模擬交通燈課程設計

《單片機微機原理及應用》題目：模擬交通燈的設計專業(yè)：測控技術與儀器班級：姓名：姓名：姓名：姓名：指導老師:2015年1月10日目錄1、設計任務32、模擬交通燈控制系統(tǒng)工作原理42.1模擬交通燈控制系統(tǒng)的工作原理43、設計根本要求和步驟53.1根本要求53.2設計思路53.2設計步驟54、硬件和軟件設計74.1交通燈控制系統(tǒng)硬件框圖74.2硬件電路圖94.3程序流程圖105、心得體會136、附錄145.1匯編語言源程序145.2模擬交通燈仿真效果圖181、設計任務：模擬交通燈的設計1.1、模擬交通燈控制系統(tǒng)的總體方案設計本設計研究的是基于AT89C51單片機的交通燈智能控制系統(tǒng)的設計原理及闡述。主控系統(tǒng)采用AT89C51單片機作為控制器，控制通行倒計時及直行、行人的通行，占用端口少，耗電也最小。系統(tǒng)電源采用獨立的+5V穩(wěn)壓電源，有各種成熟電路可供選用，使此方案可靠穩(wěn)定。該設計精簡并優(yōu)化了電路。結(jié)合實際情況，顯示界面采用點陣LED數(shù)碼管動態(tài)掃描的方法，滿足了倒計時的時間顯示輸出和狀態(tài)燈提示信息輸出的要求，減少系統(tǒng)的復雜度。2、交通燈控制系統(tǒng)工作原理2.1、交通燈控制系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)運用單片機對交通燈控制系統(tǒng)實施控制，通過直接控制信號燈的狀態(tài)變化，指揮交通的具體運行，運用了LED數(shù)碼管顯示倒計時以提醒行駛者，更添加了盲人提示音電路，方便視力障礙群體通行，更具人性化。在此根底上，參加了特種車輛自動通行控制模塊和車流量檢測電路為系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，經(jīng)單片機進行具體處理，及時調(diào)整通行方向。由此，本設計系統(tǒng)以單片機為控制核心，構(gòu)成最小系統(tǒng)，根據(jù)特種車輛自動通行控制模塊、車輛檢測模塊和按鍵設置模塊等產(chǎn)生輸入，由信號燈狀態(tài)模塊，LED倒計時模塊輸出。系統(tǒng)進入工作狀態(tài)，LED數(shù)碼管實時顯示數(shù)據(jù)倒計時，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，在此過程中假設有控制信號和實時車流量檢測信號，可對異常狀態(tài)進行實時控制，隨時調(diào)用中斷，到達修正通行時間滿足不同時間不同路況的需求。3、設計根本要求和步驟十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。交通信號燈控制方式很多。3.1根本要求模擬交通燈就是通過AT89C51并接數(shù)碼管及發(fā)光二極管來模擬交通燈的變化規(guī)律。8個數(shù)碼管用來顯示秒值，東，西，南，北，各兩個。12個發(fā)光二極管，東，西，南，北，各三個，分別為紅，綠，黃，三種顏色。3.2設計思路本程序的設計思路是：首先南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，同時開始倒計時20s,在7段數(shù)碼管上顯示時間。當20s倒計時結(jié)束后，開始3s倒計時，并且南北方向綠燈開始閃爍，東西方向紅燈亮。當3s倒計時結(jié)束后再開始2s倒計時，并且南北方向黃燈亮，東西方向還是紅燈亮。當2s倒計時結(jié)束后開始20s的倒計時，此時是東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮。接下來就是東西方向綠燈閃爍3s，再東西方向黃燈閃爍2s，接著又開始循環(huán)。3.3設計步驟Proteus仿真軟件按以下要求繪制仿真實例12個發(fā)光二極管，東，西，南，北，各三個，分別為紅，綠，黃，三種顏色。用8個共陽極LED數(shù)碼管的分別表示東、西、南、北四個方向路口的秒值。2.按照根本要求編制程序?qū)崿F(xiàn)相應功能。4、硬件和軟件設計4.1交通燈控制系統(tǒng)硬件框圖該交通燈控制系統(tǒng)有以下幾個局部組成：單片機、驅(qū)示電路。P1P3AT89C51RST數(shù)碼管十位數(shù)碼管個位LED顯示器南北方向LED顯示器東西方向上電復位自動/手動鍵盤圖1.2系統(tǒng)硬件組成總框圖AT89C51引腳AT89C51單片機的主要工作特性：·內(nèi)含4KB的FLASH存儲器，擦寫次數(shù)1000次；·內(nèi)含28字節(jié)的RAM；·具有32根可編程I/O線；·具有2個16位可編程定時器；·具有6個中斷源、5個中斷矢量、2級優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)；·具有1個全雙工的可編程串行通信接口；·具有一個數(shù)據(jù)指針DPTR;·兩種低功耗工作模式，即空閑模式和掉電模式；·具有可編程的3級程序鎖定定位；AT89C51的工作電源電壓為5〔1±0.2〕V且典型值為5V,最高工作頻率為24MHz.AT89C51各局部的組成：外部中斷TXDRXDP0P1P2P3擴展控制振蕩器和時鐘電路數(shù)據(jù)存儲器128字節(jié)程序存儲器14KBCPU兩個16位定時器外部中斷TXDRXDP0P1P2P3擴展控制振蕩器和時鐘電路數(shù)據(jù)存儲器128字節(jié)程序存儲器14KBCPU兩個16位定時器計數(shù)器中斷控制總線擴展控制器并行可編程I/O口可編程串行口內(nèi)部總線4.2硬件電路圖整體實驗連接電路如以下圖所示：圖1整體實驗連接電路圖主程序開始4.3程序流程圖主程序開始顯示下一個狀態(tài)秒值是否為0？秒值減1，并顯示時間，LED是否到1s?設置定時，顯示初始化顯示下一個狀態(tài)秒值是否為0？秒值減1，并顯示時間，LED是否到1s?設置定時，顯示初始化運行過程運行過程SN:綠燈(20)，EW:紅燈是否到1秒SN:黃燈亮，EW:紅燈Count<10？SN:黃燈滅，EW:紅燈是否到0秒NYYNNEW:綠燈(20)，SN:紅燈是否到3秒EW:黃燈亮，SN:紅燈Count<10？EW:黃燈滅，EW:紅燈是否到1秒YYYNNNLED顯示區(qū)YLED顯示程序LED顯示程序ay獲取當前通行剩余時間E/S/W/N狀態(tài)送P1口位選碼送P2口倒計時個/十位送P2口調(diào)用Delay延時加1兩位顯示完？YN返回主程序5、心得體會通過這次交通燈的課程設計，使我們得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決現(xiàn)實問題的能力。使我們在單片機的根本原理、單片機應用學習過程中，以及在常用編程設計思路技巧的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為一名合格的應用型人才打下良好的根底。綜合課程設計讓我們把以前學習到的知識得到穩(wěn)固和進一步的提高認識，對已有知識有了更深層次的理解和認識。在此，由于自身能力有限，在課程設計中碰到了很多的問題，通過查閱相關書籍、資料以及交流得到解決。還有交通燈是我們生活中非常常見的一種東西，對于我們學以致用的這種能力得到了很好鍛煉，能夠為我們以后的工作于學習打下根底。由于我們的水平有限，設計中難免會有一些不合理的局部，系統(tǒng)的穩(wěn)定性還有待提高。6、附錄6.1匯編語言源程序SECOND EQU 30HH_RED BIT P2.1 ;定義IO端口H_YELLOW BI ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030HMAIN: MOV TMOD,#01H ;設置定時器0,為方式1 MOV TH0,#3CH ;置定時器的初始值,定時50ms MOV TL0,#0B0H CLR TF0 ;清定時器0溢出標志 SETB TR0 ;啟動定時器START: CLR A MOV P1,A ;首先關閉顯示 MOV P3,A;***********************************;狀態(tài)1,東西方向綠燈亮,南北方向紅燈亮;*********************************** MOV R2,#20 MOV R3,#21 MOV SECOND,#20 ;20秒初值 LCALL STATE1 LCALL COUNT;***********************************;狀態(tài)2,東西方向綠燈閃,南北方向紅燈亮;***********************************MOV R0,#01H ;標志位,南北方向綠燈閃MOV R2,#2 MOV R3,#4 MOV R4,#10 MOV SECOND,#3 ;3秒初值 LCALL DISPLAY LCALL STATE2 LCALLCOUNT1;***********************************;狀態(tài)3,東西方向黃燈閃,南北方向紅燈亮;***********************************MOVR0,#02H ;標志位,南北方向黃燈閃MOV R2,#2 MOV R3,#3 MOV R4,#10 MOV SECOND,#2 ;2秒初值 LCALL STATE3 LCALLCOUNT1;************************************;狀態(tài)4,東西方向紅燈亮,南北方向綠燈亮;************************************ MOV R2,#20 MOV R3,#21 MOV SECOND,#20 ;20秒初值 LCALL STATE4 LCALL COUNT;************************************;狀態(tài)5,東西方向紅燈亮,南北方向綠燈閃;************************************ MOVR0,#03H ;標志位,東西方向綠燈閃 MOV R2,#2 MOV R3,#4 MOV R4,#10 MOV SECOND,#3 ;3秒初值 LCALL STATE5 LCALLCOUNT1;************************************;狀態(tài)6,東西方向紅亮,南北方向黃燈閃;************************************ MOVR0,#04H ;標志位,東西方向黃燈閃 MOV R2,#2 MOV R3,#3 MOV R4,#10 MOV SECOND,#2 ;2秒初值 LCALL STATE6 LCALLCOUNT1 LJMPSTART;************************************;計時程序;************************************COUNT: LCALL DISPLAYWAIT1: JNB TF0,WAIT1 ;定時器50ms未到,那么等待 CLR TF0 ;定時器50ms到了,;清定時器0溢出標志 MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H LCALL DISPLAY DJNZ R2,WAIT1 ;是否到1秒 MOV R2,#20 DEC SECOND ;到1秒那么秒值減1 DJNZ R3,WAIT1 ;20秒是否倒計時減完,未完那么返回 RETCOUNT1: LCALL DISPLAYWAIT2: JNB TF0,WAIT2 CLR TF0 MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H LCALL DISPLAY DJNZ R4,WAIT2 ;是否到500ms,未到那么返回 CJNER0,#01H ,D1 CPLL_GREEN ;到了500ms,那么閃南北方向綠燈D1: CJNER0,#02H ,D2 CPLL_YELLOW ;閃南北方向黃燈D2: CJNER0,#03H ,D3 CPLH_GREEN ;閃東西方向綠燈D3: CJNER0,#04H ,D4 CPLH_YELLOW ;閃東西方向黃燈D4: MOV R4,#10 DJNZ R2,WAIT2 ;是否到1秒 MOV R2,#2 DEC SECOND DJNZ R3,WAIT2 RET;********************************;LED顯示狀態(tài);********************************STATE1: SETB H_RED ;東西方向綠燈亮,南北方向紅燈亮 CLR H_GREEN CLR H_YELLOW CLR L_RED SETB L_GREEN CLR L_YELLOW RETSTATE2: CLR H_GREEN ;東西方向綠燈閃，南北方向紅燈亮 CLR H_YELLOW CLR L_RED CLR L_GREEN CLR L_YELLOW RETSTATE3: CLR H_RED ;東西方向黃燈閃，南北方向紅燈亮 CLR H_YELLOW SETB H_RED CLR L_GREEN SETB L_YELLOW RETSTATE4: CLR H_RED ;東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮 SETB H_GREEN CLR H_YELLOW SETB L_RED CLR L_GREEN CLR L_YELLOW RETSTATE5: CLR H_RED ;東西方向紅燈亮，南北方向綠燈閃 SETB H_GR