單片機交通燈課程設(shè)計(LED顯示倒計時)(精)

1、單片機交通燈課程設(shè)計（LED顯示倒計時.txt27信念的力量在于即使身處逆境， 亦能幫助你 鼓起前進的船帆；信念的魅力在于即使遇到險運，亦能召喚你鼓起生活的 勇氣;信念的偉大 在于即使遭遇不幸，亦能促使你保持崇高的心靈。 本文由ID很難 想啊貢獻doc文檔可能在 WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇 TXT，或下載源文件 到本機查看。摘要近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應(yīng)用正在不斷深入，同時 帶動傳統(tǒng)控制檢 測技術(shù)日益更新。 在實時檢測和自動控制的 單片機應(yīng)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，還應(yīng)根據(jù)具體 硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。由于我國經(jīng)濟的快速

2、發(fā)展從而導(dǎo)致了汽車數(shù)量 的猛增，大中型城市的城市交通，正面臨著嚴峻 的考驗，從而導(dǎo)致交通問題日 益嚴重，日常的交通堵塞成為人們司空見慣而又不得不忍受的問題。在這種背景下，結(jié) 合我國城市道路交通的實際情況，開發(fā)出真正適合我們自身特點 的智能信號燈控制 系統(tǒng)已經(jīng)成為當前的 主要任務(wù)。對交叉口實行科學(xué)的管理與控制是交通 控制工程的重要研究 課題，是保障交叉口的交通安全和充分發(fā)揮交叉口的通行能力的重要措 施,是解決城市交通問題的有效途徑。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。目錄序言,3

3、 1.1交通燈的形成,4 1.2單片機的發(fā)展歷程,4 1.3芯片簡 介,，51.4技術(shù)指標及設(shè)計要求,7二硬件電路的設(shè)計及描述，9 2.1MCS -51單片機內(nèi)部 結(jié)構(gòu)，9 2.2 MCS -51單片機芯片引腳位置及功能符號，12 2.3 51系列單片機運行 的硬件條件，13 2.4單片機的特點與應(yīng)用，14三軟件設(shè)計流程及描 述，15 3.1 軟件設(shè)計，15 3.2電路連接分配，16 3.3主程序流程圖，17四源程序代碼,18 體會總結(jié)，22體會總結(jié)參考文獻，23序言21.1交通燈的形成當今，紅綠燈安裝在各個道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最 常見和最有效的手 段。但這一技術(shù)在19世紀就已出現(xiàn)了。

4、 1858年,在英國倫敦主要街頭安裝了以燃 煤氣為光源的 紅,藍兩色的機械扳 手式信號燈，用以指揮馬車通行。 這是世界上最 早的交通信號燈。電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形 的投光器組成，1914年始安裝于紐約市5號大街的一座高塔上。 紅燈亮表示 停 止”綠燈亮表示 通行”。1信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流 量、提高道路通行能力，減少交通事故 有明顯效果。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。綠燈是通行信號，面對綠燈的 車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標志禁 止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛 都必須讓合法地正在

5、路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人 優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號,面對紅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,面對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 停車時可以進入交叉路口。 我們設(shè)計的單片機控制交通 燈就是基于信號燈。1.2 單片機的發(fā)展歷程單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命 力的機種。單片機微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領(lǐng)域,故又稱為微控制 器。在MCS-51系列單片機中，有兩個子系列:51子系列和52子系列。每個子系列 有諾干中型號。51系列有8051、8751和8031三個型號,后來經(jīng)過改進產(chǎn)生了 80C51、87C5

6、1、80c31三個型號；52系列有5021、8752、8032三個型號，改進后 的型號是80c52/87c52 80c32。改進后的型號更加省電。52系列比對應(yīng)的51系列增加了定 時器T2并將內(nèi)部程序存貯器增加到8KB。Inter公司停止生產(chǎn)MCS-51系列單片機之后將生產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)讓給了許多其他公司，于是 出現(xiàn)了許多與Mcs-51兼容的單片機。通常,單片機由單塊集成電路芯片 構(gòu)成，內(nèi) 部包含有計算機的基 本功能部件：中央處理器、存儲器和I/O接口電路等。因此, 單片機只需要和適當?shù)能浖?外部設(shè)備相 結(jié)合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。單片機經(jīng)過1、2、3、3代的發(fā)展，目前單片機正朝著高性能和多品種

7、方向發(fā) 展，它們的CPU功能在增強，內(nèi)部資源在增多，引角的多功能化，以及低電壓底功耗。1.3芯片簡介MSCMSC-51芯片簡介80C51是INTEL公司MCS-51系列單片機中最基本的產(chǎn)品,它采用INTEL公司可靠的CHMOS工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機,屬于 標準的MCS-51的HCMOS產(chǎn)品。它結(jié)合了 HMOS的高速和高密度技術(shù)及CHMOS的低功耗特征,它繼承和擴展了 MCS-48單片機的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。8051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。8051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、

8、串行接口和 中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總 線,現(xiàn)在我們分別加以說明：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)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。數(shù)據(jù)存儲 器（RAM: 8051內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用寄存 器單元,它 們是統(tǒng)一編址 的,專用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)果或用戶定 義的字型表。程序存儲器（ROM

9、: 8051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: 8051有兩個16 位的可編程定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定 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 ： 8051共有4組8位I/O 口（P0、P1、P2或P3用于對外部 數(shù)據(jù)的傳輸。全雙工串行口：68051內(nèi)置一個全雙工串行通信口 ，用于與其它設(shè)備間的串行 數(shù)據(jù)傳送，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)：8051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，可滿 足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。時鐘電

10、路：8051內(nèi)置最高頻率 達12MHz的時鐘電路用于產(chǎn)生整個單片 機運行的脈沖時序，但8051單片機需外 置振蕩電容。單片機的結(jié)構(gòu)有兩種類型,一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)。INTEL的MCS-51系列單 片機采用的是哈佛結(jié)構(gòu) 的形式,而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS-96系列單片機則采用普 林斯頓結(jié)構(gòu)。1.4技術(shù)指標設(shè)計一個十字路口的交通燈控制電路，每條道路上各配有一組紅、黃、綠交通信號燈，其中紅燈亮，表示該道路禁止通行；黃燈亮表示該道路 上未過 停車

11、線的車輛禁止通行，已過停車線的車輛繼 續(xù)通行；綠燈表示該道路允許 通行。該電路自動控制十字路口兩組 紅、黃、綠交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)十字路口 自動化。1.5設(shè)計要求1、利用兩種顏色的4個發(fā)光二極管模擬路口的交通 燈。2、交通燈切換時間 為50秒，在LED數(shù)碼管上顯示 剩余時間。硬件電路的設(shè)計及描述2.1MCS-51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)8在MCS-51系列單片機中，2個系列：51系列和有子52子系列。每個系列有 若干種型號。51 系列有 8051、8751、8031、87C51、和 80C31。:分析上圖，并按其功能部件劃分可以看出,MCS-51系列單片機是由8大部分組 成的。這8大部分是：1.一個8

12、位中央處理器CPU（有成為微處理器CPU的內(nèi)部結(jié) 構(gòu)是有運算器和控制器組成，是單片機的核心部件。其中包括算術(shù)邏輯運算單 元、ALU、累加器ACC、程序狀態(tài)字寄存器PSW、堆棧指針SP、寄存器SP、 寄存器B、程序計數(shù)器（指令指針PC、指令寄存器IR、暫存器等部件。2.128個 字節(jié)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 用于存放數(shù)據(jù)、運算結(jié)果。3.4KB 的片內(nèi)程序存儲器ROM或EPROM用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格。現(xiàn)在的改 進產(chǎn)品里一般都 換成了 Flash存儲器。4.18個特殊功能寄存器SFR。CPU內(nèi)部包 含了一些外圍電路的控制寄存器、狀態(tài)寄存器以 及數(shù)據(jù)輸入/輸出寄存器，這些外 圍電路

13、的寄存器構(gòu)成了 CPU內(nèi)部的特殊功能寄存器。18個特殊功能寄存器SFR 有3個是16位的,共占了 21個字節(jié)。5.4個8位并行輸入輸出I/O接口。10P0 口P0.0P0.7輸入與輸出分時的傳送地址低8位與數(shù)據(jù)線 P1 口 P2 口 P3 口入端P3.1 TXD :串行口輸出端 P3.1 TXD :串 行口輸出端P3.2 P3.3:外部中斷0中斷請求輸入端：外部中斷1中斷請求輸入 端P1.0P1.7 P2.0P2.7 P3.0P3.輸入與輸出 輸入與輸出 輸入與輸出 無第二功能 傳送地 址的高8位P3.0- RXD :串行口輸P3.4 TO:定時器/計數(shù)器0外部輸入端P 3.5 T1:定時器/

14、計數(shù)器1外部輸入 端P 3.6 P 3.7:外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號：外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號P0 口、P1 口、P2 口、P3 口 （共32線，用于并行輸入或輸出 數(shù)據(jù)。6.1個串 行I/O接口，完成單片機與其他微機之間的串行通 信。117.2個16位定時器/計數(shù)器T0、T1。8.一個具有5個（52子系列為6個或7個 中斷源,2個可編程優(yōu)先級的中斷系統(tǒng)。它可以接收外部中斷申請、定時器/計數(shù) 器中斷申請和串行口終端申請。2.2 MCS-51單片機芯片引腳位置及功能符號如下圖所示。單片機芯片引腳位 置及功能符號如下圖所示。MCS-51系統(tǒng)的引腳說明：MCS-51系列單片機中的8031、8051及

15、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,12正電源和底線兩根,外置石英振蕩器的時鐘線兩根,組8位共32 4個I/O 口，中 斷口線與P3 口線復(fù)用。8951的撫慰方式可以自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位，見下 圖。除此之外,RESET/Vpd還是一復(fù)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。2.3 51系列單片機運行的硬件條件51系列單片機內(nèi)部配有ROM和RAM,單片機能夠運 行的最基本 配置是:1.配有為單片機提供時鐘信號的振蕩電路，如下圖所示。2.配 有上

16、電復(fù)位或按鍵復(fù) 位電路。3.要對EA腳進行處理，選擇外部或內(nèi)部程序存儲 器。4.要為單片機提供一個穩(wěn)定的、滿足單片機工作電壓的工作電源。2.4單片機的特點與應(yīng)用1.單片機的特點（1 .控制功能強。（2 .抗干擾性強，可靠性高，工作溫度范圍寬。（3 .開發(fā)周期短, 性價比高，易于產(chǎn)品化。2.單片機的應(yīng)用領(lǐng)域（1 .智能化儀表。（2 .實時工業(yè) 控 制。（3 .機電一體化產(chǎn)品。14三軟件設(shè)計流程及描述3.1軟件設(shè)計先了解實際交通燈的變化規(guī)律，假設(shè)一個十字路口為東西南北走向。初始狀態(tài)0為東西紅燈，南北綠燈；然后轉(zhuǎn)狀態(tài)1南北綠燈通車,東 西紅燈。過一段時間轉(zhuǎn)狀態(tài)0,東西紅燈，南北綠燈。再轉(zhuǎn)狀態(tài)1,南北

17、綠燈通行，東西 紅燈。過一段時間轉(zhuǎn)狀態(tài)0,不斷循環(huán)。倒計時時間由LED燈顯示出來交通燈管理系統(tǒng)電路原理圖50 秒 50 秒,東西方向燈紅燈綠燈南北方向燈綠燈紅燈DP TR,#0FF22H MOVX DP TR,A MOV DP TR,#0FF21H MOV A,R3 MOVX從上表中我們可以很容易的看出:(1當東西方向為紅燈，此道車輛禁止通行，東 西道行人可通過；南北道為綠燈，此道車輛通過，行人禁止通行。時間為50秒。15(3當東西方向為綠燈，此道車輛通行；南北方向為紅燈,南北道車輛禁止通過，行 人通行,時間為50秒。(4這樣如上表的時間和紅、綠出現(xiàn)的順序依次 出現(xiàn)這樣行 人和車輛就能安全暢通

18、的通行。3.2電路連接分配通過單片機的P1 口控制實驗儀上6個LED按照交通燈的變化 規(guī)律循環(huán)發(fā)光, 一燈亮，通過一條CLR指令,可使某一燈滅模擬十字路口 L2、L1、L0模擬南北方向交通燈。 通過一條SETB指令,可使某163.3主程序流程圖17四源程序代碼參考程序清單如下：ORG 0000H MOV R5,#00H MOV R6,#05H MAIN:MOV A,#03H MOVDP TR,#0FF20H MOVX DP TR,A MOV A,#00H MOV DP TR,#0FF21H MOVX DP TR,A LT1: MOV R4,#21H MOV R7,#32H SJMP LT0 L

19、T2:MOV R4,#0CH MOVR7,#32H LT0: MOV P 1,R4 DIR: MOV 79H,R518MOV 7AH,R6 MOV R0,#79H MOV R3,#01H MOV R1,#07H LD0: MOVR2,#7FH LD1: MOV A,R0 MOV DP TR,#SEG MOVC A,A+D PTR MOVDP TR,A MOV 4FH,#0FFH LOOP 3:DJNZ 4FH,LO OP3 CJNE A,#01H,LD2 MOVA,#02H MOV R3,A 19INC R0 SJMP LD1 LD2: MOV A,#01H MOV R3,A MOV R0,#79H DJNZ R2,LD1DJNZ R1,LD0 DEC R7 LCALL BCD MOV R3,B MOV A,#0FH ANL A,R3 MOVR5,A LCALL BCD MOV R3,A MOV A,#0FH ANL A,R3 MOV R6,A20LOOP 1:MOV A,R7 JZ LOOP2 SJMP LT0 LOOP 2:CJNE R4,#21H,LT1 SJMP LT2BCD: MOV B,