51單片機(jī)交通燈課設(shè)

第頁(yè)西安石油大學(xué)單片機(jī)控制臨時(shí)交通燈班級(jí)：電信1502小組成員：趙勃權(quán)偉力艾克拜爾臨時(shí)交通燈設(shè)計(jì)原因隨著經(jīng)濟(jì)開(kāi)展，汽車數(shù)量急劇增加，城市道路日漸擁擠，交通擁塞已成為一個(gè)國(guó)際性的問(wèn)題。因此，設(shè)計(jì)可靠、平安、便捷的多功能交通燈控制系統(tǒng)有極大的現(xiàn)實(shí)必要性。根據(jù)交通燈在實(shí)際控制中的特點(diǎn)，結(jié)合單片機(jī)的控制功能，提出了一種用單片機(jī)自動(dòng)控制交通燈的簡(jiǎn)易方法。設(shè)計(jì)中包括硬件電路的設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)兩大步驟，對(duì)單片機(jī)學(xué)習(xí)中的幾個(gè)重要內(nèi)容都有涉足。單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，單片機(jī)可以用來(lái)仿真各個(gè)系統(tǒng)。在自動(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)具體硬件構(gòu)造軟硬件結(jié)合，加以完善。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(lái)實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？對(duì)于路口信號(hào)燈出現(xiàn)問(wèn)題或者需要進(jìn)展道路施工，時(shí)，臨時(shí)信號(hào)燈就變得非常重要，在沒(méi)有紅綠燈的交通路口也可以放置臨時(shí)信號(hào)燈，來(lái)調(diào)節(jié)交通，對(duì)于社會(huì)有很大幫助。1.課題任務(wù)及主要實(shí)現(xiàn)內(nèi)容本系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)、數(shù)碼管顯示、交通燈顯示系統(tǒng)組成。系統(tǒng)除根本的交通功能外，還具有倒計(jì)時(shí)。東西、南北兩個(gè)干道交于一個(gè)十字路口，各干道有一組紅、綠、黃三色的指示燈。紅燈亮制止通行，綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。程序開(kāi)場(chǎng)運(yùn)行先南北段通行、東西段制止60s，后東西段通行、南北段制止60s，依此循環(huán)。系統(tǒng)分三種工作模式：正常模式、繁忙模式、特殊模式，并且通過(guò)三個(gè)按鈕“正常〞、“繁忙〞、“特殊〞可相互轉(zhuǎn)化。正常模式：直行時(shí)間顯示數(shù)碼管顯示60。此時(shí)南北段直行通行〔綠燈〕、東西段制止〔紅燈〕60s，倒計(jì)時(shí)到3s時(shí)，黃燈亮，提醒人們注意了。然后是東西段通行〔綠燈〕，南北段禁行〔紅燈〕，一直循環(huán)下去。繁忙模式：南北段、東西段的通行時(shí)間改為30s，其它與正常模式類似。特殊模式：特殊模式紅燈全亮，倒計(jì)時(shí)20s，到最后3秒黃燈閃3次后并轉(zhuǎn)入正常模式。2.原理分析交通燈顯示的理論分析倒計(jì)時(shí)顯示的理論分析：利用定時(shí)器中斷，設(shè)TH0=TH1＝(65536-50000)/256，即每秒中斷一次。每到第20次中斷即過(guò)了秒＝1秒時(shí)，產(chǎn)生一次參數(shù)傳遞，使時(shí)間的計(jì)數(shù)值減1，便實(shí)現(xiàn)了倒計(jì)時(shí)的功能。3.單片機(jī)選擇與外圍接口部件根據(jù)課題任務(wù)的要求，該系統(tǒng)具有交通燈的顯示功能，倒計(jì)時(shí)功能，改變時(shí)間設(shè)定功能，所以把系統(tǒng)分為幾個(gè)模塊，包括倒計(jì)時(shí)顯示器、交通信號(hào)燈、控制模塊。系統(tǒng)硬件框圖如下列圖2-1：交通燈發(fā)光源選取發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED，在此處設(shè)計(jì)中我們用他來(lái)模擬紅綠黃交通燈，普通單色發(fā)光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮。它屬于電流控制型半導(dǎo)體器件，使用時(shí)需串接適宜的限流電阻。LED顯示器由七個(gè)發(fā)光二極管組成，因此也稱之為七段LED顯示器，此外，顯示器中還有一個(gè)圓點(diǎn)型發(fā)光二極管〔在圖中以dp表示〕，用于顯示小數(shù)點(diǎn)。通過(guò)七段發(fā)光二極管的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母或者其他符號(hào)。動(dòng)態(tài)顯示采用多路復(fù)用技術(shù)的動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，利用人眼的暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)間的長(zhǎng)短，發(fā)光的亮度等因素。.發(fā)光二極管模擬紅綠燈它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能，常簡(jiǎn)寫為L(zhǎng)ED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，那么發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過(guò)管子的電流。單片機(jī)c51管腳目前在單片機(jī)系統(tǒng)中，應(yīng)用較廣泛的微處理器芯片主要為8XC5X系列單片機(jī)。該系列單片機(jī)均采用標(biāo)準(zhǔn)MCS-51內(nèi)核，硬件資源相互兼容，品類齊全，功能完善，性能穩(wěn)定，體積小，價(jià)格低廉，貨源充足，調(diào)試和編程方便，所以應(yīng)用極為廣泛。假設(shè)采用89C51芯片作為硬件核心，采用FlashROM，內(nèi)部具有4KBROM存儲(chǔ)空間，能于3V的超低電壓工作，而且與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容，圖3-1STC89C51引腳圖引腳如圖3-1所示：VCC：40號(hào)管腳供電電壓。GND：20號(hào)管腳接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8個(gè)TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)展校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4個(gè)TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1〞時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)展存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1〞時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)展讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能存放器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1〞后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流這是由于上拉的緣故。P3口也可作為STC89C52的一些特殊功能口，如下表3-1所示：P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想制止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE制止，置位無(wú)效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，那么在此期間外部程序存儲(chǔ)器〔0000H-FFFFH〕，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源〔VPP〕。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出?？撮T狗設(shè)置 在單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)中，由于單片機(jī)的工作有可能受到外界的干擾，造成程序跑飛，從而陷入死循環(huán)，程序的正常運(yùn)行被打斷，由單片機(jī)控制的系統(tǒng)便無(wú)法繼續(xù)工作，這樣會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)陷入癱瘓狀態(tài)，發(fā)生不可預(yù)料的后果，所以出于對(duì)單片機(jī)程序的運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)展實(shí)時(shí)的監(jiān)控，便考慮一種的專用的監(jiān)測(cè)芯片用于監(jiān)測(cè)單片機(jī)程序運(yùn)行狀態(tài)的芯片，俗稱“看門狗〞〔WatchDog〕。 參加看門狗電路的目的是使單片機(jī)可以在無(wú)人的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)連續(xù)的工作，其工作的過(guò)程如下：看門狗的芯片和單片機(jī)的一個(gè)I/O口連接，每隔一定的時(shí)間單片機(jī)給芯片送個(gè)脈沖，是看門狗的定時(shí)器復(fù)位；如果超過(guò)時(shí)間不送脈沖，看門狗的芯片會(huì)使單片機(jī)復(fù)位，從頭開(kāi)場(chǎng)執(zhí)行程序，這樣便實(shí)現(xiàn)了監(jiān)視單片機(jī)的目的。選用設(shè)備STC89c52單片機(jī)一片，共陰極的七段兩位數(shù)碼管兩個(gè)，紅、黃、交通燈各四個(gè)，綠發(fā)光二極管7個(gè)，按鍵三個(gè)、電容兩個(gè)22pF，電阻十六個(gè)470Ω，晶體振蕩器一個(gè)，連線假設(shè)干。振蕩電路單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振作用非常大，全稱叫晶體振蕩器，它結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，那么單片機(jī)運(yùn)行速度就越快，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率。單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供根本的時(shí)鐘信號(hào)。單片機(jī)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，一種是外部時(shí)鐘方式。在內(nèi)部時(shí)鐘方式下單片機(jī)內(nèi)部的高增益、反相放大器通過(guò)XTAL1、XTAL2外接作為反應(yīng)元件的外部晶體管振蕩器與電容組成的并聯(lián)諧振回路構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器，向內(nèi)部時(shí)鐘電路提供振蕩時(shí)鐘。振蕩器的頻率主要取決于晶體的振蕩頻率。MCS-51單片機(jī)的晶體振蕩頻率可以再1-12MHz范圍內(nèi)選擇，電容C1、C2的選擇范圍是15-45pF，電容的大小會(huì)影響振蕩器的穩(wěn)定性和起振速度。外部時(shí)鐘方式是把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入到單片機(jī)內(nèi)。此方式常用于多片單片機(jī)同時(shí)工作，以便于各單片機(jī)的同步。一般要求外部信號(hào)高電平的持續(xù)時(shí)間大于20μs，且為頻率低于12MHz的方波。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，采用12MHz的晶振和兩個(gè)22pF的電容。如圖3-2所示。按鍵模塊程序開(kāi)場(chǎng)運(yùn)行先南北段通行、東西段制止60s，后東西段通行、南北段制止60s，依此循環(huán)。系統(tǒng)分三種工作模式：正常模式、繁忙模式、特殊模式，并且通過(guò)三個(gè)按鈕“正常〞、“繁忙〞、“特殊〞可相互轉(zhuǎn)化。按鍵圖如3-7所示：圖3-7按鍵模塊這里用到了二極管做開(kāi)關(guān)，是為了防止有一按鍵被按下3根線同時(shí)低，中斷無(wú)效。二極管在正向電壓作用下電阻很小，處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于一只接通的開(kāi)關(guān)；在反向電壓作用下，電阻很大，處于截止?fàn)顟B(tài)，如同一只斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)。利用二極管的開(kāi)關(guān)特性，可以組成各種邏輯電路。4.軟件編譯環(huán)境C語(yǔ)言C語(yǔ)言是一種通用的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它既可以用來(lái)編寫計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)程序也可以用來(lái)編寫一般的應(yīng)用程序。以前計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)軟件主要用匯編語(yǔ)言編寫，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)更是如此。由于匯編語(yǔ)言程序的可讀性和可移植性都較差，采用匯編語(yǔ)言編寫單片機(jī)應(yīng)用程序不但周期長(zhǎng)，而且調(diào)試和排錯(cuò)也比擬困難，為了提高單片機(jī)應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)效率，改善程序的可讀性和可移植性，采用高級(jí)語(yǔ)言無(wú)疑是一種最好的選擇。C語(yǔ)言既具有一般高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，又能直接對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件進(jìn)展操作，表達(dá)和運(yùn)算能力也較強(qiáng)，許多以前只能采用匯編語(yǔ)言來(lái)解決的問(wèn)題現(xiàn)在都可以用C語(yǔ)言來(lái)解決。綜上所述，C語(yǔ)言在功能上、構(gòu)造性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，故本課題采用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)軟件功能。交通燈的主要用途是指示通行和顯示時(shí)間，因此主要檢測(cè)發(fā)光二極管模塊和數(shù)碼管顯示模塊，按鍵模塊。按照本設(shè)計(jì)的功能需求，進(jìn)展相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件采用proteus8進(jìn)展電路圖的仿真模擬，2、軟件局部首先應(yīng)用keilu4軟件對(duì)程序進(jìn)展編譯和調(diào)試，調(diào)試成功后，利用Proteus軟件進(jìn)展在線仿真，經(jīng)過(guò)對(duì)程序?qū)掖蔚匦薷暮?，仿真效果到達(dá)了預(yù)期的要求。3、將最終調(diào)試好的程序燒錄到單片機(jī)內(nèi)，觀察效果。本系統(tǒng)以STC89C51單片機(jī)為核心，采用7段數(shù)碼管并應(yīng)用74LS245對(duì)數(shù)碼管進(jìn)展驅(qū)動(dòng)，可以很直觀地顯示紅綠燈的開(kāi)放及關(guān)閉時(shí)間；功能完善，不僅有普通交通燈的指示功能，還增加了特殊模式和繁忙模式。其控制功能與效果與真實(shí)道口管理紅綠燈一致。[1]童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)根底〔第四版〕高等教育出版社[2]閻石.數(shù)字電子技術(shù)根底〔第五版〕高等教育出版社[3]?C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)?科學(xué)教育出版社[4]?51單片機(jī)的根底教程?電子工業(yè)出版社[5]?單片機(jī)原理及應(yīng)用?—基于Proteus和KeilC〔第二版〕電子工業(yè)出版社[6]郭天祥.?51單片機(jī)C語(yǔ)言教程?-入門、提高、開(kāi)發(fā)、拓展全攻略 電子工業(yè)出版社單片機(jī)控制交通燈的C源程序開(kāi)場(chǎng)按鈕開(kāi)場(chǎng)交通燈的控制，然后選擇模式三種模式：正常模式東西行，南北斷60s；東西斷，南北行60s；繁忙模東式西行，南北斷20s；東西斷，南北行20s；特殊模式四路全為紅燈，20秒后轉(zhuǎn)到正常模式正常模式和繁忙模式可任意轉(zhuǎn)到特殊模式；正常模式和繁忙模式轉(zhuǎn)換需要在倒計(jì)時(shí)完畢轉(zhuǎn)換；#include<reg51.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharuchari,a;uintcounter,ge,shi,temp;/**************定義控制位******************//**************定義控制端口****************/sbitA_0=P2^0;//南北紅sbitA_1=P2^1;//南北黃sbitA_2=P2^2;//南北綠sbitB_0=P2^3;//東西紅sbitB_1=P2^4;//東西黃sbitB_2=P2^5;// 東西綠sbitWE1=P2^6;// 十位位選sbitWE2=P2^7;// 個(gè)位位sbitnumber=P3^0;//正常模式開(kāi)sbitbusy=P3^1;//繁忙模式開(kāi)sbitspecial=P3^3;// 特殊模式開(kāi)sbitnumber1=P1^0;// 正常指示燈sbitbusy1=P1^1;// 繁忙指示燈sbitspecial1=P1^2; // 特殊指示燈sfrWDT=0xe1; // 看門狗特殊存放器設(shè)置ucharcodetable[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,40x6D,0x7D,0x070x7F,0x6F};voiddelay(uinttime); //延時(shí)函數(shù)聲明voidinitial(); //初始化函數(shù)聲明voidstatus1();// 狀態(tài)1函數(shù)聲明voidstatus2(); // 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