基于51單片機(jī) 簡(jiǎn)單交通燈控制

1、項(xiàng)目名稱(chēng)：簡(jiǎn)易交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)課程名稱(chēng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用工程技術(shù)訓(xùn)練學(xué)院:機(jī)電學(xué)院專(zhuān)業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)號(hào)：/22/37姓名：張夢(mèng)迪張博文崔劍鋒成績(jī)：2013年06月04日1、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)基于51單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)要求基本功能：設(shè)計(jì)程序能夠控制紅燈、黃燈和綠燈的切換。假設(shè)十字路口為東西南北走向，南北方向?yàn)橹鞲傻?，東西方向?yàn)檩o干道，主干道通行時(shí)間長(zhǎng)于輔干道。要求按表1實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制。交通燈控制順序要求如表1所示表1.交通燈控制順序要求過(guò)程順序紅綠燈狀態(tài)時(shí)間1東西紅燈，南北紅燈10秒2南北綠燈，東西紅燈40秒3南北綠燈閃爍3次，東西紅燈閃爍間隔1秒4南北黃燈，東西紅燈4秒5南

2、北紅燈，東西綠燈30秒6南北紅燈，東西綠燈閃爍3次閃爍間隔1秒7南北紅燈，東西黃燈4秒8轉(zhuǎn)過(guò)程2,循環(huán)執(zhí)行應(yīng)用兩位動(dòng)態(tài)顯示的LED顯示器倒計(jì)時(shí)顯示通行時(shí)間，總時(shí)間應(yīng)包含綠燈閃爍和黃燈亮的時(shí)間。當(dāng)綠燈閃爍和黃燈亮?xí)r，蜂鳴器發(fā)聲提示。擴(kuò)展功能：處理緊急狀況，由按鍵引發(fā)外部中斷進(jìn)入緊急狀況。在緊急狀況下東西、南北均為紅燈，15秒鐘后恢復(fù)進(jìn)入緊急狀況之前的正常運(yùn)行狀態(tài)。材料清單本設(shè)計(jì)中所需的材料如表2所示表2.材料清單序號(hào)數(shù)量直流電機(jī)的控制規(guī)格11交通燈模擬模塊24獨(dú)立式按鍵2、整體方案設(shè)計(jì)單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機(jī)直接控制信號(hào)燈的狀態(tài)變化，基本上可以指揮交通的具體通行，當(dāng)然，接入LED數(shù)碼

3、管就可以顯示倒計(jì)時(shí)以提醒行使者，更具人性化。本系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上，加入了緊急情況處理與時(shí)間調(diào)整功能。圖1.系統(tǒng)的總體框圖3、硬件設(shè)計(jì)3.1交通燈模組本系統(tǒng)中使用的所使用的交通燈系統(tǒng)為凌陽(yáng)科技股份有限公司生產(chǎn)的交通燈模組V3.0。本系統(tǒng)為一套交通燈系統(tǒng)：包括一塊驅(qū)動(dòng)電路板（交通燈模組V3.0_驅(qū)動(dòng)板）和四塊LED板（交通燈模組V3.0_LED板）。1）LED板中每個(gè)方向提供四組交通LED燈（包括左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)、人行道四組），每組交通燈包括紅、黃、綠三個(gè)燈，可以實(shí)現(xiàn)交通的通行控制；2）LED板中每個(gè)方向提供兩個(gè)數(shù)碼管，可以實(shí)現(xiàn)100以?xún)?nèi)的倒計(jì)時(shí)。本系統(tǒng)包含一塊驅(qū)動(dòng)板和四塊LED板，驅(qū)動(dòng)板框圖如圖2.

4、1：其中J1、J2、J3、J4為L(zhǎng)ED板的插接口，使用時(shí)可以直接把四塊LED板插接在驅(qū)動(dòng)板上；J5、J6、J7是單片機(jī)的接口，使用時(shí)可以直接用3根10pin排線(xiàn)與單片機(jī)連接；驅(qū)動(dòng)電路模塊用來(lái)驅(qū)動(dòng)LED燈和數(shù)碼管。驅(qū)動(dòng)板結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，交通燈模組電路圖及單片機(jī)的接口電路如圖3所示。J4驅(qū)劇電顯模靈JIJ2圖2.交通燈模組V3.0_動(dòng)板結(jié)構(gòu)框圖3.2按鍵設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中要求用按鍵實(shí)現(xiàn)緊急狀態(tài)觸發(fā)與解除，所以使用獨(dú)立式按鍵實(shí)現(xiàn)。按鍵部分電路圖如圖4所示。WR?D110：1112iiiiii11111R3iia11oo0R1uTEXTa圖4.按鍵部分電路圖3.3功率驅(qū)動(dòng)電路對(duì)單片機(jī)發(fā)出的脈沖信號(hào)進(jìn)行放

5、大，來(lái)支持交通燈模組的運(yùn)轉(zhuǎn)。功率驅(qū)動(dòng)電路如圖5所示。C1!1|-47n:nATEXTTFn47nIIXICRYSTAL-XTALXTALR20R-1XT-圖5.驅(qū)動(dòng)電路圖2930PSETALEEAP1.0D44使用交通燈模組來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易交通燈的控制。交通燈模組電路如圖6所示。-raDIDZDQD+DSMp?酯皤.-D.11.-E.-Q.U.-ED切TnTrR巧囁TF-衛(wèi)3374-ZK匚350+7Z33-=-*1口TTaflftOREEMLEfi-QREEM:TE：1O：:曰*嘰Epl=BCCE：FGDFIE圖6.交通燈模組電路3.5蜂鳴器部分在東西和南北向綠燈閃爍和黃燈亮?xí)r，蜂鳴器響以提醒行人。

6、蜂鳴器部分電路圖如圖7所示。1.01.11.2131.41.51.61.7P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INWP3.3/INTTps.smP3.6/WRP3.7/RD10:12:Hi15,:R3-0R1-訂-EXTR5ORdFEXT-Q1:2-N2-905FE.X-BUZ1BUZZERFEXT-圖7.蜂鳴器電路圖4、軟件設(shè)計(jì)4.1程序主體設(shè)計(jì)流程本設(shè)計(jì)的主體思路是：采用順序控制，每個(gè)狀態(tài)設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志位，分別寫(xiě)出每個(gè)狀態(tài)LED燈和數(shù)碼管顯示的情況，當(dāng)定時(shí)中斷來(lái)臨后，判斷是否改變狀態(tài);若進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)，則改變相對(duì)應(yīng)的變量，反之則循環(huán)執(zhí)行顯示子程序。4.2主程序設(shè)計(jì)主程序中主要是進(jìn)行系

7、統(tǒng)的初始化，設(shè)置系統(tǒng)相應(yīng)的標(biāo)志位，判斷是否中斷,并且調(diào)用相應(yīng)的子程序。主程序流程圖如圖8所示。是否為標(biāo)志位1YNNY是否為標(biāo)志位3NYNYNYNYN是否為標(biāo)志位4是否為標(biāo)志位6開(kāi)始Y是否為標(biāo)志位2是否為標(biāo)志位7是否為標(biāo)志位5返回啟動(dòng)標(biāo)志位1啟動(dòng)標(biāo)志位2啟動(dòng)標(biāo)志位3啟動(dòng)標(biāo)志位5啟動(dòng)標(biāo)志位6啟動(dòng)標(biāo)志位7程序初始化啟動(dòng)標(biāo)志位4圖8.主程序流程圖定時(shí)器子程序設(shè)計(jì)定時(shí)器可以使用查雙字表，也可以通過(guò)設(shè)定一個(gè)基本定時(shí)時(shí)間再循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本次設(shè)計(jì)中，使用第二種定時(shí)方案比較簡(jiǎn)單；再根據(jù)定時(shí)器四種工作方式以及本次設(shè)計(jì)的要求，所以使用定時(shí)器0,工作方式TMOD=1，根據(jù)所需定時(shí)時(shí)間的分析，設(shè)定定時(shí)器的基本定時(shí)時(shí)間為

8、t=50ms，計(jì)算計(jì)數(shù)初值：X=216-50*10-3*12*106/12=63163=3CB0H，即定時(shí)器初值為：TH1=3CHTL1=0B0H定時(shí)器子程序流程圖如圖10所示圖10.定時(shí)器部分流程圖顯示子程序設(shè)計(jì)顯示子程序中，實(shí)現(xiàn)LED燈的亮滅以及數(shù)碼管的倒計(jì)時(shí)顯示，數(shù)碼管的顯示采用動(dòng)態(tài)顯示。顯示子程序流程圖如圖9所示。圖9.顯示子程序流程圖5、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果列出調(diào)試內(nèi)容、調(diào)試方法以及具體步驟調(diào)試內(nèi)容及具體操作控制方法如下：當(dāng)程序開(kāi)始執(zhí)行時(shí)，各個(gè)路口的燈及顯示器顯示按照表3所示進(jìn)行變化。其中數(shù)碼管顯示使用倒計(jì)時(shí)表3.交通燈控制順序過(guò)程順序紅綠燈狀態(tài)時(shí)間1東西紅燈，南北紅燈10秒2南北綠燈，東

9、西紅燈40秒3南北綠燈閃爍3次，東西紅燈閃爍間隔1秒4南北黃燈，東西紅燈4秒5南北紅燈，東西綠燈30秒6南北紅燈，東西綠燈閃爍3次閃爍間隔1秒7南北紅燈，東西黃燈4秒8轉(zhuǎn)過(guò)程2,循環(huán)執(zhí)行具體調(diào)試方法為斷點(diǎn)調(diào)試方法，單步執(zhí)行。說(shuō)明調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法1.在實(shí)現(xiàn)燈閃爍的時(shí)候，一開(kāi)始不知道如何實(shí)現(xiàn)，后來(lái)經(jīng)過(guò)討論，決定用查表方式來(lái)實(shí)現(xiàn)燈閃爍。2.數(shù)碼管顯示的數(shù)字一開(kāi)始變化太慢，為了節(jié)省時(shí)間，后來(lái)將基本定時(shí)時(shí)間縮短了一倍，數(shù)字變化就變快了，節(jié)省了時(shí)間。6、設(shè)計(jì)總結(jié)這次的設(shè)計(jì)是做一個(gè)交通燈，題目雖然很簡(jiǎn)單，但是我們也遇到了不少困難，在編程仿真的時(shí)候，很多時(shí)候都達(dá)不到我們想要的效果，我們就三個(gè)人一起討

10、論，一遍一遍的修改程序，最終實(shí)現(xiàn)了我們想要的結(jié)果。布線(xiàn)是很關(guān)鍵的一步，怎樣布線(xiàn)才能使電路看起來(lái)不亂，電路看起來(lái)美觀(guān)非常重要，我們一起討論，一起嘗試，終于達(dá)到了比較滿(mǎn)意的效果。程序的設(shè)計(jì)業(yè)是非常重要的，從開(kāi)始的不太理解，通過(guò)不斷地嘗試，最后終于達(dá)到了比較滿(mǎn)意的結(jié)果，達(dá)到了本次設(shè)計(jì)的基本要求。在這次的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們?nèi)讼嗷ヅ浜?，相互磨合，都有了默契，為以后的設(shè)計(jì)做了很好的鋪墊。7、參考資料1.參考教材一：?jiǎn)纹瑱C(jī)接口技術(shù)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書(shū)作者：北京聯(lián)合大學(xué)機(jī)電學(xué)院2.參考教材二：微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)2009作者：北京聯(lián)合大學(xué)機(jī)電學(xué)院3參考教材三：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用技術(shù)，科學(xué)出版社作者：趙林惠8、附件8.1

11、系統(tǒng)電路原理圖；見(jiàn)附錄I程序清單及注釋見(jiàn)附錄II組員簽字：附錄I系統(tǒng)電路原理圖riirr-x-FkVUrumpgiirr+IP-D-Pmf壬二FZDL硏P2imAplKraii喀網(wǎng)rTF-T-.:；使用定時(shí)器TO狀態(tài)1;定時(shí)50ms;使用外部中斷0；對(duì)輸出口清零;對(duì)運(yùn)行中間值設(shè)置初值；打開(kāi)定時(shí)器TO,開(kāi)始計(jì)時(shí);南北向計(jì)時(shí)顯示附錄II程序清單及注釋BZ1BIT40HBZ2BIT41HBZ3BIT42HBZ4BIT43HBZ5BIT44HBZ6BIT45HBZ7BIT46HBZ8BIT47H;系統(tǒng)初始化ORG0000HAJMPMAINORG0003HAJMPINT_0ORG000BHAJMPT_0

12、ORG0050HMAIN:MOVTMOD,#01HMOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HSETBEASETBIT0SETBEX0SETBET0SETBBZ1MOVP0,#00HMOVP1,#00HMOVP2,#00HSETBP3.0MOVR1,#10MOVR2,#10MOVR4,#10MOVR5,#10MOVR6,#15SETBTR0/計(jì)時(shí)和紅綠燈顯示DISPLAY:ACALLLOOPSJMPDISPLAYLOOP:MOVA,R4MOVDPTR,#TAB_1MOVCA,A+DPTRMOVR3,AANLA,#0FHMOVDPTR,#TAB_2MOVCA,A+DPTRMOVP0,AMOVP

13、2,#22HACALLDELAYMOVP2,#00HMOVP0,#00HMOVA,R3SWAPAANLA,#0FHMOVDPTR,#TAB_2MOVCA,A+DPTRMOVP0,AMOVP2,#11HACALLDELAYMOVP2,#00H;東西向計(jì)時(shí)顯示MOVP0,#00HMOVA,R5MOVDPTR,#TAB_1MOVCA,A+DPTRMOVR6,AANLA,#0FHMOVDPTR,#TAB_2MOVCA,A+DPTRMOVP0,AMOVP2,#88HACALLDELAYMOVP2,#00HMOVP0,#00HMOVA,R6SWAPAANLA,#0FHMOVDPTR,#TAB_2MOVCA

14、,A+DPTRMOVP0,AMOVP2,#44HACALLDELAYMOVP2,#00H;東西紅燈，南北綠燈MOVP0,#00HD1:JNBBZ1,D2MOVP0,#08HMOVP1,#11HACALLDELAYMOVP1,#00HMOVP0,#08HMOVP1,#44HACALLDELAYMOVP0,#00HMOVP1,#00HAJMPD8D2:JNBBZ2,D3SETBP3.0MOVP0,#20HMOVP1,#11HACALLDELAYMOVP1,#00HMOVP0,#08HMOVP1,#44HACALLDELAYMOVP0,#00HMOVP1,#00HAJMPD8D3:JNBBZ3,D4

15、CLRP3.0MOVA,R4MOVDPTR,#TAB_3MOVCA,A+DPTRMOVP0,AMOVP1,#11HACALLDELAYMOVP1,#00HMOVP0,#08HMOVP1,#44HACALLDELAYMOVP0,#00HMOVP1,#00HAJMPD8D4:JNBBZ4,D5CLRP3.0MOVP0,#10HMOVP1,#11HACALLDELAYMOVP1,#00HMOVP0,#08HMOVP1,#44H;南北綠燈，東西紅燈;南北綠燈閃爍三次，東西紅燈,蜂鳴器響;南北黃燈，東西紅燈，蜂鳴器響ACALLDELAYMOVP0,#00HMOVP1,#00HSJMPD8D5:JNBBZ

16、5,D6SETBP3.0MOVP0,#08HMOVP1,#11HACALLDELAYMOVP1,#00HMOVP0,#20HMOVP1,#44HACALLDELAYMOVP0,#00HMOVP1,#00HSJMPD8D6:JNBBZ6,D7CLRP3.0MOVP0,#08HMOVP1,#11HACALLDELAYMOVP1,#00HMOVA,R5MOVDPTR,#TAB_3MOVCA,A+DPTRMOVP0,AMOVP1,#44HACALLDELAYMOVP0,#00HMOVP1,#00HSJMPD8D7:JNBBZ7,JJCLRP3.0MOVP0,#08HMOVP1,#11HACALLDEL

17、AYMOVP1,#00HMOVP0,#10HMOVP1,#44HACALLDELAYMOVP0,#00HMOVP1,#00HSJMPD8JJ:SETBP3.0;南北紅燈，東西綠燈;南北紅燈，東西綠燈閃爍三次，蜂鳴器響;南北紅燈，東西黃燈，蜂鳴器響D8:MOVP0,#08HMOVP1,#11HACALLDELAYMOVP1,#00HMOVP0,#08HMOVP1,#44HACALLDELAYMOVP0,#00HMOVP1,#00HRET/定時(shí)T0中斷T_0:MOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HDJNZR2,K2MOVR2,#10LOOP1:JNBBZ1,LOOP2;判斷是否處于標(biāo)志位1

18、DJNZR1,K1CLRBZ1SETBBZ2MOVR1,#40MOVR4,#46MOVR5,#50AJMPEXIT_0;進(jìn)行狀態(tài)1的運(yùn)算LOOP2:JNBBZ2,LOOP3;判斷是否處于標(biāo)志位2DJNZR1,K1CLRBZ2SETBBZ3MOVR1,#6MOVR4,#6DECR5SJMPEXIT_0;進(jìn)行狀態(tài)2的運(yùn)算LOOP3:JNBBZ3,LOOP4;判斷是否處于標(biāo)志位3DJNZR1,EXIT_1CLRBZ3SETBBZ4MOVR1,#4MOVR4,#4DECR5SJMPEXIT_0;進(jìn)行狀態(tài)3的運(yùn)算LOOP4:JNBBZ4,LOOP5;判斷是否處于標(biāo)志位4DJNZR1,EXIT_1CLRBZ4;進(jìn)行狀態(tài)4的運(yùn)算即狀態(tài)1即狀態(tài)2即狀態(tài)3即狀態(tài)4SETBBZ5MOVR1,#30MOVR4,#40MOVR5,#30SJMPEXIT_0LOOP5:JNBBZ5,LOOP6DJNZR1,EXIT_1CLRBZ5SETBBZ6MOVR1,#6MOVR5,#6DECR4K2:SJMPEXIT_0K1:SJMPEXIT_1LOOP6:JNBBZ6,LOOP7DJNZR1,EXIT_1CLRBZ6SETBBZ7MOV