課程設計---基于單片機的交通燈設計

1、<p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　題 目： 基于單片機的交通燈設計 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p

2、><p>　　1.1研究的背景和意義1</p><p><b>　　1.2設計要求1</b></p><p>　　2系統(tǒng)總體方案設計2</p><p><b>　　2.1系統(tǒng)結構2</b></p><p><b>　　2.2芯片選擇2</b><

3、;/p><p><b>　　3系統(tǒng)硬件設計5</b></p><p>　　3.1單片機最小系統(tǒng)5</p><p>　　3.2數碼管顯示模塊5</p><p>　　3.3 LED燈顯示模塊6</p><p>　　3.4系統(tǒng)總電路8</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件設計

4、....9</p><p>　　4.1主程序設計9</p><p>　　4.2延時1s子程序10</p><p>　　4.3數碼管顯示程序11</p><p><b>　　5總結12</b></p><p><b>　　參考文獻13</b></p>&

5、lt;p><b>　　附錄A14</b></p><p><b>　　附錄B20</b></p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1研究的背景和意義</p><p>　　當今，紅綠燈安裝在各個道口上，已經成為疏導交通車輛最常見和最有效的手段

6、，但這一技術在19世紀就已出現了。時至今日，隨著科技的發(fā)展，道口上的紅綠燈也發(fā)生的巨大的變化，先后出現了以燃氣為光源的手動式交通燈，電氣式交通燈，單片機控制交通燈等等，這些技術的發(fā)展不僅給我們的生活帶來更大的方便，同時也給了我們更多的安全保障，因而雖然交通燈已經發(fā)展了很長的一段時間，現進對其的研究仍然十分必要和很有意義。 </p><p><b>　　1.2設計要求</b><

7、;/p><p>　　1) 設計一個十字路口的交通燈控制電路，要求南北方向和東西方向兩個交叉路口的車輛交替運行。</p><p>　　2) 每次綠燈變紅燈時,要求黃燈先亮5S,才能變換運行車輛。</p><p>　　3) 同步設置人行橫道紅、綠燈指示。</p><p>　　4) 東西方向、南北方向車道除了有紅、黃、綠燈指示外，每一種燈亮的時間都用數

8、碼</p><p>　　管顯示器進行顯示（采用倒計時的方法）。</p><p><b>　　2系統(tǒng)總體方案設計</b></p><p><b>　　2.1系統(tǒng)結構</b></p><p>　　本系統(tǒng)是由單片機的P口輸出LED和數碼顯示管的狀態(tài)，該系統(tǒng)方案的框圖如圖1所示。</p>&l

9、t;p><b>　　圖1 方案框圖</b></p><p><b>　　2.2芯片選擇</b></p><p>　　本實驗選擇的芯片是intel的80C51芯片，其引腳圖如圖2所示。</p><p>　　圖2 80C51引腳圖</p><p>　　MCS-51單片機內部由數據總線，控制總線和地

10、址總線連接內部的其他設備，其內部的結構圖如圖3所示。</p><p>　　圖3 80C51內部結構圖</p><p>　　8051單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數據存儲器(RAM)、定時/計數器、 并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數據總線、地址總線和控制總線等三大總線，現在我們分別加以說明： <

11、;/p><p><b>　　中央處理器：</b></p><p>　　中央處理器(CPU)是整個單片機的核心部件，是8位數據寬度的處理器，能處理8位二進制數據或代碼，CPU負責控制、指揮和調度整個單元系統(tǒng)協(xié)調的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。</p><p>　　數據存儲器(RAM)：</p><p>　　8051內

12、部結構如圖1有128個8位用戶數據存儲單元和128個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數據，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數據，所以，用戶能使用的RAM只有128個，可存放讀寫的數據，運算的中間結果或用戶定義的字型表。 </p><p><b>　　程序存儲器：</b></p><p>　　8051共有4096個8位掩膜ROM，用于存放

13、用戶程序，原始數據或表格。</p><p>　　定時/計數器(ROM)：</p><p>　　8051有兩個16位的可編程定時/計數器，以實現定時或計數產生中斷用于控制程序轉向。</p><p>　　并行輸入輸出(I/O)口：</p><p>　　8051共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對外部數據的傳輸。</p&g

14、t;<p><b>　　中斷系統(tǒng)：</b></p><p>　　8051具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數器中斷和一個串行中斷，</p><p>　　可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。</p><p><b>　　時鐘電路：</b></p><p>　　8

15、051內置最高頻率達12MHz的時鐘電路，用于產生整個單片機運行的脈沖時序，但8051單片機需外置振蕩電容。</p><p><b>　　3系統(tǒng)硬件設計</b></p><p>　　3.1單片機最小系統(tǒng) </p><p>　　單片機最小系統(tǒng)是指用最少的原件組成可以工作的單片機系統(tǒng)，包括復位電路和晶振電路，在本實驗中的最小系統(tǒng)設計中，采取的是上電

16、復位方式，復位電路采用30pF的電容和電源與單片機的RST引腳連接，實現通電自動復位，晶振電路給單片機提供時鐘源，包括晶體振蕩器和2個30pF的電容組成，分別與單片機的XTAL1和XTAL2引腳連接，本實驗單片機最小系統(tǒng)如圖4所示。</p><p>　　圖4 單片機最小系統(tǒng) </p>&l

17、t;p>　　3.2數碼管顯示模塊</p><p>　　通過數碼管顯示南北和東西方向的時間，數碼管連接在單片機的P0口，通過P0口和相關的軟件程序實現其狀態(tài)的輸出，P0.0口至P0.6口分別連接數碼管的位選端A,B,C,D,E,F,G，P2.0至P2.3口分別連接南北方向和東西方向數碼管的片選端，數碼管硬件連接如圖5所示。</p><p><b>　　圖5 數碼管顯示<

18、/b></p><p>　　3.3 LED燈顯示模塊</p><p>　　東西和南北方向的LED燈與單片機的P1口連接，P1.0、P1.1和P1.2分別連接南北方向的綠燈、黃燈和紅燈；P1.3、P1.4和P1.5分別連接東西方向的綠燈、黃燈和紅燈，并將人行道的LED燈分別串接在南北和東西方向上，LED燈硬件連接圖如圖6所示。</p><p>　　圖6 LED燈

19、顯示模塊</p><p><b>　　3.4系統(tǒng)總電路</b></p><p>　　通過對單片機最小系統(tǒng)、數碼管顯示模塊和LED燈顯示模塊的學習，最后對系統(tǒng)進行組合，得出系統(tǒng)的總電路圖，其電路圖如附錄B所示</p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件設計</b></p><p><b>　　

20、4.1主程序設計 </b></p><p><b>　　是</b></p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　是</b></p><p><b&

21、gt;　　是</b></p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　是</b></p><p><b>　　圖7 主程序流程圖</b></p><p>　　本

22、系統(tǒng)的主程序設計思路主要根據南北方向和東西方向交通燈的四種狀態(tài)，即第一狀態(tài)：南北綠燈，東西紅燈；第二狀態(tài)：南北黃燈，東西紅燈；第三狀態(tài)：南北紅燈，東西綠燈；第四狀態(tài)：南北紅燈，東西黃燈。在每一個狀態(tài)，通過對該狀態(tài)下數碼管顯示的時間自減1是否等于0來判斷是否進入下一狀態(tài)，主程序流程圖如圖7所示，主程序如附錄A所示。</p><p>　　4.2延時1s子程序</p><p>　　本實驗的硬件系

23、統(tǒng)選用了四片數碼顯示管，這四個數碼顯示管實現的是動態(tài)顯示，每掃描四片數碼顯示管一次，延時1ms子程序運行了4次，即4ms，所以循環(huán)250次就是1s,延時1ms的子程序的流程圖如圖8所示。</p><p><b>　　是</b></p><p><b>　　否</b></p><p>　　圖8 延時1ms子程序流程圖<

24、/p><p>　　延時1s的子程序是在掃描四片數碼管（即4ms）的基礎上循環(huán)250次實現的，其程序的的流程圖如圖9所示。</p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　是</b></p><p>　　圖9 延時1s子程序流程圖</p><p>　　4.3數碼

25、管顯示程序</p><p>　　數碼管實現的是動態(tài)顯示，每片數碼管顯示都調用延時1MS的子程序，共有4片數碼管，循環(huán)250次就是1S。本系統(tǒng)選用的數碼管是共陰極數碼管，將數字0到9對應的數值計算出來，然后通過查表的方式查出數值。顯示模塊程序流程圖如圖10所示。</p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　是&l

26、t;/b></p><p>　　圖10 顯示程序流程圖</p><p><b>　　5總結</b></p><p>　　本次課程設計，我們小組通過proteus仿真軟件，選用intel 80C51單片機，通過P0口連接數碼顯示管，通過P1口連接LED燈，并且設置好晶振電路和復位電路，然后用匯編語言編寫整個過程的程序，并且在最后實現了交通燈

27、正確顯示。在整個設計的過程中，通過對整個流程的分析，我對單片機的控制有了更加深刻的理解，通過對硬件的選擇和連接，也讓我對單片機的整個控制過程有了更加直觀的了解. </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 楊欣. 實例解讀51單片機完全學習

28、與應用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社 ，2011.</p><p>　　[2] 楊欣. 電路設計與仿真——基于Multisim 8與 Proteus2004[M]. 北京：清華大學出版社，2006. </p><p>　　[3] 劉樂善.微型計算機接口技術及應用[M]. 湖南：華中科技大學出版社,2004.</p><p>　　[4]余錫存，曹國華.單片機原理及

29、接口技術[M].陜西:西安電子科技大學出版社,2000.</p><p><b>　　附錄A</b></p><p><b>　　ORG 0200H</b></p><p>　　A_BIT EQU 20H ;用于存放南北十位數</p><p>　　B_BIT EQU 21H ;用于存放南北個數<

30、;/p><p>　　C_BIT EQU 22H ;用于存放東西十位數</p><p>　　D_BIT EQU 23H ; 用于存放東西個位數</p><p>　　TEMP1 EQU 24H ;用于存放第一二南北狀態(tài)要顯示的時間 </p><p>　　TEMP2

31、 EQU 25H ;用于存放第一二東西狀態(tài)要顯示的時間</p><p>　　TEMP3 EQU 26H ;用于存放第三第四南北狀態(tài)要顯示的時間</p><p>　　TEMP4 EQU 27H;用于存放第三第四南北狀態(tài)要顯示的時間</p><p><b>　　MAIN:</b></p><p>　　MOV TEMP1,#

32、20 </p><p>　　MOV TEMP2,#25</p><p>　　MOV TEMP3,#25</p><p>　　MOV TEMP4,#20</p><p><b>　　STAR1:</b></p><p>　　MOV P1,#0FFH</p><p>　　MOV

33、 A,24H ;將顯示時間送A</p><p><b>　　CLR P1.0 </b></p><p>　　CLR P1.5 ;南北通行，東西禁止通行</p><p>　　MOV TEMP1,#20 ;南北要顯示的時間，</p><p>　　MOV TEMP2,#25 ;東西要顯示的時間</p>

34、<p><b>　　DYXS1:</b></p><p>　　ACALL DISPLAY1 ;調用顯示</p><p>　　DEC TEMP1 ;時間夠一秒顯示時間減1</p><p><b>　　DEC TEMP2</b></p><p>　　MOV A,TEMP1<

35、/p><p>　　CJNE A,#0,DYXS1 ;若顯示時間不為0保持現在狀態(tài)</p><p>　　STAR2: ;狀態(tài)2</p><p><b>　　SETB P1.0</b></p><p>　　CLR P1.1 ;南北黃燈，東西禁止通行</p><p>　　MOV TEMP1,#0

36、5 ;南北要顯示的時間，</p><p><b>　　DYXS2:</b></p><p>　　ACALL DISPLAY1 ;調用顯示</p><p>　　DEC TEMP1 ;時間夠一秒顯示時間減1</p><p>　　DEC TEMP2 </p><

37、p>　　MOV A,TEMP1</p><p>　　CJNE A,#0,DYXS2</p><p><b>　　STAR3:</b></p><p>　　MOV A,26H ;將顯示時間送A</p><p><b>　　CLR P1.2</b></p><p>

38、　　SETB P1.1 ;南北通行，東西禁止通行</p><p><b>　　CLR P1.3</b></p><p><b>　　SETB P1.5</b></p><p>　　MOV TEMP3,#25 ;南北要顯示的時間，</p><p>　　MOV TEMP4,#20 ;東西要顯示的時間&

39、lt;/p><p><b>　　DYXS3:</b></p><p>　　ACALL DISPLAY2 ;調用顯示</p><p>　　DEC TEMP3 ;時間夠一秒顯示時間減1</p><p><b>　　DEC TEMP4</b></p><p>　　MOV

40、A,TEMP4</p><p>　　CJNE A,#0,DYXS3 ;若顯示時間不為0保持現在狀態(tài)</p><p>　　STAR4: ;狀態(tài)4</p><p><b>　　SETB P1.3</b></p><p>　　CLR P1.4 ;南北黃燈，東西禁止通行</p><p>　　MO

41、V TEMP4,#05 ;東西要顯示的時間，</p><p><b>　　DYXS4:</b></p><p>　　ACALL DISPLAY2 ;調用顯示</p><p>　　DEC TEMP3 ;時間夠一秒顯示時間減1</p><p><b>　　DEC TEMP4</b><

42、/p><p>　　MOV A,TEMP4</p><p>　　CJNE A,#0,DYXS4</p><p>　　LJMP MAIN ;若顯示時間不為0保持現在狀態(tài)</p><p><b>　　DISPLAY1:</b></p><p>　　MOV A,TEMP1 ;將南北要顯示的數存放到A<

43、/p><p>　　MOV B,#10 ;B=10</p><p>　　DIV AB ;A除以B商存A，余數B</p><p>　　MOV A_BIT,A ; 將A放到20h</p><p>　　MOV B_BIT,B ;將B放到21H</p><p>　　MOV A,TEMP2 ;將東西要顯示的數存放到A<

44、;/p><p>　　MOV B,#10 ;B=10</p><p>　　DIV AB ;A除以B商存A，余數B</p><p>　　MOV C_BIT,A ;將A放到22H</p><p>　　MOV D_BIT,B ;將B放到23H</p><p>　　MOV DPTR ,#NUMT ; <

45、/p><p>　　MOV R1,#250 ;R1=250</p><p><b>　　XUHUAN1:</b></p><p>　　MOV A,A_BIT ;將南北要顯示的10位數送A</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;查表</p><p>　　MOV P0,A ;顯示南北10

46、位數</p><p><b>　　CLR P2.0</b></p><p>　　ACALL T1MS;定時器延時1MS</p><p>　　SETB P2.0 ;滅南北10位數</p><p>　　MOV A,B_BIT ;將南北要顯示的個位數送A</p><p>　　MOVC A,@A+DPT

47、R ;查表</p><p>　　MOV P0,A ;顯示南北個位數</p><p><b>　　CLR P2.1</b></p><p>　　ACALL T1MS ;定時器延時1MS</p><p>　　SETB P2.1 ;滅南北個位</p><p>　　MOV A,C_BIT ;將

48、東西要顯示的10位數送A</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;查表</p><p>　　MOV P0,A ;顯示東西10位數</p><p>　　CLR P2.2 </p><p>　　ACALL T1MS ;定時器延時1MS</p><p>　　SE

49、TB P2.2 ;滅東西10位數</p><p>　　MOV A,D_BIT ;將東西要顯示的個位數送A</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;查表</p><p>　　MOV P0,A ;顯示東西東西位數</p><p><b>　　CLR P2.3</b></p><p&

50、gt;　　ACALL T1MS ;定時器延時1MS</p><p>　　SETB P2.3 ;滅東西個位數</p><p>　　DJNZ R1,XUHUAN1 ;循環(huán)掃描</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　DISPLAY2:</b></p>&l

51、t;p>　　MOV A,TEMP3 ;將南北要顯示的數存放到A</p><p>　　MOV B,#10 ;B=10</p><p>　　DIV AB ;A除以B商存A，余數B</p><p>　　MOV A_BIT,A ; 將A放到20H</p><p>　　MOV B_BIT,B ;將B放到2</p>&l

52、t;p>　　MOV A,TEMP4 ;將東西要顯示的數存放到A</p><p>　　MOV B,#10 ;B=10</p><p>　　DIV AB ;A除以B商存A，余數B</p><p>　　MOV C_BIT,A ;將A放到22H</p><p>　　MOV D_BIT,B ;將B放到23H</p&g

53、t;<p>　　MOV DPTR ,#NUMT ; </p><p>　　MOV R1,#250 ;R1=250</p><p><b>　　XUHUAN2:</b></p><p>　　MOV A,A_BIT ;將南北要顯示的10位數送A</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;查表</

54、p><p>　　MOV P0,A ;顯示南北10位數</p><p>　　CLR P2.0 </p><p>　　ACALL T1MS;定時器延時1MS</p><p>　　SETB P2.0 ;滅南北10位數</p><p>　　MOV A,B_BIT ;將

55、南北要顯示的個位數送A</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;查表</p><p>　　MOV P0,A ;顯示南北個位數</p><p><b>　　CLR P2.1</b></p><p>　　ACALL T1MS ;定時器延時1MS</p><p>　　SETB P2

56、.1 ;滅南北個位數</p><p>　　MOV A,C_BIT ;將東西要顯示的10位數送A</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;查表</p><p>　　MOV P0,A ;顯示東西10位數</p><p><b>　　CLR P2.2</b></p><p>　　A

57、CALL T1MS ;定時器延時1MS</p><p>　　SETB P2.2 ;滅東西10位數</p><p>　　MOV A,D_BIT ;將東西要顯示的個位數送A</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR;查表</p><p>　　MOV P0,A ;顯示東西東西位數</p><p><

58、b>　　CLR P2.3</b></p><p>　　ACALL T1MS ;定時器延時1MS</p><p>　　SETB P2.3 ;滅東西個位數</p><p>　　DJNZ R1,XUHUAN2 ;循環(huán)掃描</p><p><b>　　RET</b></p><p>　

59、　T1MS:MOV TMOD,#01H;</p><p>　　MOV TH0,#0FCH</p><p>　　MOV TL0,#18H</p><p><b>　　CLR TF0</b></p><p><b>　　SETB TR0</b></p><p><b>

60、　　JNB TF0,$</b></p><p>　　RET </p><p>　　NUMT: DB 3FH,30H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,67H</p><p><b>　　END</b></p><p><b>