單片機c語言課程設計交通燈

1、課程設計報告200 8 200 9 學年第 2 學期課程名稱 單片機的c語言程序設計設計題目 交通燈 學生姓名 學 號 0628030053 專業(yè)班級 通信06-1班 指導教師 2009年06月 02日目錄一前言3二功能概述······3三設計思路3四硬件介紹4五軟件程序設計7六電路圖及仿真實現(xiàn)·10七總結11八源程序12參考文獻14 一前言近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術日益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，

2、還應根據(jù)具體硬件結構軟硬件結合，加以完善。十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。交通信號燈控制方式很多，在學習了單片機的有關知識之后，運用相關知識來設計完成交通信號燈。二功能概述2.1設計任務：交通燈的硬件和軟件設計2.2設計目的1.進一步熟悉和掌握單片機的結構和工作原理。2.掌握單片機的接口技術及相關外圍芯片的外特性，控制方法。3.通過課程設計，掌握以單片機為核心的電路設計的基本方法和技術，了解有關電路參數(shù)的計算方法。4.通過實際程序設計和調(diào)試，逐步掌握模塊化程序設計方法和調(diào)試技術。5.通過完成一個包括電路設

3、計和程序開發(fā)的完整過程，為我們今后從事相應工作打下基礎。三設計思路交通燈的變化規(guī)律按照常規(guī)我們假設一個十字路口為東西南北走向。初始狀態(tài)為狀態(tài)1，南北方向綠燈通車，東西方向紅燈。經(jīng)過過一段時間（25S）轉換狀態(tài)2，南北方向綠燈閃幾次轉亮黃燈，延時5S，東西方向仍然紅燈。再轉換到狀態(tài)3，東西方向綠燈通車，南北方向紅燈。過一段時間（25S）轉換到狀態(tài)4，東西方向綠燈閃幾次轉亮黃等，延時5S，南北方向仍然紅燈。最后循環(huán)至南北綠燈，東西紅燈。在這些狀態(tài)下，有時鐘倒數(shù)計時。四硬件介紹基礎知識交通燈控制器實例主要使用了89C51單片機的定時器計數(shù)器，基礎知識主要包括交通燈的變化規(guī)律、定時器計數(shù)器的概念、定時

4、器計數(shù)器的相關寄存器、定時器計數(shù)器的4種工作方式、以及定時器計數(shù)器的變成。4.1定時器/計數(shù)器定時器計數(shù)器是單片機中最常用、最重要的功能模塊之一，本節(jié)通過交通燈控制器實例來演示定時器的使用，并復習如何使用散轉程序。首先介紹交通燈以及定時器計數(shù)器的基礎知識，接著介紹本實例的硬件電路構成，然后逐步分析定時器的變成以及程序的全貌，最后總結一下本實例的技巧與注意點。4.2定時器計數(shù)器的概念89C51單片機內(nèi)有兩個可編程的定時器計數(shù)器T0、T1。當定時器計數(shù)器用作“定時器”時，每經(jīng)過1個機器周期（12個時鐘周期），計數(shù)器加1。當定時器計數(shù)器用作“計數(shù)器”時，計數(shù)器在對應的外部輸入管腳（T0為P3.4引腳

5、，T1為P3.5引腳）上每發(fā)生一次1到0的跳變時加1。使用“計數(shù)器”功能時，外部輸入每個機器周期被采樣一次。當某一周期管腳狀態(tài)采樣為高電平而下一周期采樣為低電平時，計數(shù)器加1。由于檢測下降沿跳變需要兩個機器周期（24個時鐘周期）的時間，所以技術頻率最大值只能為時鐘周期的124。計數(shù)器對外部輸入信號的占空比并無限制，但為了保證給定的電平信號在其改變之前至少被采樣一次，外部輸入信號必須至少保持一個完整的機器周期。4.3定時器計數(shù)器的相關寄存器與定時器計數(shù)器相關的寄存器有定時器計數(shù)器工作方式寄存器（TMOD）、定時器計數(shù)器控制寄存器（TCON）。TCON已經(jīng)在2.5節(jié)受控輸出實例中介紹過，因此，在本

6、例中主要介紹TMOD寄存器。定時器計數(shù)器工作方式寄存器（TMOD），字節(jié)地址89H，不可進行位尋址。定時器計數(shù)器工作方式寄存器（TMOD）的8位分為兩組，高4位控制T1，低4位控制T0。TMOD每一位的功能如下。GATE：門控位。GATE0，僅由運行控制位TRX（X0，1）1來啟動定時器計數(shù)器運行；GATE1，由運行控制位TRX（X0，1）1和外部中斷引腳上的高電平共同來啟動定時器計數(shù)器運行。CT：定時器模式和計數(shù)器模式選擇位。CT0，為定時器模式；CT1，為計數(shù)器模式。M1、M0：工作方式選擇位。M1、M0的4中編碼對應4種工作方式，對應關系見表210。4.5定時器計數(shù)器的4種工作方式定時器

7、計數(shù)器的4種工作方式下的邏輯結構如表所示。M1M2工作方式00方式0，為13位定時器/計數(shù)器01方式1，為16位定時器/計數(shù)器10方式2，為初值自動重裝的8位定時器/計數(shù)器11方式3，僅T0有效，將T0分為兩個8位定時器/計數(shù)器（1）方式0。定時器計數(shù)器的工作方式0稱為13位定時器計數(shù)器的。它由TLX的低5位和TLX的8位構成13位的計數(shù)器，此時TLX的高3位未使用。改工作方式是為了和48系列單片機兼容而設計的一種工作方式，一般情況不使用方式0進行定時計數(shù)。方式0的控制方式與方式1完全相同，下面重點介紹方式1的控制方式 。（2）方式1定時器計數(shù)器的工作方式1稱為16位定時器計數(shù)器。它由TLX和

8、THX構成，TLX計數(shù)溢出向THX進位，THX計數(shù)溢出置位TCON中溢出標志位TFX。GATE位的狀態(tài)定時器計數(shù)器運行控制取決于TRX一個條件還是TRX和INTX引腳這兩個條件。當GATE=0時，則只要TRX被置為1，定時器計數(shù)器即被允許計數(shù)（定時器計數(shù)器的計數(shù)控制僅由TRX的狀態(tài)確定，TRX=1計數(shù)，TRX=0停止計數(shù)）。當GATE=1時，定時器計數(shù)器是否計數(shù)由INTX輸入的電平和TRX的狀態(tài)共同確定：當TRX=1，且INTX=1時，才允許定時器計數(shù)器計數(shù)（定時器計數(shù)器的計數(shù)控制由TRX和INTX兩個條件控制）。（3）方式2定時器計數(shù)器的工作方式0和方式1再計數(shù)溢出后，計數(shù)器的值為0，需要通

9、過程序重新裝入計數(shù)初值。定時器計數(shù)器的工作方式1稱為初值自動重裝的8位定時器計數(shù)器。在該工作方式下，TLX作為計數(shù)器，當TLX計數(shù)溢出時，在置1溢出標志TFX的同時，還自動的將THX中的常數(shù)送至TLX，使TLX從該常數(shù)開始重新計數(shù)。這種工作方式可以省去用戶軟件中重裝常數(shù)的程序，簡化定時常數(shù)的計算方法（確定計數(shù)初值），可以相當精確地確定定時時間。（4）方式3工作方式3僅對定時器計數(shù)器0有效，在該工作方式之下，定時器計數(shù)器的0被拆成2個獨立的定時器計數(shù)器：TL0、TF1。TL0使用T0的狀態(tài)控制CT、GATE、TR0、INT0，而TH0被固定位一個8位定時器（不能作外部計數(shù)方式），并使用定時器計數(shù)

10、器1的狀態(tài)控制位TR1、和TF1，同時占用定時器T1的中斷源。此時，定時器計數(shù)器1可設定為方式0、方式1和方式2，作為串行口的波特率發(fā)生器。4.5 定時器計數(shù)器的編程（1）初始化定時器計數(shù)器的初始化編程包括以下幾個部分。根據(jù)要求給定時器計數(shù)器方式寄存器（TMOD）送一個方式控制字，以設定定時器計數(shù)器的工作方式。根據(jù)需要給TH和TL寄存器送初值，以確定需要的定時時間或計數(shù)的初值。根據(jù)需要給中斷允許寄存器（IE）送中斷控制字，以開放相應的中斷和設定中斷優(yōu)先級。給TCON寄存器送命令字以啟動或禁止定時計數(shù)器的運行。（2）定時器計數(shù)器初值的計算。計數(shù)器初值：設計算器的模值位M，所需的計數(shù)值為C，計數(shù)初

11、值設定為TC，則TC=M-C (M等于2的13次方，16次方，8次方)。定時器初值：設定時器的模值為M，需要的定時時間為T，定時器的初值設定為TC，則TC=M-T/t（M等于2的13次方，16次方，8次方）。五軟件程序設計交通燈控制器實例使用了89C51單片機的定時器/計數(shù)器，首先分定時器初始化，定時器中斷服務程序兩個部分介紹定時器計數(shù)器的軟件編程，其次在畫出程序流程圖的基礎上編寫軟件程序，并給出完整的交通燈控制器程序?qū)嵗?.1定時器初始化為了使定時器時間準確，避免因為定時器重裝而引起的累計誤差，應將定時器設置為初值自動裝置的8位定時器/計數(shù)器，即定時器工作在工作方式2.在12MHz晶振條件

12、下，8位定時器的最長定時時間是0.256ms，為了方便計算取定時時間為0.25ms，所以，定時0.5s需要定時器中斷2000次。下面計算定時器的初值。定時器初值TC=M-T/t=256-250/1=6，因此TH0=06H,TL0=06H.定時器初始化程序如下，定時器T0設定為工作方式2，初始值為06H，自動重裝入值為06H。T0-INIT; MOV TMOD,#00000010B ; 定時器T0工作方式2MOV TL0,#06H ; 設定時器T0的初始值 MOV TH0,#06H ; 設定時器T0的自動重裝值 MOV TCON,#00010000B ; 定時器T0的使能 SETB EA ;中斷

13、允許總控制位使能 SETB ET0 ;T0中斷使能RET5.2定時器中斷服務程序T0-INIT; DJNZ TIME-COUNT0,T0-INT-EXIT MOV TIME-COUNT0,#250DJNZ TIME-COUNT1, T0-INT-EXITMOV TIME-COUNT1,#8SETB SECOND-FLAG ;T0-INT-EXIT; RETI每0.25ms定時器中斷發(fā)生，程序跳轉到中斷服務程序T0-INT開始執(zhí)行。中斷服務程序每次將定時器中斷計數(shù)變量減1，但定時器中斷計數(shù)變量為0時，0.5s定時時間到，將位變量SECOND-FLAG置為1.定時器中斷服務程序通過RETI指令返回

14、，程序?qū)⑻D到進入中斷前的斷點繼續(xù)執(zhí)行。5.3程序流程圖 程序較為簡單，可以直接進行程序的編寫，但本實例的程序流程比較復雜，在編寫程序前，應當先畫出程序流程圖。程序流程圖是描述程序運行流程的一種圖表。它不僅描繪程序從頭到尾的運行順序，也描述程序運行過程中的所有可能發(fā)生的狀況。開始初始化變量0.5s定時時間到狀態(tài)標志變量的值時間計數(shù)變量減1南北紅東西黃時間計數(shù)=4狀態(tài)變量=5南北綠東西紅狀態(tài)變量=0東西綠燈時間計數(shù)變量減1時間計數(shù)變量減1時間計數(shù)變量減1時間計數(shù)變量減1時間計數(shù)變量減1狀態(tài)變量=3南北紅東西綠狀態(tài)變量=4時間計數(shù)=6時間計數(shù)=40南北綠燈南北黃東西紅狀態(tài)變量=2時間計數(shù)=40時間

15、計數(shù)=4時間計數(shù)=6狀態(tài)標志變量=1時間計數(shù)變量為0時間計數(shù)變量為0時間計數(shù)變量為0時間計數(shù)變量為0時間計數(shù)變量為0時間計數(shù)變量為0六電路圖及仿真設計6.1設計完成原理圖如下在電路連接完成后，將寫好的程序放入單片機，運行。6.2在初始狀態(tài)南北綠燈，東西紅燈，持續(xù)時間為25s6.3南北跳轉到黃燈5s，東西仍為紅燈 在南北轉換為紅燈的同時，東西燈轉換到綠燈持續(xù)25s；東西轉換為黃燈持續(xù)5s，南北紅燈不變；如此循環(huán)，從而實現(xiàn)交通燈的作用。七總結回顧起此次單片機課程設計，我仍感慨頗多，學到了很多的東西。同時不僅鞏固了以前所學過的知識，而且還學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。在實際設計中才發(fā)現(xiàn)，書本

16、上理論性的東西與在實際運用中的還是有一定的出入的，所以有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯誤思維。一切問題必須要靠自己一點一滴的解決，而在解決的過程當中你會發(fā)現(xiàn)自己在飛速的提升。對于單片機設計，其硬件電路是比較簡單的，主要是解決程序設計中的問題，而程序設計是一個很靈活的東西，它反映了你解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能力，它才是一個設計的靈魂所在。因此可以說單片機的設計是軟件和硬件的結合，二者是密不可分的。通過這次課程設計我發(fā)現(xiàn)單片機原理應用行很強，只有老師的講解不行，只看也不中，只有自己動手去做才會發(fā)現(xiàn)自己確實有太多的不足，許多的原理，程序看似簡單，真正去做才知道知識并沒有自己想象的那

17、樣扎實。從而懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。在設計完成之際再次衷心感謝李泉溪老師的指導！八源程序#include <REGX51.H>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar n=0,temp=0; uchar c

18、ode segcode0=0x5b,0x06,0x3f,0x5b,0x06,0x3f,0x5b,0x06,0x3f;uchar code segcode1=0x6f,0x7f,0x07,0x7d,0x6d,0x66,0x4f,0x5b,0x06,0x3f;/uchar code segcode0=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;void delay(x) while(x-);void timer0() interrupt 1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; n+; temp=temp%61; if(n=20) temp+; n=0; if(temp<25) P1=0x21; if(temp>=25)&&(temp<28) P1=0x22; if(temp>=28)&&(temp<30) P1=0x