簡(jiǎn)單交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程設(shè)計(jì)報(bào)告1.設(shè)計(jì)目的及要求1.1設(shè)計(jì)目的1.熟悉單片機(jī)控制系統(tǒng)，并了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般規(guī)律。2.掌握8255芯片的結(jié)構(gòu)及編程方法。3.熟悉模擬交通燈控制的實(shí)現(xiàn)方法。1.2設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)工作后，交通燈按照下列規(guī)律變化：初始態(tài)東南西北均為紅燈，持續(xù)時(shí)間為2s；然后轉(zhuǎn)為狀態(tài)1(10s)，為東西紅、南北綠；狀態(tài)2(3s)東西紅燈不變、南北綠燈滅、黃燈閃爍三次；狀態(tài)3(15s)，為東西綠、南北紅；狀態(tài)4(3s)，為東西綠燈滅、黃燈閃爍三次、南北紅燈不變；最后回到狀態(tài)1，依此循環(huán)。如遇到特殊情況，可撥動(dòng)應(yīng)急開關(guān)，使各向均為紅燈，特殊車輛不受紅燈限制，待其順利通過后將開關(guān)撥回原位，系統(tǒng)恢復(fù)原狀態(tài)運(yùn)行。2.設(shè)計(jì)使用的儀器和設(shè)備計(jì)算機(jī)，DaisMCS-51設(shè)計(jì)軟件，Dais-PG系列嵌入式MCS-51教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，基本電路器件（電阻、電容等）和連線。3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案3.1系統(tǒng)硬件方案框圖總體設(shè)計(jì)框圖由四部分組成，CPU，擴(kuò)展并行I/O口8255，開關(guān)，單脈沖，LED顯示。硬件方案框圖如圖1所示：圖12這里用CPU連接了一個(gè)并行I/O接口8255LED顯示器，根據(jù)人們的要求來實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈的控制。本系統(tǒng)通過中斷系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)東西方向和南北方向全部變?yōu)榧t燈，再按動(dòng)開關(guān)后又恢復(fù)正常。3.28255交通燈的電路原理圖8255交通燈的電路原理圖如圖2所示：圖28255交通燈電路原理圖中斷服務(wù)程序的關(guān)鍵是：1.保護(hù)進(jìn)入中斷時(shí)的狀態(tài)，并在退出中斷之前恢復(fù)進(jìn)入時(shí)的狀態(tài)。2.必須在中斷程序中設(shè)定是否允許中斷重入，即設(shè)置EX0位。4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案4.1擴(kuò)展并行I/O口82558255A芯片是一個(gè)采用NMOS工藝制造的、40引腳雙列直插式封裝組建的大規(guī)模集成電路，采用單一+5V電源供電。40個(gè)引腳中有24個(gè)為與外圍設(shè)備的接口。8255結(jié)構(gòu)圖如圖3所示:3圖38255結(jié)構(gòu)圖1.數(shù)據(jù)總線緩沖器這是一個(gè)三態(tài)雙向緩沖器，其寬度是8位，用做8255的內(nèi)部數(shù)據(jù)總線與系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)總線相連時(shí)的緩沖部件。緩沖器向數(shù)據(jù)總線送出數(shù)據(jù)，或從數(shù)據(jù)總線接收數(shù)據(jù)都是CPU指令控制下進(jìn)行的。2.讀寫邏輯控制這一部件用來管理所有的數(shù)據(jù)、控制字或狀態(tài)資的傳送。他接收來自CPU的各種控制信號(hào)，并以此為依據(jù)，控制數(shù)據(jù)總線緩沖器數(shù)據(jù)的傳送方向。與CPU相連的個(gè)引腳說明如下：1)CS：芯片選擇信號(hào)。來自地址譯碼器，低電平有效。2)RD：芯片讀出信號(hào)。來自系統(tǒng)總線，低電平有效。3)WR：芯片寫入信號(hào)。來自系統(tǒng)總線，低電平有效。4)RESET復(fù)位信號(hào)。當(dāng)它為高電平時(shí)，清除所有內(nèi)部寄存器的內(nèi)容，并將3個(gè)數(shù)據(jù)端口PA,PB,PC置為輸入方式。5)A1，A0：端口地址選擇信號(hào)。用于選擇8255A的3個(gè)數(shù)據(jù)端口和1個(gè)控制口。當(dāng)A1A0為00、01、10時(shí)，分別選擇數(shù)據(jù)端口PA、PB、PC；當(dāng)A1A0為11時(shí)，選擇控制口。46)Vcc、GND：電源和地線。3.端口PA,PB與PC8255A有三個(gè)與外圍設(shè)備相連的端口PA，PB，PC。各端口可以獨(dú)立工作，由程序控制位將它設(shè)成各種不同的工作方式。端口A，B一般用做獨(dú)立的輸入或輸出端口，每個(gè)端口包括一個(gè)四位瑣存器，分別與A口，B口配合使用，作為與外設(shè)之間的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。4.2程序流程圖8255交通燈程序流程圖如圖4所示:圖4交通燈程序流程圖中斷子程序流程圖如圖5所示:5圖5中斷程序流程圖4.3控制程序：Flashequ0;LED狀態(tài)STOPequ1SYequP1.0;南北黃燈SGequP1.1;南北綠燈SRequP1.2;南北紅燈EYequP1.3;東西黃燈EGequP1.4;東西綠燈ERequP1.5;東西紅燈org0ljmpStartorg3setbSTOP;南北、東西均紅燈retiStart:6movSP,#70movTCON,#01h;下降沿,IT0movIE,#81h;EA允許,EX0clrSR;南北、東西均紅燈setbSYsetbSGclrERsetbEYsetbEGclrSTOPLoop:jbSTOP,AllRedsetbSR;南北綠燈，東西紅燈setbSYclrSGclrERsetbEYsetbEGmova,#40callDelayjbSTOP,AllRedsetbSR;東西紅燈，南北黃燈閃setbSYsetbSGclrERsetbEYsetbEGclrFlashmovr7,#6Loop2:movc,FlashmovSY,cmova,#3callDelaycplFlash7djnzr7,Loop2jbSTOP,AllRedclrSR;南北紅燈，東西綠燈setbSYsetbSGsetbERsetbEYclrEGmova,#65callDelayjbSTOP,AllRedclrSR;南北紅燈,東西黃燈閃setbSYsetbSGsetbERsetbEYsetbEGclrFlashmovr7,#6Loop1:movc,FlashmovEY,cmova,#3callDelaycplFlashdjnzr7,Loop1ljmpLoopAllRed:;兩個(gè)方向交通信號(hào)燈全紅clrSRsetbSYsetbSGclrERsetbEYsetbEGclrSTOP8jbp3.1,ALLREDljmpLoopDelay:;延時(shí)子程序movr1,#80Hmovr0,#0DelayLoop:jbSTOP,ExitDelaydjnzr0,DelayLoopdjnzr1,DelayLoopdjnzACC,DelayExitDelay:retend5．硬件軟件的調(diào)試步驟：1．進(jìn)入Dais集成調(diào)試環(huán)境。2．編寫程序后按照實(shí)驗(yàn)電路圖連接好線路。3．點(diǎn)擊“編輯”菜單中的“文件編譯，連接，裝載”選項(xiàng)。4．點(diǎn)擊連續(xù)運(yùn)行。6．小結(jié)本設(shè)計(jì)完成了十字路口交通信號(hào)燈的控制功能，主要包括控制器的選擇，功能特性的應(yīng)用。論文采用軟件工程的設(shè)計(jì)方法，通過使用單片機(jī)對(duì)交通信號(hào)燈進(jìn)行控制，提出用數(shù)字信號(hào)自動(dòng)控制十字路口兩組紅、黃、綠交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換方法，指揮各種車輛和行人安全通行。通過這次設(shè)計(jì)，使我了解到采用單片機(jī)控制交通信號(hào)燈，具有對(duì)外部環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時(shí)由于單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富，特別可方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)多岔路口的控制，通過編程控制可對(duì)信號(hào)燈實(shí)施全天候無人化管理。實(shí)踐證明，