51單片機(jī)紅綠燈課程設(shè)計(jì)

1、1電源提供方案為使模塊穩(wěn)定工作，須有可靠電源。因此考慮了兩種電源方案：方案一：采用獨(dú)立的穩(wěn)壓電源。此方案的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定可靠，且有各種成 熟電路可供選用；缺點(diǎn)是各模塊都采用獨(dú)立電源，會(huì)使系統(tǒng)復(fù)雜， 且可能影響電路電平。方案二：采用單片機(jī)控制模塊提供電源。改方案的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)明扼要，節(jié)約成本；缺點(diǎn)是輸出功率不高。綜上所述，選擇方案二。2顯示界面方案該系統(tǒng)要求完成倒計(jì)時(shí)功能?；谏鲜鲈颍铱紤]了二種方案：方案一：采用數(shù)碼管顯示。這種方案只顯示有限的符號(hào)和數(shù)碼字符， 簡(jiǎn)單，方便。方案二：采用點(diǎn)陣式 LED顯示。這種方案雖然功能強(qiáng) 大，并可方便的顯示各種英文字符，漢字，圖形等，但實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，成 本較咼。綜

2、上所述，選擇方案一。3輸入方案：設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)能調(diào)節(jié)燈亮?xí)r間，并可處理緊急情況，我研究了兩種方 案：方案一：采用8155擴(kuò)展I/O 口及鍵盤，顯示等。該方案的優(yōu)點(diǎn)是：使用靈活可編程，并且有RAM及計(jì)數(shù)器。若用該方案，可提供較多I/O 口，但操作起來(lái)稍顯復(fù)雜。方案二：直接在I/O 口線上接上按鍵開關(guān)。由于該系統(tǒng)對(duì)于交通燈及數(shù)碼管的控制，只用單片機(jī)本身的I/O 口就 可實(shí)現(xiàn)，且本身的計(jì)數(shù)器及 RAM已經(jīng)夠用。綜上所述，選擇方案二。3.1單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的通行方案設(shè)計(jì)設(shè)在十字路口，分為東西向和南北向，在任一時(shí)刻只有一個(gè)方向通行， 另一方向禁行，持續(xù)一定時(shí)間，經(jīng)過(guò)短暫的過(guò)渡時(shí)間，將通行禁行方 向?qū)Q。

3、其具體狀態(tài)如下圖所示。說(shuō)明：黑色表示亮，白色表示滅。交通狀態(tài)從狀態(tài)1開始變換，直至狀態(tài)6然后循環(huán)至狀態(tài)1,周而復(fù) 始，即如圖2.1所示：綠黃8綠黃綠黃8綠黃紅綠黃紅綠黃00coeoeo紅綠黃紅綠黃紅綠黃OO遼CIL-c紅綠6T繚黃o4O黃0O紅綠黃好如,曲朋友確到X圖1交通狀態(tài)本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)AT89C51作為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈 控制器。實(shí)現(xiàn)以下功能: 初始東西綠燈亮，南北紅燈亮，東西路口車通行，時(shí)隔 24s,黃燈 閃爍6次。之后，南北綠燈亮，東西紅燈亮，方向開始通車，時(shí)隔 24s,南北黃燈閃爍6次，然后又切換成東西方向通車，如此重復(fù)。當(dāng)發(fā)生交通意外（中斷產(chǎn)生）時(shí)，全部亮紅燈

4、，進(jìn)行交通事故的處 理。當(dāng)事故處理完畢（再次按中斷鍵），重新按上述方式工作。當(dāng)南北路口的流量大時(shí)，可以增加南北路口亮綠燈的時(shí)間，當(dāng)東 西路口的流量大時(shí)，可以增加?xùn)|西路口亮綠燈的時(shí)間，結(jié)束后調(diào)回正 常狀態(tài)。下面我們可以用圖表表示燈狀態(tài)和行止?fàn)顟B(tài)的關(guān)系如下衷1疋通狀態(tài)恣綠燈狀態(tài)狀態(tài)1狀態(tài)3狀態(tài)4狀態(tài)&東西向-荼行等待變換通行等待變換南北向逋行等待變換禁行零待變換東西紅燈1100東西苗燈0001東西録燈0010蔽北紅燈0011南北綠燈1000南北黃JT0100東西南北四個(gè)路口均有紅綠黃3燈和數(shù)碼顯示管2個(gè)，在任一個(gè)路口, 遇紅燈禁止通行，轉(zhuǎn)綠燈允許通行，之后黃燈亮警告行止?fàn)顟B(tài)將變換。狀態(tài)及紅綠燈狀態(tài)

5、如表1所示。說(shuō)明：0表示火，1表示亮。3.3單片機(jī)智能交通燈控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理單片機(jī)設(shè)計(jì)智能交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機(jī)直接控制交通信號(hào)燈的 狀態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)、緊急情況處理與時(shí)間調(diào)整等功能。圏2蠱統(tǒng)的總體枇圈據(jù)此，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，連接成最小系統(tǒng)，由按鍵設(shè) 置模塊產(chǎn)生輸入，信號(hào)燈狀態(tài)模塊、LED倒計(jì)時(shí)模塊接受輸出。系統(tǒng) 的總體框圖如上所示。單片機(jī)上電后，系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，同時(shí)將時(shí)間數(shù)據(jù)倒計(jì)時(shí)輸入到 LED數(shù)碼管上實(shí)時(shí)顯示。在此過(guò)程中隨 時(shí)通過(guò)鍵盤調(diào)用急停按鍵和時(shí)間調(diào)節(jié)中斷。交通燈系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)此設(shè)計(jì)采用的是AT89C51單片機(jī)為內(nèi)部控制芯片，外部接

6、有按鍵中斷 電路以及復(fù)位電路以外，還有4個(gè)兩位數(shù)碼管，用以倒計(jì)時(shí)和4個(gè)路 口的燈，共12個(gè)LED燈。四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）第頁(yè) 5第二章交通燈系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)此設(shè)計(jì)采用的是AT89C51單片機(jī)為內(nèi)部控制芯片，外部接有按鍵中斷 電路以及復(fù)位電路以外，還有4個(gè)兩位數(shù)碼管，用以倒計(jì)時(shí)和4個(gè)路 口的燈，共12個(gè)LED燈。2.1系統(tǒng)框架圖電路板一塊，AT89S51單片機(jī)一片，八段LED數(shù)碼管四個(gè)。發(fā)光二極 管12個(gè)（4個(gè)綠的，4個(gè)紅，4個(gè)黃的），8個(gè)電阻，2個(gè)電容，1個(gè) 晶振，1個(gè)電解電容，1個(gè)按鍵開關(guān)。（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖：圖 2.1）數(shù)碼顯示管 ATS9C51外部晶滋振蕩電路両._.說(shuō)也電

7、路圖2.12.3.1 MSC-51芯片簡(jiǎn)介MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)8051是MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，我們以這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。8051單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器（ROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、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二大總線，現(xiàn)在我們分別加以說(shuō)明：中央處理器：中央處理器（CPU）是整個(gè)單片機(jī)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(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè) 單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)8051內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和12

8、8個(gè)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(wèn)，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(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。8051內(nèi)部結(jié)構(gòu)TttTtT if t時(shí)鐘8051232 LED顯示數(shù)碼管八段LED顯示器由八個(gè)發(fā)光二極管組成。其中7個(gè)長(zhǎng)條形的發(fā)光管排 列成“日”字形，另一個(gè)圓點(diǎn)形的放光管在顯示器的右下角作為顯示 小數(shù)點(diǎn)用，它能顯示各種數(shù)字及部分英文字母。LED顯示器有兩種不 同的形式：一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極都連在一起的， 稱為共陽(yáng)極 LED顯示器如圖2-2所示；另一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陰極都連在一

9、起的，稱為共陰極LED顯示器3.3晶體振蕩器石英晶體振蕩器的特點(diǎn)是振蕩頻率準(zhǔn)確、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、頻率易調(diào)整， 作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。我們?cè)诰w某一方向加一電場(chǎng)，從而在與此垂直的方向產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)， 有了機(jī)械振動(dòng)，就會(huì)在相應(yīng)的 垂直面上產(chǎn)生電場(chǎng)，從而使機(jī)械振動(dòng)和電場(chǎng)互為因果，這種循環(huán)過(guò)程 一直持續(xù)到晶體的機(jī)械強(qiáng)度限制時(shí)， 才達(dá)到最后穩(wěn)定，這種壓電諧振 的頻率即為晶體振蕩器的固有頻率。附錄原程序代碼#in clude#define uint unsigned int 宏定義#define uchar unsigned char/ 宏定義uchar aa,cc,NBshi,NBge,DXshi

10、,DXge,NBtemp,DXtemp; 定義變量 sbit NBR=P3A0;/南北紅燈sbit NBY二P3A1;南北黃燈sbit NBG二P3A4;南北綠燈sbit DXY二P3A5; 東西黃燈sbit DXG=P3A6;/東西綠燈sbit DXR二P3A7;東西紅燈uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/數(shù)字的代碼從0-9/數(shù)字的代碼從0-9void init(); 初始化子程序的申明void displayNB(uchar NBshi,uchar NBge);/ 顯示子程序的申 明void

11、 delay(uint z);/延時(shí)子程序的申明void fenjieNB(); 南北數(shù)碼管顯示數(shù)字的分解函數(shù)void fenjieDX();東西數(shù)碼管顯示數(shù)字的分解函數(shù)void main()void init();/ 初始化子程序的申明void displayNB(uchar NBshi,uchar NBge);/ 顯示子程序的申明void delay(uint z);/延時(shí)子程序的申明void fenjieNB();南北數(shù)碼管顯示數(shù)字的分解函數(shù)void fenjieDX();/東西數(shù)碼管顯示數(shù)字的分解函數(shù)void main()init();/初始化子程序 while(1) if(cc=82

12、)循環(huán)一次結(jié)束cc=0;/從新進(jìn)行下一次循環(huán)void delay(uintz)/帶參數(shù)的延時(shí)函數(shù)void delay(uintz)/帶參數(shù)的延時(shí)函數(shù) uchar x,y;/ 定義兩個(gè)變量for(x=z;x0;x-)/循環(huán)延時(shí)for(y=110;y0;y-);循環(huán)延時(shí)void init()初始化子程序 EA=1;開總中斷ET0=1;允許定時(shí)器0中斷EX0=1;允許外部中斷0中斷TR0=1; 啟動(dòng)定時(shí)器0TMOD=0x01;/設(shè)置定時(shí)器0工作方式1TH0=(65536-50000)/256;給定時(shí)器的高8為賦初值TL0=(65536-50000)%256;給定時(shí)器的低8為賦初值void fenji

13、eNB() 南北數(shù)碼管顯示數(shù)字的分解函數(shù) NBshi二NBtemp/10;將要顯示的時(shí)間的十位賦給變量NBge二NBtemp%10;將要顯示的時(shí)間的個(gè)位賦給變量NBtemp-;void fenjieDX()/東西數(shù)碼管顯示數(shù)字的分解函數(shù) DXshi=DXtemp/10; DXge=DXtemp%10DXtemp-;void displayNB(uchar NBshi,uchar NBge)/ 帶參數(shù)的數(shù)碼管顯示函數(shù)/顯示南北十位 P2=0xfe;P0二tableNBshi;delay(5);/顯示南北個(gè)位P2=0xfd;P0=tableNBge;delay(15);void displayDX

14、(uchar DXshi,uchar DXge)/東西十位P2=0xfb;P1=tableDXshi;delay(5);/東西個(gè)位P2=0xf7;P1=tableDXge;delay(5);void timerO() interrupt 1定時(shí)器0的中斷函數(shù)TH0=(65536-50000)/256; 重裝計(jì)數(shù)初值TL0=(65536-50000)%256; 重裝計(jì)數(shù)初值aa+;if(aa=20) 判斷定時(shí)1分鐘是否到aa=O;計(jì)數(shù)次數(shù)清0if(cc=O) 南北亮紅燈40秒，東西亮黃燈5秒DXY二0;/東西的黃燈亮DXG=1;東西的綠燈不亮DXR=1;/東西的紅燈不亮NBY =1;/南北的黃燈

15、不亮NBG=1;南北的綠燈不亮NBR=0;南北的紅燈亮DXtemp=5;東西的黃燈亮5秒NBtemp=40;南北的紅燈亮40秒else if(cc=6)/南北繼續(xù)亮紅燈40秒，東西亮綠燈34秒DXY =1;/東西的黃燈不亮DXG=0;/東西的綠燈亮DXR=1;/東西的紅燈不亮NBY =1;/南北的黃燈不亮NBG=1;/南北的綠燈不亮NBR=O;南北的紅燈亮DXtemp=34;東西的綠燈亮34秒else if(cc=41) 南北亮黃燈5秒，東西亮紅燈40秒DXY =1;/東西的黃燈不亮DXG=1;東西的綠燈不亮DXR=0;/東西的紅燈亮NB Y=0;南北的黃燈亮NBG=1;/南北的綠燈不亮NBR=1;/南北的紅燈不亮NBtemp=5;南北的黃燈亮5秒DXtemp=40;/東西的紅燈亮40秒else if(cc=47)/南北亮綠燈34秒，東西繼續(xù)亮紅燈 40秒 DXY =1;/東西的黃燈不亮DXG=1;/東西的綠燈不亮DXR=0;/東西的紅燈亮NBY =1;/南北的黃燈不亮NBG=0;/南北的綠燈亮NBR=1;/南北的紅燈不亮NBtemp=34;/南北的綠燈亮34秒DXtemp=34;東西的紅燈亮40秒fenjieNB();調(diào)用南北分解函數(shù)fenjieDX();調(diào)用東西分解函數(shù)cc+;判斷亮燈的變量自加1displ