單片機(jī)交通燈控制器課程設(shè)計(jì)

1、江西理工大學(xué) 單片機(jī)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目： 交通燈控制器設(shè) 計(jì) 者： 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí)： 指導(dǎo)老師： 設(shè)計(jì)報(bào)告電路設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)平時(shí)分總評(píng)格式（5）內(nèi)容(15)原理圖（15）板子外觀（15）程序（15）調(diào)試情況（15）（20）完成時(shí)間： 2010年7月目 錄第1章 MCS-51單片機(jī)概述11.1 引言11.2單片機(jī)概述11.3芯片簡(jiǎn)介1第2章 交通燈控制器22. 1設(shè)計(jì)目的32.2設(shè)計(jì)要求32.3設(shè)計(jì)方案3第3章 交通燈控制器設(shè)計(jì)43.1交通燈控制器硬件設(shè)計(jì)43.1.1材料選用4 3.1.2交通燈硬件電路連接圖43.1.3數(shù)碼管的連接53.2 控制器的軟件設(shè)計(jì)63.2.1主程序63.2.2第

2、一狀態(tài)程序6第二狀態(tài)程序7第三狀態(tài)程序8第四狀態(tài)程序9第五狀態(tài)程序10每秒鐘的設(shè)定10附錄11致謝18參考文獻(xiàn)19第1章 MCS-51單片機(jī)概述1.1引言當(dāng)今，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

3、傷，遂被取消。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三色圓形的投光器組成，1914年始安裝于紐約市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”。1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測(cè)器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來(lái)啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對(duì)壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺(jué)到有人要過(guò)馬路。紅外光束能把信號(hào)燈的紅燈延長(zhǎng)一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)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

4、年，聯(lián)合國(guó)道路交通和道路標(biāo)志信號(hào)協(xié)定對(duì)各種信號(hào)燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號(hào)，面對(duì)綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)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路口內(nèi)行駛的車輛和過(guò)人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號(hào)，面對(duì)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(hào)，面對(duì)黃燈的車輛不能越過(guò)停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時(shí)可以進(jìn)入交叉路口。1.2單片機(jī)概述 單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。 通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能

5、部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。 單片機(jī)經(jīng)過(guò)1、2、3、3代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功能在增強(qiáng)，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(jiǎn)介單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(jī)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(jī)則采用普林斯頓結(jié)

6、構(gòu)。下圖是MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 圖2 圖1-1 MCS-51結(jié)構(gòu)框圖MCS-51的引腳說(shuō)明：MCS-51系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組8位共32個(gè)I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用。 圖1-2 MCS-51的引腳圖第2章 交通燈控制器2.1設(shè)計(jì)目的(1)掌握單片機(jī)定時(shí) ，計(jì)數(shù)器的編程應(yīng)用。(2)通過(guò)對(duì)交通燈控制程序的編寫與調(diào)試，掌握中斷程序的結(jié)構(gòu)(3)進(jìn)一步熟練使用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的各種調(diào)試方法。2.2設(shè)計(jì)要求東西、南北兩干道交于一個(gè)十字路口，各干

7、道有一組紅、黃、綠三色的指示燈，指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行，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?xí)r間為東西、南北兩干道的公共停車時(shí)間。2.3設(shè)計(jì)方案設(shè)東西道比南北道的車流量大，指示燈燃亮的方案如表2-13 30S3S2 25S3S東西道綠燈亮黃燈閃紅燈亮紅燈亮南北道紅燈亮紅燈亮綠燈亮黃燈閃 表2-1 指示燈燃亮圖（1）當(dāng)東西方向?yàn)榧t燈，此道車輛禁止通行，東西道行人可通過(guò)；南北道為綠燈，此道車輛通過(guò)，行人禁止通行。時(shí)間為25秒。（2）黃燈閃爍3秒，警示車輛和行人紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。 （3）當(dāng)東西方向?yàn)榫G燈，此道車輛通行；南北方向?yàn)榧t燈，南北道車輛禁

8、止通過(guò)，行人通行。時(shí)間為30秒。 東西方向車流大 通行時(shí)間長(zhǎng)。（4）這樣如上表的時(shí)間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次出現(xiàn)這樣行人和車輛就能安全暢通的通行。系統(tǒng)狀態(tài)流程圖：東西南北紅燈全亮東西紅燈南北綠燈東西亮綠燈南北亮紅燈東西綠-黃燈南北紅燈東西紅燈南北綠-黃燈 圖2-1 系統(tǒng)狀態(tài)流程圖第3章 交通燈控制器設(shè)計(jì)系統(tǒng)總框圖如下：鍵盤設(shè)置時(shí)間參數(shù)51單片機(jī)系統(tǒng)處理紅外對(duì)管檢測(cè)信號(hào)輸入紅燈報(bào)警及記錄車流量顯示時(shí)間倒計(jì)時(shí)交通燈 圖3-1系統(tǒng)總框圖3.1交通燈控制器硬件設(shè)計(jì)材料選用：選用設(shè)備89V51單片機(jī)一片選用設(shè)備：89v51彈片機(jī)一片，共陰極的兩位七段數(shù)碼管一個(gè)，發(fā)光二極管紅黃綠燈各四個(gè)，開(kāi)關(guān)鍵盤、連線

9、若干。 交通燈硬件電路連接圖 圖3-2 硬件電路連接圖 數(shù)碼管的連接 LED 燈的顯示原理:通過(guò)同名管腳上所加電平的高低來(lái)控制發(fā)光二極管是否點(diǎn)量而顯示不同的字形。P0.0P2.6P2.5P2.0P2.1P2.3P2.7P2.4P2.2P0.1a1b1c1d1g1e1f1dp1 圖3-3 7段數(shù)碼管引腳連接圖 控制2管亮 控制1管亮 g2亮 d1亮 f2亮 dp1亮 a2亮 e1亮b2亮 c1亮c2 亮 b1 亮 e2亮 a1 亮 dp2亮 f1 亮 d2 亮 g1 亮3.2控制器的軟件設(shè)計(jì)開(kāi)始東西南北方向紅燈全部亮5秒東西方向通行30秒，南北方向亮紅燈黃燈閃爍3秒南北方向通行25秒，東西方向亮

10、紅燈燈黃燈閃爍3秒結(jié)束復(fù)位 圖3-4 程序流程圖主程序：void main()P0=0XFF;P1=0xFF; P2=0xFF;EA=1;/打開(kāi)外部中斷EX0=1;/允許外部中斷0中斷IT0=0;/INT0為沿觸發(fā)方式 init1(); while(1) init2();/第2個(gè)狀態(tài) init3(); /第3個(gè)狀態(tài) init4(); /第4個(gè)狀態(tài) init5();/第5個(gè)狀態(tài) 第一狀態(tài)程序void init1()/第一個(gè)狀態(tài)：東西、南北方向均亮紅燈5S uint temp;temp=6;/變量賦初值TMOD=0x01;/定時(shí)器0工作于方式1TH0=0x4c;TL0=0x00;/定時(shí)器賦初值EA

11、=1;/開(kāi)外部中斷ET0=1;/開(kāi)定時(shí)中斷TR0=1;/開(kāi)定時(shí)器0while(1)RED_DONGXI=0; /第一個(gè)狀態(tài)東西、南北均亮紅燈5S RED_NANBEI=0;GREEN_DONGXI=1;GREEN_NANBEI=1;YELLOW_DONGXI=1;YELLOW_NANBEI=1;if(aa=10)/定時(shí)20*50MS=1Saa=0;/定時(shí)完成一次后清0temp-;/變量自增/delay(10);if(temp>250)/定時(shí)100Stemp=6;/變量清0break;shi=temp%100/10;/顯示十位ge=temp%10;/顯示個(gè)位 display(ge,shi)

12、;第二狀態(tài)程序void init2()/第二個(gè)狀態(tài)：東西亮綠燈30S、南北亮紅燈uint temp;temp=31;/變量賦初值TMOD=0x01;/定時(shí)器0工作于方式1TH0=0x4c;TL0=0x00;/定時(shí)器賦初值EA=1;/開(kāi)外部中斷ET0=1;/開(kāi)定時(shí)中斷TR0=1;/開(kāi)定時(shí)器0while(1) RED_DONGXI=1;RED_NANBEI=0;GREEN_DONGXI=0; GREEN_NANBEI=1;YELLOW_DONGXI=1;/第二個(gè)狀態(tài)：東西亮綠燈30S、南北亮紅燈 YELLOW_NANBEI=1;if(aa=20)/定時(shí)20*50MS=1Saa=0;/定時(shí)完成一次后

13、清0temp-;/變量自增if(temp=4)/定時(shí)100Stemp=30;/變量清0break;shi=temp%100/10;/顯示十位ge=temp%10;/顯示個(gè)位display(ge,shi);第三狀態(tài)程序void init3() /第三個(gè)狀態(tài)：東西綠燈閃3次轉(zhuǎn)亮黃燈、南北亮紅燈3S uint temp;temp=4;/變量賦初值TMOD=0x01;/定時(shí)器0工作于方式1TH0=0x4c;TL0=0x00;/定時(shí)器賦初值EA=1;/開(kāi)外部中斷ET0=1;/開(kāi)定時(shí)中斷TR0=1;/開(kāi)定時(shí)器0while(1)RED_NANBEI=0;GREEN_DONGXI=1;/YELLOW_DONG

14、XI=YELLOW_DONGXI;if(aa=20)/定時(shí)20*50MS=1Saa=0;/定時(shí)完成一次后清0temp-;/變量自增YELLOW_DONGXI=YELLOW_DONGXI;if(temp>200)/定時(shí)100Stemp=4;/變量清0break;shi=temp%100/10;/顯示十位ge=temp%10;/顯示個(gè)位 display(ge,shi);第四狀態(tài)程序void init4()/第四個(gè)狀態(tài)：東西亮紅燈、南北亮綠燈25S uint temp;temp=26;/變量賦初值TMOD=0x01;/定時(shí)器0工作于方式1TH0=0x4c;TL0=0x00;/定時(shí)器賦初值EA=

15、1;/開(kāi)外部中斷ET0=1;/開(kāi)定時(shí)中斷TR0=1;/開(kāi)定時(shí)器0while(1)RED_DONGXI=0; RED_NANBEI=1;YELLOW_DONGXI=1;/第一個(gè)狀態(tài)東西、南北均亮紅燈5S GREEN_NANBEI=0;if(aa=20)/定時(shí)20*50MS=1Saa=0;/定時(shí)完成一次后清0temp-;/變量自增if(temp=4)/定時(shí)100Stemp=25;/變量清0break;shi=temp%100/10;/顯示十位ge=temp%10;/顯示個(gè)位 display(ge,shi);第五狀態(tài)程序void init5()/第五個(gè)狀態(tài)：東西亮紅燈、南北綠燈閃3次轉(zhuǎn)亮黃燈3S u

16、int temp;temp=4;/變量賦初值TMOD=0x01;/定時(shí)器0工作于方式1TH0=0x4c;TL0=0x00;/定時(shí)器賦初值EA=1;/開(kāi)外部中斷ET0=1;/開(kāi)定時(shí)中斷TR0=1;/開(kāi)定時(shí)器0while(1)RED_NANBEI=1;RED_DONGXI=0;GREEN_DONGXI=1;GREEN_NANBEI=1;/YELLOW_NANBEI=YELLOW_NANBEI;if(aa=20)/定時(shí)20*50MS=1Saa=0;/定時(shí)完成一次后清0temp-;/變量自增 YELLOW_NANBEI=YELLOW_NANBEI;if(temp>200)/定時(shí)100Stemp=

17、4;/變量清0break;shi=temp%100/10;/顯示十位ge=temp%10;/顯示個(gè)位 display(ge,shi);每秒鐘的設(shè)定利用MCS-51內(nèi)部定時(shí)器產(chǎn)生溢出中斷來(lái)確定1秒的時(shí)間，采用在主程序中設(shè)定一個(gè)初值為20的軟件計(jì)數(shù)器和使T0定時(shí)50毫秒這樣每當(dāng)T0到50毫秒時(shí)CPU就響應(yīng)它的溢出中斷請(qǐng)求，進(jìn)入他的中斷服務(wù)子程序。在中斷服務(wù)子程序中，CPU先使軟件計(jì)數(shù)器減，然后判斷它是否為零。為零表示1秒已到可以返回到輸出時(shí)間顯示程序。附錄： 程序源代碼#include<reg51.h>/頭文件#include<intrins.h>/頭文件#define u

18、char unsigned char/宏定義#define uint unsigned int/宏定義sbit RED_DONGXI = P10;sbit YELLOW_DONGXI = P11;sbit GREEN_DONGXI = P12;sbit RED_NANBEI = P13;sbit YELLOW_NANBEI = P14;sbit GREEN_NANBEI = P15; uint aa, bai,shi,ge,bb; /定義變量/*數(shù)碼管顯示0-9*/uint code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f

19、;/*子函數(shù)聲明*/void delay(uint z);void delay0(uint z);/void init(uint a);void display(uint shi,uint ge);void xtimer0();void init1();void init2();void init3();void init4();void init5();void xint1();void xint0();void LED_ON();void LED_OFF();/* 主函數(shù)*/void main()P0=0XFF;P1=0xFF; P2=0xFF;EA=1;/打開(kāi)外部中斷EX0=1;/允許外

20、部中斷0中斷IT0=0;/INT0為沿觸發(fā)方式 init1(); while(1) init2();/第2個(gè)狀態(tài) init3(); /第3個(gè)狀態(tài) init4(); /第4個(gè)狀態(tài) init5();/第5個(gè)狀態(tài) void init1()/第一個(gè)狀態(tài)：東西、南北方向均亮紅燈5S uint temp;temp=6;/變量賦初值TMOD=0x01;/定時(shí)器0工作于方式1TH0=0x4c;TL0=0x00;/定時(shí)器賦初值EA=1;/開(kāi)外部中斷ET0=1;/開(kāi)定時(shí)中斷TR0=1;/開(kāi)定時(shí)器0while(1)RED_DONGXI=0; /第一個(gè)狀態(tài)東西、南北均亮紅燈5S RED_NANBEI=0;GREEN_

21、DONGXI=1;GREEN_NANBEI=1;YELLOW_DONGXI=1;YELLOW_NANBEI=1;if(aa=10)/定時(shí)20*50MS=1Saa=0;/定時(shí)完成一次后清0temp-;/變量自增/delay(10);if(temp>250)/定時(shí)100Stemp=6;/變量清0break;shi=temp%100/10;/顯示十位ge=temp%10;/顯示個(gè)位 display(ge,shi); void init2()/第二個(gè)狀態(tài)：東西亮綠燈30S、南北亮紅燈uint temp;temp=31;/變量賦初值TMOD=0x01;/定時(shí)器0工作于方式1TH0=0x4c;TL0

22、=0x00;/定時(shí)器賦初值EA=1;/開(kāi)外部中斷ET0=1;/開(kāi)定時(shí)中斷TR0=1;/開(kāi)定時(shí)器0while(1) RED_DONGXI=1;RED_NANBEI=0;GREEN_DONGXI=0; GREEN_NANBEI=1;YELLOW_DONGXI=1;/第二個(gè)狀態(tài)：東西亮綠燈30S、南北亮紅燈 YELLOW_NANBEI=1;if(aa=20)/定時(shí)20*50MS=1Saa=0;/定時(shí)完成一次后清0temp-;/變量自增if(temp=4)/定時(shí)100Stemp=30;/變量清0break;shi=temp%100/10;/顯示十位ge=temp%10;/顯示個(gè)位display(ge,

23、shi);void init3() /第三個(gè)狀態(tài)：東西綠燈閃3次轉(zhuǎn)亮黃燈、南北亮紅燈3S uint temp;temp=4;/變量賦初值TMOD=0x01;/定時(shí)器0工作于方式1TH0=0x4c;TL0=0x00;/定時(shí)器賦初值EA=1;/開(kāi)外部中斷ET0=1;/開(kāi)定時(shí)中斷TR0=1;/開(kāi)定時(shí)器0while(1)RED_NANBEI=0;GREEN_DONGXI=1;/YELLOW_DONGXI=YELLOW_DONGXI;if(aa=20)/定時(shí)20*50MS=1Saa=0;/定時(shí)完成一次后清0temp-;/變量自增YELLOW_DONGXI=YELLOW_DONGXI;if(temp>

24、;200)/定時(shí)100Stemp=4;/變量清0break;shi=temp%100/10;/顯示十位ge=temp%10;/顯示個(gè)位 display(ge,shi);void init4()/第四個(gè)狀態(tài)：東西亮紅燈、南北亮綠燈25S uint temp;temp=26;/變量賦初值TMOD=0x01;/定時(shí)器0工作于方式1TH0=0x4c;TL0=0x00;/定時(shí)器賦初值EA=1;/開(kāi)外部中斷ET0=1;/開(kāi)定時(shí)中斷TR0=1;/開(kāi)定時(shí)器0while(1)RED_DONGXI=0; RED_NANBEI=1;YELLOW_DONGXI=1;/第一個(gè)狀態(tài)東西、南北均亮紅燈5S GREEN_NA

25、NBEI=0;if(aa=20)/定時(shí)20*50MS=1Saa=0;/定時(shí)完成一次后清0temp-;/變量自增if(temp=4)/定時(shí)100Stemp=25;/變量清0break;shi=temp%100/10;/顯示十位ge=temp%10;/顯示個(gè)位 display(ge,shi);void init5()/第五個(gè)狀態(tài)：東西亮紅燈、南北綠燈閃3次轉(zhuǎn)亮黃燈3S uint temp;temp=4;/變量賦初值TMOD=0x01;/定時(shí)器0工作于方式1TH0=0x4c;TL0=0x00;/定時(shí)器賦初值EA=1;/開(kāi)外部中斷ET0=1;/開(kāi)定時(shí)中斷TR0=1;/開(kāi)定時(shí)器0while(1)RED_

26、NANBEI=1;RED_DONGXI=0;GREEN_DONGXI=1;GREEN_NANBEI=1;/YELLOW_NANBEI=YELLOW_NANBEI;if(aa=20)/定時(shí)20*50MS=1Saa=0;/定時(shí)完成一次后清0temp-;/變量自增 YELLOW_NANBEI=YELLOW_NANBEI;if(temp>200)/定時(shí)100Stemp=4;/變量清0break;shi=temp%100/10;/顯示十位ge=temp%10;/顯示個(gè)位 display(ge,shi);/*顯示子函數(shù)*/void display(uint shi,uint ge)P0=0xfd;P2=tableshi;/顯示十位delay0(5);P0=0xfe;P2=tablege;/顯示個(gè)位delay0(5);void xint0() interrupt 0 /外部中斷0,這里用2是INT1的優(yōu)先級(jí)為0LED_ON();void LED_ON()/外部中斷0顯示子程序RED_NANBEI=0;RED_DONGXI=0;GREEN_NANBEI=1;GREEN_DONGXI=1; YELLOW