簡單交通燈控制系統(tǒng)課程設計

1、<p>　　《單片機原理與應用》</p><p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　題 目： 簡單交通燈控制系統(tǒng) </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　班 級：

2、 </p><p>　　學 號： </p><p>　　姓 名： </p><p><b>　　計算機工程系</b></p><p>　　20

3、11年12月29 日</p><p><b>　　交通燈控制系統(tǒng)設計</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　設計一個交通燈控制系統(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、

4、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，可撥動應急開關，使各向均為紅燈，特殊車輛不受紅燈限制，待其順利通過后撥動另一個開關，系統(tǒng)返回繼續(xù)運行。同時用LED用倒計時方式顯示各路口亮燈時間。</p><p>　　關鍵詞： 單片機，交通燈，應急開關，LED</p><p>&

5、lt;b>　　1緒論</b></p><p><b>　　1.1設計背景</b></p><p>　　紅綠交通燈自動控制系統(tǒng)在城市十字（或丁字）路口有著廣泛的應用。隨著社會的進步，人們生活水平的提高，私家車數(shù)量會不斷增加，對城市交通帶來前所為有的壓力。道路建設也將隨之發(fā)展，錯綜復雜的道路將不段增多。為維持穩(wěn)定的交通秩序，紅綠燈自動控制系統(tǒng)將得到更為廣

6、泛的應用。現(xiàn)在實際應用的紅綠燈系統(tǒng)中一般沒有倒計時功能，使司機和行人不知道指示燈還有多久將會改變現(xiàn)有狀態(tài)。本設計應用基本數(shù)字電路知識，采用LED燈作紅、綠、黃三交通燈，用七段數(shù)碼管作同步倒計時顯示。實現(xiàn)兩方向通行時間不相等的控制并配有倒計時。</p><p><b>　　1.2設計目的</b></p><p>　　熟悉單片機控制系統(tǒng)，并了解系統(tǒng)設計的一般規(guī)律。<

7、/p><p>　　掌握8255芯片的結(jié)構(gòu)及編程方法。</p><p>　　熟悉模擬交通燈控制的實現(xiàn)方法。</p><p>　　1.3設計任務及要求</p><p>　　設計一個交通燈控制系統(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

8、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，可撥動應急開關，使各向均為紅燈，特殊車輛不受紅燈限制，待其順利通過后撥動另一個開關，系統(tǒng)返回繼續(xù)運行。同時用LED用倒計時方式顯示各路口亮燈時間。</p><p>　　2 設計使用的儀器和設備</p><p><b>　　

9、2.1 達愛思教儀</b></p><p>　　本實驗采用達愛思教儀型號是Dais-PG206FD</p><p><b>　　2.2八段數(shù)碼管</b></p><p>　　數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管，

10、</p><p>　　2.3 8255芯片</p><p>　　8255是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行I/O接口芯片，有3個8位并行I/O口。具有3個通道3種工作方式的可編程并行接口芯片（8255引腳如圖1，8255編程模式如圖2）。其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強。8255可作為單片機與多種外設連接時的中間接口電路。8255作為主機與外設的連接芯片，必須提供與主機相連的3個

11、總線接口，即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時必須具有與外設連接的接口A、B、C口。由于8255可編程,所以必須具有邏輯控制部分，因而8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為3個部分：與CPU連接部分、與外設連接部 分、控制部分。</p><p>　　圖1 8255引腳</p><p>　　圖2 8255編程模式</p><p><b>　　3系統(tǒng)硬件設計方案</b&g

12、t;</p><p>　　3.1系統(tǒng)硬件方案框圖</p><p>　　交通燈系統(tǒng)硬件方案框圖如圖(3)</p><p>　　圖3交通燈系統(tǒng)硬件方案框圖</p><p><b>　　3.2電路原理圖</b></p><p>　　電路原理圖是借鑒外部中斷實驗（急救車與交通燈）修改的如圖4，增加P2.1

13、連接K1和P2.2連接K2。如遇到特殊情況，可撥動應急開關K1，使各向均為紅燈，特殊車輛不受紅燈限制，待其順利通過后撥動另一個開關K2，系統(tǒng)返回繼續(xù)運行。</p><p>　　圖 4 交通燈與急救車</p><p>　　3.3相關知識及原理介紹</p><p>　　8255是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行I/O接口芯片，有3個8位并行I/O口。具有3個通道3種工作方

14、式的可編程并行接口芯片（40引腳）。 其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強。8255可作為單片機與多種外設連接時的中間接口電路。8255特性：(1)一個并行輸入/輸出的LSI芯片,多功能的I/O器件,可作為CPU總線與外圍的接口.(2)具有24個可編程設置的I/O口,即3組8位的I/O口為PA口,PB口和PC口.它們又可分為兩組12位的I/O口,A組包括A口及C口(高4位,PC4~PC7),B組包括B口及C口(低4位,PC0~PC

15、3).A組可設置為基本的I/O口,閃控(STROBE)的I/O閃控式,雙向I/O3種模式;B組只能設置為基本I/O或閃控式I/O兩種模式,而這些操作模式完全由控制寄存器的控制字決定.</p><p>　　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)

16、，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，可撥動應急開關，使各向均為紅燈，特殊車輛不受紅燈限制，待其順利通過后撥動另一個開關，系統(tǒng)返回繼續(xù)運行。同時用LED用倒計時方式顯示各路口亮燈時間。</p><p><b>　　4系統(tǒng)軟件設計方案</b></p><p><b>　　4.1工

17、具介紹</b></p><p>　　匯編語言是一種功能很強的程序設計語言，也是利用計算機所有硬件特性并能直接控制硬件的語言。匯編語言，作為一門語言，對應于高級語言的編譯器，需要一個“匯編器”來把匯編語言原文件匯編成機器可執(zhí)行的代碼。高級的匯編器如MASM，TASM等等為我們寫匯編程序提供了很多類似于高級語言的特征，比如結(jié)構(gòu)化、抽象等。在這樣的環(huán)境中編寫的匯編程序，有很大一部分是面向匯編器的偽指令，已經(jīng)

18、類同于高級語言?，F(xiàn)在的匯編環(huán)境已經(jīng)如此高級，即使全部用匯編語言來編寫windows的應用程序也是可行的，但這不是匯編語言的長處。匯編語言的長處在于編寫高效且需要對機器硬件精確控制的程序。　　大多數(shù)情況下Linux程序員不需要使用匯編語言，因為即便是硬件驅(qū)動這樣的底層程序在Linux操作系統(tǒng)中也可以完全用C語言來實現(xiàn)，再加上GCC這一優(yōu)秀的編譯器目前已經(jīng)能夠?qū)ψ罱K生成的代碼進行很好的優(yōu)化，的確有足夠的理由讓我們可以暫時將匯編語言拋在一邊

19、了。但實際情況是Linux程序員有時還是需要使用匯編，或者不得不使用匯編，理由很簡單：精簡、高效和libc無關性。假設要移植Linux到某一特定的嵌入式硬件環(huán)境下，首先必然面臨如何減少系統(tǒng)大小</p><p>　　匯編語言源程序的設計步驟：</p><p><b>　　擬制設計任務書</b></p><p><b>　　建立數(shù)學模型&

20、lt;/b></p><p><b>　　確立算法</b></p><p><b>　　繪制程序流程圖</b></p><p><b>　　編制匯編語言源程序</b></p><p><b>　　上機調(diào)試</b></p><p&g

21、t;　　單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。單片機如圖（5）</p><p><b>　　圖5單片機</b></p>&l

22、t;p><b>　　4.2程序流程圖</b></p><p>　　交通燈控制系統(tǒng)流程框圖如圖6，如遇到特殊情況外部中斷子程序框圖如圖7</p><p>　　圖6主程序流程框圖 圖7 外部中斷子程序框圖</p><p>　　4.3程序源代碼及注釋</p><p>

23、;　　CS8255 EQU 0FFFFh ;8255命令控制口</p><p>　　OUTSEG EQU 0FFFCh ;字形控制口</p><p>　　OUTBIT EQU 0FFFDh ;字位/鍵掃控制口</p><p>　　SECOND EQU 30H</p><p>　　NUM EQU

24、 31H</p><p>　　TIME EQU 32H</p><p>　　TIME1 EQU 33H</p><p>　　ORG 0000H ;主程序的入口地址</p><p>　　LJMP MAIN ;跳轉(zhuǎn)到主程序的開始處</p><p>　　ORG 0003H

25、 ;外部中斷0的中斷程序入口地址</p><p><b>　　LJMP INT</b></p><p>　　ORG 000BH ;定時器0的中斷程序入口地址</p><p>　　LJMP T0_INT ;跳轉(zhuǎn)到中斷服務程序處</p><p>　　MAIN : MOV SP,#50H&

26、lt;/p><p>　　MOV TCON,#01h ;下降沿, IT0</p><p>　　MOV IE,#8FH ;CPU開中斷，允許T0中斷，T1中斷和外部中斷1中斷</p><p>　　MOV TMOD,#51H ;設置T1為計數(shù)方式,T0為定時方式，且都工作于模式1</p><p>　　MOV DPTR ,#CS82

27、55</p><p>　　MOV A, #80H ;給8255賦初值，8255工作于方式0</p><p>　　MOVX @DPTR, A</p><p><b>　　MOV R3,#5</b></p><p>　　LCALL DISP</p><p>　　LCALL DELAY<

28、/p><p>　　;-------------------------------------------</p><p>　　Na: SETB TR0 ;啟動T0計時器</p><p>　　Na0: MOV R3,#02h ;東西方向禁止，南北方向通行</p><p>　　MOV P1,#0DBH ;置

29、8255A口，東西南北方向紅燈亮</p><p><b>　　Na2:</b></p><p>　　CJNE R3,#00H,Na2 ;比較SECOND中的值是否為0，不為0轉(zhuǎn)到當前指令處執(zhí)行</p><p>　　;-------------------------------------------</p><p>

30、　　N00: MOV R3,#0ah ;東西方向禁止，南北方向通行 10s</p><p>　　MOV P1,#0ddH ;置8255A口，東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮</p><p><b>　　N02:</b></p><p>　　CJNE R3,#00H,N02 ;比較SECOND中的值是否為0，不為0轉(zhuǎn)到當前指令處執(zhí)

31、行</p><p>　　;------黃燈閃爍3秒程序------</p><p><b>　　MOV R3,#3</b></p><p>　　N1: MOV P1,#0DEH ;置P1口，東西，南北方向黃燈亮</p><p>　　N11: MOV R4,#00H</p><p>　　

32、N12: CJNE R4,#7DH,$ ;黃燈持續(xù)亮0.5秒</p><p>　　N13: MOV P1,#0DFH ; 置P1口，南北方向黃燈滅</p><p>　　N14: MOV R4,#00H</p><p>　　CJNE R4,#7DH,$ ;黃燈持續(xù)滅0.5秒</p><p>　　CJNE R3,#00

33、H,N1 ;閃爍時間達3秒則退出</p><p>　　;------------------------------------------------------------</p><p>　　N2: MOV R7,#00H</p><p>　　MOV R3,#0fh ;東西通行，南北禁止 15s</p><p>　　MOV

34、P1,#0EBH ; 置P1口，東西方向綠燈滅，南北方向紅燈亮</p><p><b>　　N22:</b></p><p>　　CJNE R3,#00H,N22</p><p>　　;------黃燈閃爍3秒程序------</p><p>　　MOV R3,#03H</p><p>　　N3:

35、 MOV P1,#0F3H ;置P1口，東西，南北方向黃燈亮</p><p>　　N31: MOV R4,#00H</p><p>　　CJNE R4,#7DH,$ ;黃燈持續(xù)亮0.5秒</p><p>　　N32: MOV P1,#0FBH ; 置P1口，南北方向黃燈滅</p><p>　　N33: MOV

36、 R4,#00H</p><p>　　CJNE R4,#7DH,$ ;黃燈持續(xù)滅0.5秒</p><p>　　CJNE R3,#00H,N3 ;閃爍時間達3秒則退出</p><p>　　;---------------------------</p><p>　　N41: MOV R7,#00H</p><

37、p>　　MOV R3,#03h ;東西通行，南北禁止 3s</p><p>　　MOV P1,#0bBH ; 置P1口，東西方向綠燈滅，南北方向紅燈亮</p><p><b>　　N42:</b></p><p>　　CJNE R3,#00H,N42</p><p><b>　　SJMP N00<

38、/b></p><p>　　;------1秒延時子程序-------</p><p>　　T0_INT:MOV TL0,#9AH ;給定時器T0送定時10ms的初值</p><p>　　MOV TH0,#0F1H</p><p><b>　　INC R4</b></p><p>

39、;<b>　　INC R5</b></p><p>　　CJNE R5,#0FAH,T01 ;判斷延時是否夠一秒，不夠則調(diào)用顯示子程序</p><p>　　MOV R5,#00H ;R5清零</p><p>　　DEC R3 ;倒計時初值減一</p><p>　　T01: AC

40、ALL DISP ;調(diào)用顯示子程序</p><p>　　RETI ;中斷返回</p><p>　　INT: PUSH PSW</p><p>　　MOV TIME1,R3</p><p>　　MOV NUM,P1</p><p>　　MOV P1,#1BH</p&g

41、t;<p><b>　　I1:</b></p><p>　　;CALL DELAY1</p><p>　　JB P3.1,I1</p><p>　　MOV R3,TIME1</p><p>　　MOV P1,NUM</p><p><b>　　POP PSW</b&g

42、t;</p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　;------顯示子程序------</p><p><b>　　DISP:</b></p><p>　　MOV B,#0AH</p><p>　　MOV A,R3 ;SECOND中

43、值二轉(zhuǎn)十顯示轉(zhuǎn)換</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p><b>　　MOV R0,A</b></p><p>　　MOV R2,#00000010b;</p><p><b>　　Loop:</b></p><p>　　MO

44、V DPTR,#OUTBIT</p><p><b>　　CLR A</b></p><p>　　MOVX @DPTR,A ;關所有八段管</p><p>　　MOV DPTR,# LEDMAP</p><p><b>　　MOV A,R0</b></p><p>

45、;　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#OUTSEG</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,#OUTBIT</p><p><b>　　MOV A,R2</b></p><p>　　MOVX @DPTR,A

46、 ;顯示一位八段管</p><p>　　MOVR6,#01</p><p>　　CALL DELAY</p><p>　　MOV A,R2 ;顯示下一位</p><p><b>　　RR A</b></p><p><b>　　MOV R2,A</b>

47、</p><p>　　MOV DPTR,# LEDMAP</p><p><b>　　MOV A,B</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#OUTSEG</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p&g

48、t;　　MOV DPTR,#OUTBIT</p><p><b>　　MOV A,R2</b></p><p>　　MOVX @DPTR,A ;顯示一位八段管</p><p>　　MOVR6,#01</p><p>　　CALL DELAY</p><p>　　MOV DPTR,#O

49、UTBIT</p><p><b>　　CLR A</b></p><p>　　MOVX @DPTR,A ;關所有八段管</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　;------延時4MS子程序----------</p><p>　　DELAY

50、: MOV R1,#0AH</p><p>　　LP: MOV R7,#64H</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　LP1: DJNZ R7,LP1</p><p>　　DJNZ R1,LP</p><p><b>　　RET</b>&

51、lt;/p><p>　　DELAY1:MOV TIME,#0FH</p><p>　　LP4: MOV R1,#0FFH</p><p>　　LP2: MOV R7,#0FFH</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　LP3: DJNZ R7,LP3</p

52、><p>　　DJNZ R1,LP2</p><p>　　DJNZ TIME,LP4</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　LEDMAP: ;八段管顯示碼</p><p>　　DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,099H,09

53、2H,082H,0F8H</p><p>　　DB 080H,090H,088H,083H,0C6H,0A1H,086H,08EH</p><p><b>　　END</b></p><p>　　5硬件、軟件調(diào)試步驟</p><p><b>　　5.1安裝注意事項</b></p>

54、<p>　　首先觀察原理圖，根據(jù)電氣要求進行合理的整體布局，最大限度的減少叉線和飛線，降低干擾。自己要形成一個大致的布局和接線方法，而且要盡量美觀。步驟如下：</p><p>　　(1) 用萬用表檢查萬能板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，確定其內(nèi)部的電氣連接屬性。</p><p>　　(2) 安裝前先檢查元器件的質(zhì)量，安裝時注意、集成芯片的引腳和極性。</p><p><

55、;b>　　5.2調(diào)試</b></p><p>　　(1) 不通電檢查電路安裝完畢后，不要急于通電，應首先認真檢查接線是否正確， 包括多線、少線、錯線等，尤其是電源線不能接錯或接反，以免通電后燒壞電路或元器件。(2) 直觀檢查連線檢查完畢后，直觀檢查電源，元器件接線端之間有無短路，連線 處有無接觸不良。</p><p>　　(3)運行軟件觀察交通燈運行情況，出現(xiàn)問題對軟件程

56、序進行修改。</p><p><b>　　5.3調(diào)試注意事項</b></p><p>　　(1) 測試之前要熟悉各種儀器的使用方法，并仔細加以檢查，避免由于儀器使用不當或出現(xiàn)故障而作出錯誤判斷。</p><p>　　(2) 測試儀器和被測電路應具有良好的共地，只有使儀器和電路之間建立一個公共地參考點測試的結(jié)果才是準確的。</p>

57、<p><b>　　6小結(jié)</b></p><p>　　這次課程設計的主要任務是根據(jù)課堂所學知識，運用8255A進行交通燈控制的設計。按照設計的要求，我查閱了相關的資料，先設計出了單元電路，在此基礎上設計出了整個系統(tǒng)的電路圖。通過此次課程設計，我對8255A、8253的工作方式有了深刻的理解和認識，更重要的是對微機原理這門課程有了進一步的認識，加深了理解，鞏固了所學的的知識，在設計

58、時要考慮到8255A，通過查閱很多資料，拓展了知識面，在這一過程中，我也學到了很多東西。在設計時，根據(jù)要求選擇合適的工作方式顯得十分的重要。該次課程設計是利用課堂所學的知識來解決一個實際的問題，生動有趣，提到了我們運用知識的能力。通過課程設計，對于自己使用Protel DXP的技巧是一個很大的提高，如何讓布局合理、如何讓電路簡單的設計是一種鍛煉，同時也是一個娛樂的過程。</p><p>　　總之，課程設計作為一種

59、教學方式，鞏固了我們課堂上所學的知識，提高了我們對知識學習的熱情，鍛煉了我們運用知識解決實際問題的能力，讓我們收獲了很多。</p><p><b>　　7參考資料</b></p><p>　　[1]. 閻石.《數(shù)字電技術基礎》.北京：高等教育出版社，2004年</p><p>　　[2]. 陳大欽.羅杰.《電子技術基礎實驗》.北京：高等教育出版