口輸出低電平。至于循環(huán)需要軟件控制，程序見附錄。 4.3倒計時顯示 此處采用LED靜態(tài)顯示方式，當顯示器顯示某個字符時，相應的段恒定的導通或截止，直到顯示另個字符為止。89C51的串行口RXD和TXD為一個全雙工串行通信口，但工作在方式0下可作同步移位寄存器，其數(shù)據(jù)由RXD端串行輸出或輸入；而同步移位時鐘由TXD端串行輸出，在同

16、步時鐘的作用下，實現(xiàn)由串行到并行的數(shù)據(jù)通信。在不需要使用串行通信的場合，利用串行口加外圍芯片74LS164就可構(gòu)成一個或多個并行輸入輸出口，用于串并轉(zhuǎn)換或顯示器LED驅(qū)動。此利用后者。 4.4 急通車控制 將一按鈕接到單片機外部中斷0端口。另一端接地，通過在程序里設(shè)置外部中斷0為最高優(yōu)先級。當檢測到有按鈕按下時，產(chǎn)生中斷，停止剛才的程序，轉(zhuǎn)向中斷執(zhí)行。在此過程必須利用PUSH、POP指令保護現(xiàn)場，這樣當情況解除可以回到原來的地方繼續(xù)執(zhí)行。4.5程序代碼系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)上電或手動復位之后，系統(tǒng)先顯示狀態(tài)燈及LED數(shù)碼管，將狀態(tài)碼值送顯P1口，將要顯示的時間值的個位和十位分別送顯P0口，在此同時用

17、軟件方法計時1秒，到達1s就要將時間值減1，刷新LED數(shù)碼管。時間到達一個狀態(tài)所要全部時間，則要進行下一狀態(tài)判斷及銜接，并裝入次狀態(tài)的相應狀態(tài)碼值以及時間值，當然，還要開啟兩個外部中斷，其一為緊急情況處理中斷，一旦信號有效，即K鍵為低電平時進入中斷服務(wù)子程序，東西南北路口的保持現(xiàn)有通行狀態(tài)，再按一下鍵，中斷結(jié)束返回。其二為通行時間調(diào)整中斷，若按鍵有效，進入相應的中斷子程序，對時間進行調(diào)整，可延長或減少某一路段的通行時間，此后再按鍵則中斷結(jié)束返回。4.4其它硬件介紹及連接顯示數(shù)值dp,g,f,e,d,c,b,a驅(qū)動代碼011111100FCH10110000060H211011010DAH311

18、110010F2H40110011066H510100110B6H610101110BEH711100000E0H811111110FEH911110110F6H0FCH,60H,0DAH,0F2H,66H,0B6H,0BEH,0E0H,0FEH,0F6H五 總結(jié) 在學習單片機理論課時候就感覺到內(nèi)容很多，知識點很雜，分繁瑣。在老師的講解下，在通過自己的努力也更進一步了解了單片機的內(nèi)部構(gòu)造和工作原理，以及接外部電路的情況。當然光有理論知識那只是“紙上談兵”，還需要實際動手去實踐。真正把所學的用到日常生活中，理論聯(lián)系實際，做出實物模型。這次單片機實習，我選的是交通燈設(shè)計，通過這次設(shè)計我感覺到要想做

19、成功，必須花時間多準備，查閱大量資料，認證分析每一步每一個模塊要實現(xiàn)的功能，然后分步進行，最后正和一個整體。 通過這次實習，我們要對所做的事情有耐性，在編程的時候會有困難，也可能變得不一定成功，所以要經(jīng)過多次調(diào)試，分析，改正，反復去做。 在這次實習中，經(jīng)歷了多次失敗的洗禮，我明白在以后學習和實踐中，我要努力掌握知識，多動手，多思考，以免在以后的學習工作中犯同樣的錯誤。經(jīng)過兩周的努力工作，終于在同組人的共同合作下完成了簡易智能交通燈設(shè)計單片機課程設(shè)計。雖然設(shè)計仿真調(diào)試的過程很艱辛，但結(jié)果還是好的，看到仿真結(jié)果出來，看到交通燈的循環(huán)閃爍，心情頓時好起來，調(diào)試過程中的種種怨言都沒有了。這次課程設(shè)計主

20、要是軟件仿真，由于器材有限就沒有弄硬件部分。在軟件的設(shè)計與調(diào)試過程中，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。可以說再整個軟件設(shè)計過程中，我感覺又重新學了一次單片機，在學習的過程中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。通過幾次反復調(diào)試過程，使得我對c語言有了更深刻的理解。在整個課程設(shè)計過程我還學會熟練使用Keil、proteus等軟件，對我在今后的學習中會有很大的幫助。 同時，在這次課程設(shè)計中，老師和同組的馬柱國，李臻同學給了我很大的幫助，要特別感謝他們。參考文獻 1 葉挺秀.應用電子學M.杭州：浙江大學出

21、版社，19942 朱承高.電工及電子技術(shù)手冊M.北京：高等教育出版社，19903 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）M.北京：高等教育出版社，19894 周潤景.PEOTEUS在MCS-51&ARM7系統(tǒng)中的應用百例M.北京：電子工業(yè)出版社，20065 李朝青.單片機原理及接口技術(shù)（第三版）M.北京：北京航空航天大學出版社，2005ORG 0000HLJMP STARTORG 0003HLJMP INTORG 0100HSTART: SETB IT0MOV TMOD,#01H SETB EA SETB EX0 MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H SETB TR0MAIN

22、: MOV 70H,#0 MOV 71H,#5 LCALL DISPLAY MOV P1, #21H;?1 MOV R3, #45KK1: LCALL WAIT1 LCALL YUNSUAN LCALL DISPLAY DJNZ R3,KK1 MOV R3,#5KK2: CLR P1.0 CPL P1.2 LCALL WAIT1 LCALL YUNSUAN LCALL DISPLAY DJNZ R3, KK2 MOV P1, #12H;?3 MOV 70H,#0 MOV 71H,#5 LCALL DISPLAY MOV R3,#45KK3: LCALL WAIT1 LCALL YUNSUAN LCALL DISPLAY DJNZ R3,KK3 MOV R3,#5KK4: CLR P1.