單片機(jī)控制紅綠燈系統(tǒng)

關(guān)鍵詞：AT89C5１;7４48,LED２方案論證２.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能交通紅綠燈控制系統(tǒng),要求能通過按鍵或遙控器設(shè)置系統(tǒng)參數(shù),系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，“倒計(jì)時(shí)等信息"能通過數(shù)碼管或點(diǎn)陣發(fā)光管顯示,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮交通紅綠燈控制的易操作性及智能性。以單片機(jī)的最小系統(tǒng)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)硬件，用匯編語言、或C語言設(shè)計(jì)軟件。通過本設(shè)計(jì)可以培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，掌握Mｃs５１單片機(jī)的硬件與軟件設(shè)計(jì)方法，從而將學(xué)到的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中，為將來走向社會(huì)奠定良好的基礎(chǔ).東西（A）、南北（Ｂ）兩干道交于一個(gè)十字路口，各干道有一組紅、黃、綠三個(gè)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?xí)r車輛及行人小心通過。紅燈的設(shè)計(jì)時(shí)間為4５秒，綠燈為4０秒，黃燈為5秒。2.２方案介紹方案1設(shè)計(jì)思想:采用分模塊設(shè)計(jì)的思想，程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的基本思想是一個(gè)計(jì)數(shù)器，選擇一個(gè)單片機(jī)，其內(nèi)部為一個(gè)計(jì)數(shù)，是十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，模塊化后,通過設(shè)置或程序清除來實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,由于每一個(gè)模塊的計(jì)數(shù)多不是相同，這里的各模塊是以預(yù)置數(shù)和計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)共同來實(shí)現(xiàn)的，所以要考慮增加一個(gè)置數(shù)模塊,其主要功能細(xì)分為,對(duì)不同的狀態(tài)輸入要產(chǎn)生相應(yīng)狀態(tài)的下一個(gè)狀態(tài)的預(yù)置數(shù)，如圖中Ａ道和B道，分別為次干道的置數(shù)選擇和主干道的置數(shù)選擇。方案2設(shè)計(jì)思想：由兩個(gè)傳感器監(jiān)視南北方向即A道與東西方向即B道的車輛來往情況,設(shè)開關(guān)K＝1為有車通過，Ｋ=0為沒有車通過。則有以下四種情況：Ka=1時(shí)：Kb=０，表示Ａ有車B沒有車，則僅通行B道:Ｋb=1，表示Ａ有車Ｂ有車，則優(yōu)先通行A道;Ka=０時(shí)：Kb＝0表示Ａ沒有車Ｂ也沒有車，同樣優(yōu)先通行A道；Kb=1表示A沒有車B有車，則僅通行B道。方案比較：方案１用了模塊設(shè)計(jì)，而方案２采用邏輯設(shè)計(jì)，相比之下1有較強(qiáng)的可讀性和較強(qiáng)的可修改性，而２則在設(shè)計(jì)上顯得較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)純樸，便于測(cè)試,它的優(yōu)勢(shì)則在于提供了一條較為便捷的解決方案。２首先將許多邏輯關(guān)系簡(jiǎn)化到極點(diǎn),而后將其一起集成用較少的芯片去完成所需功能。我們最終的設(shè)計(jì)應(yīng)該盡量使用模塊化設(shè)計(jì)。對(duì)工程設(shè)計(jì)人員來說,將來的產(chǎn)品無論從修改還是升級(jí)考慮對(duì)有好處,但另外我們又需將設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化,因此我覺得在設(shè)計(jì)初期盡可能的簡(jiǎn)單化設(shè)計(jì)，而一旦設(shè)計(jì)的各項(xiàng)測(cè)試通過了，在有可能的條件下將設(shè)計(jì)模塊化，所以本設(shè)計(jì)以第一方案為主進(jìn)行.我們最終的設(shè)計(jì)應(yīng)該盡量使用模塊化設(shè)計(jì).對(duì)工程設(shè)計(jì)人員來說，將來的產(chǎn)品無論從修改還是升級(jí)考慮對(duì)有好處，但另外我們又需將設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化,因此我覺得在設(shè)計(jì)初期盡可能的簡(jiǎn)單化設(shè)計(jì),而一旦設(shè)計(jì)的各項(xiàng)測(cè)試通過了,在有可能的條件下將設(shè)計(jì)模塊化,所以本設(shè)計(jì)以第一方案為主進(jìn)行。3交通燈系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3．１單片機(jī)概述單片機(jī)是由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備以及輸出設(shè)備共五個(gè)基本部分組成的。單片機(jī)是把包括運(yùn)算器、控制器、少量的存儲(chǔ)器、最基本的輸入輸出口電路、串行口電路、中斷和定時(shí)電路等都集成在一個(gè)尺寸有限的芯片上。通常,單片機(jī)由單個(gè)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)。3.2系統(tǒng)構(gòu)成電路板一塊,ＡT89Ｓ51單片機(jī)一片,7４4８芯片2片，七段數(shù)碼管八個(gè)。發(fā)光二極管20個(gè)(８?jìng)€(gè)綠的，８?jìng)€(gè)紅的,４個(gè)黃的用于交通控制），100歐姆電阻20個(gè),2個(gè)按鍵，２個(gè)開關(guān),5１Ｋ歐姆電阻２個(gè)，5V穩(wěn)定電源1個(gè),３個(gè)電容２個(gè)單刀單擲開關(guān)等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖:圖３—1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)工作流程:（1)程序初始，通過兩個(gè)傳感器來判斷南北與東西方向車輛通行情況。（２）情況判定后由AT89Ｓ５１單片機(jī)p１口及部分p２口輸出二進(jìn)制信號(hào)控制紅綠黃燈亮的情況。(3）確定那些燈亮后,由對(duì)應(yīng)的七段數(shù)碼管來進(jìn)行到計(jì)時(shí)顯示。由p0口輸出來控制七段數(shù)碼管的顯示,而p2口的高四位則用來控制數(shù)碼管顯示時(shí)的個(gè)位和十位（4）系統(tǒng)是否需要緊急工作狀態(tài)，而此任務(wù)由外部中斷來實(shí)現(xiàn).（５)ＬED采用5V的直流電來驅(qū)動(dòng)，低電平。3．３芯片選擇與介紹3．３．1AＴ8９S５1芯片選用的AT８9S51與同系列的AT89Ｃ51在功能上有明顯的提高,最突出是的可以實(shí)現(xiàn)在線的編程.用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的總的控制.其主要功能列舉如下:１）為一般控制應(yīng)用的８位單片機(jī)２)晶片內(nèi)部具有時(shí)鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至3３ＭHz）3）內(nèi)部程式存儲(chǔ)器(ＲOM）為4ＫB4)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ＲAM)為１2８B5）外部程序存儲(chǔ)器可擴(kuò)充至64KＢ６）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可擴(kuò)充至64ＫB7）32條雙向輸入輸出線,且每條均可以單獨(dú)做I/Ｏ的控制8）6個(gè)中斷向量源9)２組獨(dú)立的16位定時(shí)器１0）1個(gè)全雙工串行通信端口11）8751及8７5２單芯片具有數(shù)據(jù)保密的功能1２）單芯片提供位邏輯運(yùn)算指令圖3－1ＡＴ8９Ｃ51芯片３。３．2７４4８芯片介紹７44８七段顯示譯碼器輸出高電平有效，用以驅(qū)動(dòng)共陰極顯示器.該集成顯示譯碼器設(shè)有多個(gè)輔助控制端，以增強(qiáng)器件的功能，可將單片機(jī)輸出的四位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制數(shù)與七段數(shù)碼管顯示對(duì)應(yīng),用于顯示0-9的數(shù)字.圖３—２7４4８芯片其中LT為測(cè)試輸入。３.３.３紅綠LＥD信號(hào)顯示燈及七段數(shù)碼顯示管ＬEＤ燈的顯示原理:通過同名管腳上所加電平的高低來控制發(fā)光二極管是否點(diǎn)亮.如下圖：圖3-3紅綠ＬEＤ信號(hào)顯示燈而七段數(shù)碼管的顯示不同的字形如SP,g，f，ｅ,ｄ，c,ｂ，ａ管角上加上OFEＨ所以SP上為0伏，不亮其余為TTL高電平，全亮則顯示為８。采用共陰極連接:表3-4七段數(shù)碼管的顯示顯示數(shù)值ａｂｃdefgdoｐ驅(qū)動(dòng)代碼（1６進(jìn)制)０１１11１１11０FCH100００0１1060H2１1０110100ＤAＨ３1111001０0F2Ｈ401１０011０6６H５１01１０1１00B6H610１１１11０0ＢEH7１11００0０00Ｅ0H811１１１1100ＦEH9１1110１１0０F６H3.３.4交通燈控制線路圖圖3－5原理圖4交通燈軟件設(shè)計(jì)4。1程序設(shè)計(jì)流程圖程序設(shè)計(jì)框圖圖４－1程序設(shè)計(jì)框圖4。2延時(shí)的設(shè)定延時(shí)方法可以有兩種一種是利用AT８9S51內(nèi)部定時(shí)器的溢出中斷來確定1秒的時(shí)間,另一種是采用軟件延時(shí)的方法。實(shí)現(xiàn)1ms秒的方法：我們采用在主程序中設(shè)定一個(gè)初值為0的軟件計(jì)數(shù)器和使T１定時(shí)１毫秒相應(yīng)程序代碼:Ｄ1MS：ＭＯＶＲ７，#２50；1ＭS延時(shí)程序DJＮＺＲ7,＄REＴ4.3子程序的實(shí)現(xiàn)Ａ道通車情況：STＡRT1：MOＶTEMＰ，#２５MOVP1，＃0Ｆ3HLOOＰ1:ＡCＡＬLＤELAYＤＥCTＥMＰＭＯVA，TEMＰMOＶP0，ＴEＭPＪＮBP１．６，ＳＴART3ＪNBP１．７，START1１CＪNＥA,＃0，NEＸT１LJMＰSTART2NEXＴ1:LJMＰLOOP1ＳTＡＲT１１:MOVTEMＰ，#６５ＭOVP1,#０F3HLＯＯP1１:ACＡLＬDELAYDEＣＴEMＰMOVA，ＴEMPMOVＰ0，ＴＥMPJNBP1。6，START3３ＪNBP１.７，ＳTＡRT１CＪNEＡ，＃0，ＮEXT11LJMPSＴAＲT１１NＥＸT11:LＪMPＬOOP１1SＴＡRＴ2:ＭOVP1,＃０Ｆ5HMOVＴEMN,＃05ＬOOＰ2:ACＡＬＬＤＥＬAＹ１ＤEＣＴEMＮMOVＡ，ＴEMNCＪＮＥA，＃0,ＮEＸＴ2LＪＭPSTＡRT３NEXT2：LＪMPLＯＯP2B道通車情況：SＴAＲT3：MOVTEMP,#25ＭＯVP1,＃0ＤEＨLＯOＰ3：ACAＬLDＥＬAYDＥＣＴＥMPＭOＶA,TＥMPＭOVP0,ＴEMPJNＢP１.６,ＳTART1JＮＢP1。7，ＳＴＡRＴ33CJNＥA,＃0，ＮEXT３LＪMPSTAＲT4NEＸT３:LJMＰLOOP3STAＲT３3：MOVTEＭＰ，#6５ＭOVP1,#0ＤEHLＯOP３3:ACALＬDELAＹＤＥCTＥMPMOVA，TＥMＰMOVP0,ＴＥMPJNＢP1.6,SＴART11ＪNＢP1。７，ＳＴAＲT3ＣJNEA,＃0，NEＸT33LJMＰSTART4NEXＴ３3：LＪMPLOＯＰ３3ＳTＡRT4:MＯVＰ1,#０EEHMOVＴEMN,＃05LOOＰ４:ＡＣAＬLDEＬAＹ1中斷情況即緊急情況:ＯRＧ0０0０HTＥMPEQU24HＴEMＮEQU２5HLＪMPＭAＩＮOＲG000３ＨＬＪMPＴ0_INＴO(shè)RＧ０01３HLJＭPＴＩ_INＴT0＿IＮT：MOVA,P1ＰＵSHACＣＭOVＰ1，#0FＦＨMＯVＰ1,＃０F3HＭOVＰ0，#０0HJNＢP3。２,$POＰACＣMOＶP1，ACCＲETＩTI＿IＮT:MＯVA，P1PUSHAＣＣMOＶP1,#0ＦFＨMＯVP1,#０DEHMＯＶＰ０,＃0０HJＮＢＰ３。3，＄POPACＣMOVP1,ARＥTＩ5實(shí)驗(yàn)仿真5。1仿真圖根據(jù)對(duì)稱性選用部分對(duì)稱元件仿真,?圖5—1仿真圖5。２實(shí)驗(yàn)步驟５．2．1編寫程序代碼程序代碼分為幾個(gè)模塊：中斷模塊,循環(huán)模塊,延時(shí)模塊。原程序?qū)崿F(xiàn):OＲＧ0000HＴEMPEＱU２4HTEMＮEQU25HLJMＰＭＡＩＮORＧ0003HＬＪMPT0_ＩNTOＲＧ0０13ＨLJMＰTI_ＩNTＴ０_ＩNT：MOVA,Ｐ1PUSHAＣCMOＶP1，#0FFHMOＶP1，#0F３ＨＭOVＰ0，#0０HＪNＢP3.2，＄POPACCMOＶP1，ACCRＥTIＴI＿INＴ:MOＶＡ，P1ＰUSHACCMＯVP1，#0FFＨMOVＰ１,#0ＤEHMＯVP０，＃00HJNBP３.3，$POPACCMOVＰ1，AREＴＩMＡIN：ＳＥＴBEASETBEX０ＳＥTＢEＸ1ＣＬRF０ＳTＡRT１：MＯVＴEMＰ，＃2５MＯVP1，＃0F3ＨLOOP1：AＣＡLLDＥＬAＹDEＣTＥＭPMOVＡ,TEＭPMOVＰ０，TＥＭＰJNＢＰ1。6，SＴART3JNBP1。７,START1１ＣJNEＡ,#0,NEXT１LJＭPSTＡRT2NEXT1:LJMPＬＯＯＰ１STAＲT１1:ＭOVTＥＭＰ,＃6５ＭOVP1,＃0F3HＬOOP11：ACALLDＥLAＹDＥCTＥMPＭＯVA，ＴEMPＭOＶP0，TＥMＰJNＢP1．６，STＡRT33JNBP1．7,SＴAＲＴ1CJNEA,＃0,ＮEXT11ＬＪＭPSTART11NEXＴ１1:ＬJMＰLOＯP１1STAＲＴ２：MＯVP1,＃0F５HMＯVTEMＮ,#０5LOOP２：ＡCALLDＥLＡＹ１DECＴEＭNMOVＡ，ＴＥMＮCＪNEA，＃０，NEXT２LＪMPSTAＲＴ3ＮEＸT2：ＬJＭPLOOP２ＳTAＲT３：MOＶTEMP,＃２５ＭOVP1，＃0DＥHLＯOP3：ＡCＡＬLDＥLＡYＤＥＣTＥMPMOＶＡ，ＴEMPMＯVP0,TEMPＪNＢP１．6，STARＴ1ＪNBP1.7,STAＲT33CJNＥＡ，＃０,NＥXＴ3LＪMＰＳTART4NEXT3：ＬJMPＬＯOP3SＴＡRＴ33：MOＶTＥMＰ，＃65ＭＯＶＰ1,#0DEHＬOOP３３:ACALＬＤELAＹDＥCTＥMPＭOVA,TEMＰMOVP0，ＴEＭPJNBP1。６，START11JＮBＰ1．7，ＳTARＴ3ＣJNＥＡ，#0,NEXT33LJMＰＳTAＲT4ＮEXＴ3３:LＪMPＬOOP33SＴAＲＴ４:ＭOVP1，＃0ＥEHMＯVＴEＭＮ，＃05LＯOＰ４:ACＡＬＬＤELAY1ＤＥＣＴEMＮMOVA,TEMNCJNEＡ,#0,ＮＥXＴ4LＪMPSＴＡRT１NEXT4:ＬJMPLOOＰ4ＲＥTIＤＥLＡＹ：ＭOVA，ＴEＭPMOVB，＃10DＩVAＢMOＶR5,AMOＶR6，BMOVR0，＃10L0:ＭOVR1,＃2５0Ｌ1：ＭOVA,R５MOVP０,AＣLＲＰ２.4ＡCＡＬＬＤIＭSSＥＴＢＰ2.４MOVＡ，Ｒ６MOVP0,Ｒ6CLRP2.5ACAＬLDＩMSＳETＢP2。5ＤＥＣR１DＪNZR１,L1DECＲ０DJNZR0,L0REＴIDEＬＡY１:MOVA,ＴEMNＭOVＢ，＃10DIＶABMOＶＲ5，AMOＶＲ６,ＢＭOVＲ2，#１0L2：MOVR3，#25０Ｌ３：MＯVA，Ｒ5MOＶP０,ACLRP2。4ACAＬLDIMＳＳＥTBP2．4MOＶＡ，R６MOＶP0,R6ＣLRP２.5ACＡLＬＤIＭSＳＥＴBP２.5DECＲ3ＤＪNZR３，L3DEＣR2ＤＪNZR２,Ｌ2RETIDＥＬＡY11：MＯVA,ＴEMPＭOVＢ,＃10DIVABＭOVR5,AＭOVＲ６,BMＯVＲ０，＃10Y0：MOVＲ1,#２50Y1：ＭOＶA,R5MOＶP2，ＡＣＬＲＰ2。６ACＡＬLＤＩＭSSETＢＰ2．６MOVＡ，R6MOVP２，R6CLＲP2.７AＣAＬLＤＩMSＳＥＴＢP2。7ＤECＲ１ＤJNZR1,Ｙ1DECR0DＪNＺR0，Y0ＲＥTIＤIMS：MOＶR7,#250DJNＺＲ7，＄RETＥNＤ５．２．2按照系統(tǒng)硬件連線圖連接好系統(tǒng)并調(diào)試1）調(diào)試程序=1＼*GB2\*MERGEFORＭAＴ⑴打開仿真軟件，新建文件；＝2\*GB2\＊MＥRGEＦORＭAT⑵選擇芯片;=3＼＊ＧB2＼*ＭＥRGEＦＯRＭＡT⑶新建文檔,把編寫好代碼寫入文檔并保存了ＡＳＭ文件；