單片機(jī)交通燈課程設(shè)計(jì)(LED顯示倒計(jì)時(shí))

1、單片機(jī)交通燈課程設(shè)計(jì)(LED顯示倒計(jì)時(shí).txt27信念的力量在于即使身處逆境，亦能幫助你鼓起前進(jìn)的船帆；信念的魅力在于即使遇到險(xiǎn)運(yùn)，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(xiàn) doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。 摘 要 近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入， 同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)技術(shù)日益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單 片機(jī)方面知識(shí)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(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展從而導(dǎo)致

2、了汽車(chē)數(shù)量的猛增，大中 型城市的城市交通，正面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，從而導(dǎo)致交通問(wèn)題日 益嚴(yán)重，日常的交通堵塞成為人們司空見(jiàn)慣而又不得不忍受的問(wèn) 題。在這種背景下，結(jié)合我國(guó)城市道路交通的實(shí)際情況，開(kāi)發(fā)出 真正適合我們自身特點(diǎn)的智能信號(hào)燈控制系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前的 主要任務(wù)。 對(duì)交叉口實(shí)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(wèn)題的有效途徑。 交通燈控制系統(tǒng)由 80C51 單片機(jī)、鍵盤(pán)、LED 顯示、交通燈 延時(shí)組成。 系統(tǒng)除具有基本交通燈功能外， 還具有時(shí)間設(shè)置、 LED 信息顯示功能，市交通實(shí)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(jī)的發(fā)展歷程 4 1.3 芯片簡(jiǎn)介 5 1.4 技術(shù)指標(biāo)及設(shè)計(jì)要求 7 二 硬件電路的設(shè)計(jì)及描述 9 2.1MCS-51 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 9 2.2 MCS-51 單片機(jī)芯片引腳位置及功能符號(hào) 12 2.3 51 系列單片機(jī)運(yùn)行的硬件條件 13 2.4 單片機(jī)的特點(diǎn)與應(yīng)用 14 三 軟件設(shè)計(jì)流程及描述 15 3.1 軟件設(shè)計(jì)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(huì)總結(jié)22 體會(huì)總結(jié) 參 考 文 獻(xiàn) 23 2 一 序言 1.1 交通燈的形成 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(chē)輛最 常見(jiàn)和

4、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(chē)通行。 這是世界上最早的交通信號(hào)燈。 。 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” 。 1 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 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(chē)輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和

5、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(chē)輛都必須讓合法地正在 路口內(nèi)行駛的車(chē)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(chē)輛必須在交叉路口的停車(chē)線后停車(chē)。 黃燈是警告 3 信號(hào)， 面對(duì)黃燈的車(chē)輛不能越過(guò)停車(chē)線， 但車(chē)輛已十分接近停車(chē)線 而不能安全停車(chē)時(shí)可以進(jìn)入交叉路口。 我們?cè)O(shè)計(jì)的單片機(jī)控制交通 燈就是基于信號(hào)燈。 1.2 單片機(jī)的發(fā)展歷程 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(chēng)單片機(jī)，特別適用于控制 領(lǐng)域，故又稱(chēng)為微控制器。 在 MCS-51 系列單片機(jī)中，有兩個(gè)子系列：51 子系列和 52 子系列。每個(gè)子系列有諾

6、干中型號(hào)。51 系列有 8051、8751 和 8031 三個(gè)型號(hào)，后來(lái)經(jīng)過(guò)改進(jìn)產(chǎn)生了 80c51、87c51、80c31 三個(gè)型號(hào)； 52 系列有 5021、 8752、 8032 三個(gè)型號(hào)， 改進(jìn)后的型號(hào)是 80c52/87c52、 80c32。改進(jìn)后的型號(hào)更加省電。52 系列比對(duì)應(yīng)的 51 系列增加了定 時(shí)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(jī)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(jī)。 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)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和 I/O 接口電

7、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)。 4 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 MSCMSC-51 芯片簡(jiǎn)介 80C51 是 INTEL 公司 MCS-51 系列單片機(jī)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(jī)， 屬于標(biāo)準(zhǔn)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(kuò)展了 MCS

8、-48 單片機(jī)的 體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。 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三大總 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) 5 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

9、用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和 128 個(gè)專(zhuān)用寄存 器單元， 它們是統(tǒng)一編址的， 專(zhuān)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(xiě)的數(shù)據(jù)， 運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定 義的字型表。 程序存儲(chǔ)器(ROM： 8051 共有 4096 個(gè) 8 位掩膜 ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù) 據(jù)或表格。 定時(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM： 8051 有兩個(gè) 16 位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)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(duì)外部 數(shù)據(jù)的

10、傳輸。 全雙工串行口： 6 8051 內(nèi)置一個(gè)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(dāng)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(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù) 器中斷和一個(gè)串行中斷， 可滿足不同的控制要求， 并具有 2 級(jí)的優(yōu) 先級(jí)別選擇。 時(shí)鐘電路： 8051 內(nèi)置最高頻率達(dá) 12MHz 的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片 機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但 8051 單片機(jī)需外置振蕩電容。 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類(lèi)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)

11、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) 構(gòu)。 1.4 技術(shù)指標(biāo) 設(shè)計(jì)一個(gè)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(hào)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(guò)停車(chē)線的車(chē)輛禁止通行， 已過(guò)停車(chē)線的車(chē)輛繼 續(xù)通行； 綠燈表示該道路允許通行。 該電路自動(dòng)控制十字路口兩組 紅、黃、綠交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)十字路口自動(dòng)化。 1.5 設(shè)計(jì)要求 1、 利用兩種顏色的 4 個(gè)發(fā)光二極管模擬路口的交通 燈。 2、

12、交通燈切換時(shí)間為 50 秒，在 LED 數(shù)碼管上顯示 剩余時(shí)間。 8 二 硬件電路的設(shè)計(jì)及描述 2.1MCS-51 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 在 MCS-51 系列單片機(jī)中， 2 個(gè)系列： 51 系列和 有 子 52 子系列。每個(gè)系列有若干種型號(hào)。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(jī)是由 8 大部分組成的。這 8 大部分是： 1.一個(gè) 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(yùn)算器和控制器組成，是單片機(jī)的核心部 件。其中包括算術(shù)邏輯運(yùn)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(jì)數(shù)器（指 令指針）PC、指令寄存器 IR、暫存器等部件。 2.128 個(gè)字節(jié)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存放數(shù)據(jù)、運(yùn)算結(jié)果。 3.4KB 的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 ROM 或 EPROM 用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格?，F(xiàn)在的改進(jìn)產(chǎn)品里一般都 換成了 Flash 存儲(chǔ)器。 4.18 個(gè)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(gè)特殊功能寄存器 SFR 有 3 個(gè)是 16 位的， 共占了

14、 21 個(gè)字節(jié)。 5.4 個(gè) 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(shí)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(qǐng)求輸入端 ：外部中斷 1 中斷請(qǐng)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(wú)第二功能 傳送地址的高 8 位 P3.0RXD： 串行口輸 P3.4T0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 0 外部輸入端 P3.5T1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1 外部輸入端 P3.6 P3.7 ：外部數(shù)據(jù)

15、存儲(chǔ)器寫(xiě)選通信號(hào) ：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào) 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(gè)串行 I/O 接口，完成單片機(jī)與其他微機(jī)之間的串行通 信 。 11 7.2 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 T0、T1。 8.一個(gè)具有 5 個(gè)（52 子系列為 6 個(gè)或 7 個(gè)）中斷源，2 個(gè)可 編程優(yōu)先級(jí)的中斷系統(tǒng)。 它可以接收外部中斷申請(qǐng)、 定時(shí)器/計(jì)數(shù) 器中斷申請(qǐng)和串行口終端申請(qǐng)。 2.2 MCS-51 單片機(jī)芯片引腳位置及功能符號(hào)如下圖所示。 單片機(jī)芯片引腳位置及功能符號(hào)如下圖所示。 MCS-51 系統(tǒng)的引腳說(shuō)明： MCS-51 系列單片機(jī)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(gè)引腳中， 12 正電源和底線兩根， 外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根， 組 8 位共 32 4 個(gè) I/O 口，中斷口線與 P3 口線復(fù)用。 8951 的撫慰方式可以自動(dòng)復(fù)位，也可以是手動(dòng)復(fù)位，見(jiàn)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(méi)用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。 在編程時(shí)，EA/Vpp 腳還需加上 21V 的編程電壓。 2.3 51 系列單片機(jī)運(yùn)行的硬件條件 51 系列單片機(jī)內(nèi)部配有 ROM 和 RAM， 單片機(jī)能夠運(yùn)行的

17、最基本 配置是： 1.配有為單片機(jī)提供時(shí) 鐘信號(hào)的振蕩電路，如下圖所示。 2.配有上電復(fù)位或按鍵復(fù)位電路。 3.要對(duì) EA 腳進(jìn)行處理，選擇外部或內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 4.要為單片機(jī)提供一個(gè)穩(wěn)定的、 滿足單片機(jī)工作電壓的工作電 源。 13 2.4 單片機(jī)的特點(diǎn)與應(yīng)用 1.單片機(jī)的特點(diǎn) （1）.控制功能強(qiáng)。 （2）.抗干擾性強(qiáng)，可靠性高，工作溫度范圍寬。 （3）.開(kāi)發(fā)周期短，性價(jià)比高，易于產(chǎn)品化。 2.單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 （1）.智能化儀表。 （2）.實(shí)時(shí)工業(yè)控制。 （3）.機(jī)電一體化產(chǎn)品。 14 三 軟件設(shè)計(jì)流程及描述 3.1 軟件設(shè)計(jì) 先了解實(shí)際交通燈的變化規(guī)律， 假設(shè)一個(gè)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(chē)，東西紅燈。過(guò)一段時(shí)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(guò)一段時(shí)間轉(zhuǎn)狀態(tài) 0，不 斷循環(huán)。倒計(jì)時(shí)時(shí)間由 LED 燈顯示出來(lái) 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(dāng)東西方向?yàn)榧t燈，此道車(chē)輛禁止通行，東 西道行人可通過(guò)；南北道為綠燈，此道車(chē)輛 通過(guò)，行人禁止通行。時(shí)間為 50 秒。 15 （3）當(dāng)東西方向?yàn)榫G燈，此道車(chē)輛通行；南北方 向?yàn)榧t燈，南北道車(chē)輛禁止通過(guò)，行人通行， 時(shí)間為 50 秒。 （4

19、）這樣如上表的時(shí)間和紅、綠出現(xiàn)的順序依次 出現(xiàn)這樣行人和車(chē)輛就能安全暢通的通行。 3.2 電路連接分配 通過(guò)單片機(jī)的 P1 口控制實(shí)驗(yàn)儀上 6 個(gè) 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(guò)一條 SETB 指令，可使某一燈亮，通過(guò)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