單片機交通燈課程設(shè)計(LED顯示倒計時)

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)濟的快速發(fā)展從而導致

2、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。 對交叉口實行科學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 一

3、序言 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 5 1.4 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 2 一 序言 1.1 交通燈的形成 當今，紅綠燈安裝在各個道口上，已經(jīng)成為疏導交通車輛最 常見和

4、最有效的手段。 但這一技術(shù)在 19 世紀就已出現(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

5、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 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 3 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

6、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、87c51、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

7、路等。因此，單片機只需要和適當?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相 結(jié)合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。 4 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

8、-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、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) 5 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

9、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： 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

10、傳輸。 全雙工串行口： 6 8051 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)

11、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 7 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、

12、交通燈切換時間為 50 秒，在 LED 數(shù)碼管上顯示 剩余時間。 8 二 硬件電路的設(shè)計及描述 2.1MCS-51 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu) 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。 ： 9 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 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

13、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

14、 21 個字節(jié)。 5.4 個 8 位并行輸入輸出 I/O 接口。 10 P0 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 P3.1TXD：串行口輸出端 P3.1TXD：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 P3.0P3.7 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 P3.0RXD： 串行口輸 P3.4T0：定時器/計數(shù)器 0 外部輸入端 P3.5T1：定時器/計數(shù)器 1 外部輸入端 P3.6 P3.7 ：外部數(shù)據(jù)

15、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 。 11 7.2 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 80

16、31、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， 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 口線復用。 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

17、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.配有上電復位或按鍵復位電路。 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。 13 2.4 單片機的特點與應用 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

18、。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 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

19、）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，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，可使某一燈亮，通過一條 CLR 指令，可使某 一燈滅 16 3.3 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 MOV DPTR,#0FF20H MOVX DPTR,A MOV A,#00H MOV DPTR,#0FF21H MOVX DPTR,A LT1: MOV R4,#21H MOV R7,#32H SJMP LT0 LT2:MOV