單片機(jī)交通燈課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　v</b></p><p><b>　　單片機(jī)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　交通燈系統(tǒng)控制</b></p><p>　　姓名：僅供參考，莫轉(zhuǎn)載</p><p>　　組員：僅供參考，莫轉(zhuǎn)載</p><p>　　

2、班級(jí)：僅供參考，莫轉(zhuǎn)載</p><p>　　學(xué)號(hào)：僅供參考，莫轉(zhuǎn)載</p><p>　　指導(dǎo)教師：僅供參考，莫轉(zhuǎn)載</p><p><b>　　煙臺(tái)大學(xué)</b></p><p><b>　　機(jī)電汽車(chē)工程學(xué)院</b></p><p><b>　　目錄</b>

3、;</p><p>　　摘要 ……………………………………………...(2)</p><p>　　緒論……………………………………………...(3)</p><p><b>　　概述</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的</b></p><p><

4、b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　框圖設(shè)計(jì)</b></p><p>　　硬件設(shè)計(jì)………………………………………. (7)</p><p><b>　　總體設(shè)計(jì)</b></p>

5、<p><b>　　電路原理圖</b></p><p><b>　　元件清單</b></p><p>　　軟件設(shè)計(jì)……………………………………….(11)</p><p><b>　　程序流程圖</b></p><p><b>　　程序清單</b&g

6、t;</p><p>　　參考文獻(xiàn) ……………………………………………….(14)</p><p>　　設(shè)計(jì)總結(jié) ……………………………………………….(15)</p><p>　　附錄 ……………………………………………….(16)</p><p><b>　　摘要</b></p><

7、p>　　交通在人們的日常生活中占有重要的地位，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，私家車(chē)、公交車(chē)的增加，無(wú)疑會(huì)給我國(guó)道路交通系統(tǒng)帶來(lái)沉重的壓力，很多大城市都不同程度的受到交通堵塞問(wèn)題的困擾。交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。本設(shè)計(jì)采用AT89S52單片機(jī)為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器，系統(tǒng)使用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展性強(qiáng)。本設(shè)計(jì)就是采用單片機(jī)模擬十字路口交通燈的各種狀態(tài)顯示以及倒計(jì)時(shí)時(shí)

8、間。</p><p>　　本設(shè)計(jì)系統(tǒng)由單片機(jī)I/O口擴(kuò)展系統(tǒng)、交通燈狀態(tài)顯示系統(tǒng)、LED數(shù)碼顯示系統(tǒng)、緊急情況中斷系統(tǒng)、復(fù)位電路等幾大部分組成；軟件上采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)主程序、中斷程序、延時(shí)程序等。經(jīng)過(guò)整機(jī)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了對(duì)十字路口交通燈的模擬。</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 概述

9、</b></p><p>　　近幾年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷的走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)控制檢測(cè)日新月異更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面的知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。交通信燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。</

10、p><p><b>　　1.2 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　?。?）加強(qiáng)對(duì)單片機(jī)和匯編語(yǔ)言的認(rèn)識(shí)，充分掌握和理解設(shè)計(jì)的工作原理、設(shè)計(jì)各部分的工作原理、設(shè)計(jì)過(guò)程、選擇芯片器件、模塊化編程等多項(xiàng)知識(shí)。</p><p>　?。?）用單片機(jī)模擬實(shí)現(xiàn)具體應(yīng)用，使個(gè)人設(shè)計(jì)能夠真正使用。</p><p>　?。?）把理論知識(shí)與實(shí)

11、踐相結(jié)合，充分發(fā)揮個(gè)人能力，在實(shí)踐中鍛煉。</p><p>　?。?）提高利用已學(xué)過(guò)的知識(shí)分析和解決問(wèn)題的能力。</p><p>　?。?）提高實(shí)踐動(dòng)手能力。</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容</p><p><b>　　1.3.1設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　結(jié)合教材及參考資

12、料，用AT89S52單片機(jī)模擬實(shí)現(xiàn)十字路口的交通燈亮滅、倒計(jì)時(shí)顯示、緊急情況處理等功能。</p><p><b>　　1.3.2設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　?。?）填寫(xiě)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。</p><p>　?。?）進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，畫(huà)出原理圖。</p><p>　　（3）利用AutoCAD軟件畫(huà)出PCB板。</p&g

13、t;<p>　?。?）編寫(xiě)并調(diào)試程序。</p><p><b>　　1.4 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　用AT89S52單片機(jī)控制一個(gè)交通信號(hào)燈系統(tǒng)，晶振12Hz。假設(shè)A車(chē)道與B車(chē)道交叉組成十字路口，A是主道，B是直道。設(shè)計(jì)要求如下：</p><p>　　用發(fā)光二極管模擬交通信號(hào)燈，用按鍵開(kāi)關(guān)模擬車(chē)輛檢測(cè)信號(hào)。<

14、/p><p>　　正常情況下，A、B兩車(chē)道輪流放行，A車(chē)道放行50s，其中五秒用于警告；B車(chē)道放行30s，其中5s用于警告。</p><p>　　在交通繁忙時(shí)，交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)應(yīng)有手控開(kāi)關(guān)，可認(rèn)為的改變信號(hào)燈的狀態(tài)，以緩解交通擁擠的狀況。在B道放行期間，若A道有車(chē)而B(niǎo)道無(wú)車(chē)，按下開(kāi)關(guān)K1使A車(chē)道放行15s；在A車(chē)道放行期間，若B車(chē)道有車(chē)而A車(chē)道無(wú)車(chē)，按下K2使B車(chē)道放行15s。</p&

15、gt;<p>　　有緊急車(chē)輛通過(guò)時(shí)，按下K3開(kāi)關(guān)使A、B車(chē)道均為紅燈，禁行20s。</p><p><b>　　1.5系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　交通控制系統(tǒng)主要控制A、B兩車(chē)道的交通，以AT89S52單片機(jī)為核心芯片，通過(guò)控制三色LED的亮滅來(lái)控制各車(chē)道的通行；另外通過(guò)3個(gè)按鍵來(lái)模擬各車(chē)道有無(wú)車(chē)輛的情況和有緊急車(chē)輛的情況。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，制定總

16、體設(shè)計(jì)思想如下：</p><p>　　正常情況下運(yùn)行主程序，采用0.5s延時(shí)子程序的反復(fù)調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種定時(shí)時(shí)間。</p><p>　　一道有車(chē)而另一道無(wú)車(chē)時(shí)，采用外部中斷1執(zhí)行中斷服務(wù)程序，并設(shè)置該中斷為低優(yōu)先級(jí)中斷。</p><p>　　有緊急車(chē)輛通過(guò)時(shí)，采用外部中斷0執(zhí)行中斷服務(wù)程序，并設(shè)置該中斷為高優(yōu)先級(jí)中斷，實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷嵌套。</p><

17、p><b>　　框圖設(shè)計(jì)</b></p><p>　　基于AT89S52單片機(jī)的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)有電源電路、單片機(jī)主控電路、按鍵控制電路和道路顯示電路幾部分組成，框圖如1-1所示。</p><p><b>　　知識(shí)點(diǎn)</b></p><p>　　本項(xiàng)目需要學(xué)習(xí)和查閱資料，掌握和了解如下知識(shí)：</p>

18、<p>　　+5V電源原理及設(shè)計(jì)。</p><p>　　單片機(jī)復(fù)位電路工作原理及設(shè)計(jì)。</p><p>　　單片機(jī)晶振電路工作原理及設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　按鍵電路的設(shè)計(jì)。</b></p><p>　　驅(qū)動(dòng)電路74LS07的特性及使用。</p><p>　　LED的特性及使用

19、。</p><p>　　AT89S52單片機(jī)引腳。</p><p>　　單片機(jī)匯編語(yǔ)言及程序設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　第二章 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1 總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　整個(gè)設(shè)計(jì)以AT89S52單片機(jī)為核心，由I/

20、O擴(kuò)展，LED數(shù)碼管顯示，緊急情況中斷電路，復(fù)位電路組成。</p><p><b>　　硬件模塊如圖示：</b></p><p>　　圖2-1 基于AT89S52單片機(jī)的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　2.2 電路原理圖</p><p>　　用十二只發(fā)光二級(jí)管模擬交通信號(hào)燈，以AT89S52單片機(jī)的P1口

21、控制著12只發(fā)光二級(jí)管，由于單片機(jī)帶負(fù)載的能力有限，因此，在P1口與發(fā)光二級(jí)管之間用74LSO7作驅(qū)動(dòng)電路，P1口輸出低電平</p><p>　　時(shí)，信號(hào)燈亮；輸出高電平時(shí)，信號(hào)燈滅。在正常情況和交通繁忙時(shí)，A、B兩車(chē)道的6只信號(hào)燈的控制狀態(tài)有5種形式，即P1口控制功能及相應(yīng)控制碼如圖表2-2所示。分別以按鍵K1、K2模擬A、B道的車(chē)輛檢測(cè)信號(hào)，開(kāi)關(guān)K1按下時(shí)，A車(chē)道放行；開(kāi)關(guān)K2按下時(shí)，B車(chē)道放行；開(kāi)關(guān)K1和

22、K2的控制信號(hào)經(jīng)異或取反后，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)（低電平有效），通過(guò)外部中斷1向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求；因此產(chǎn)生外部中斷1中斷的條件為：INT1=K1+K2，可集成塊74S266來(lái)實(shí)現(xiàn)（此處用74LS86與74LS04組合實(shí)現(xiàn)）。采用中斷加查尋擴(kuò)展法，可以判斷出要求放行的是A車(chē)道（按下車(chē)道K1）還是B車(chē)道（按下開(kāi)關(guān)K2）。</p><p>　　以按鍵K0模擬緊急車(chē)輛通過(guò)開(kāi)關(guān)，當(dāng)K0為高電平時(shí)屬于正常情況，當(dāng)K0為低電平時(shí)

23、，屬于緊急車(chē)輛通過(guò)情況，直接將K0信號(hào)接至INT0（P3.2）腳即可實(shí)現(xiàn)外部中斷0中斷。</p><p>　　單片機(jī)AT89S52芯片</p><p>　　AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器，片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，AT89S52擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使

24、得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門(mén)狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。&

25、lt;/p><p>　　表2-2 交通信號(hào)燈與控制狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系</p><p>　　綜上所述，可設(shè)計(jì)出基于AT89S52單片機(jī)控制信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)的電路圖見(jiàn)附錄。</p><p><b>　　2.4 元件清單</b></p><p>　　基于AT89S52單片機(jī)的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)元件清單如表2-4所示。</p&

26、gt;<p>　　表2-4交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)元件清單</p><p><b>　　74LS07驅(qū)動(dòng)器</b></p><p>　　74LS07是六高壓輸出緩沖驅(qū)動(dòng)器，其引腳圖和邏輯圖</p><p><b>　　第三章 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　主程序采用查詢(xún)的方式定時(shí)，

27、由R2寄存器確定調(diào)用0.5s延時(shí)子程序的次數(shù)，從而獲取交通燈的各種時(shí)間。子程序采用定時(shí)器1方式1查詢(xún)定時(shí)，定時(shí)器定時(shí)50ms，R3寄存器確定50ms循環(huán)10次，從而獲取0.5s的延時(shí)時(shí)間。</p><p>　　有車(chē)車(chē)道循環(huán)放行的中斷服務(wù)程序首先要保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，因?yàn)樾枰玫窖訒r(shí)子程序和P1口，故需要保護(hù)的寄存器有R3、P1、TH1、TL1，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)是還要關(guān)中斷，以防止高優(yōu)先級(jí)中斷（緊急車(chē)輛通過(guò)所產(chǎn)生的中斷）出現(xiàn)導(dǎo)致程序

28、混亂。</p><p>　　開(kāi)中斷，由軟件查詢(xún)P3.0和P3.1口，判斷哪一道有車(chē)，再根據(jù)查詢(xún)情況執(zhí)行相應(yīng)的服務(wù)，待交通燈信號(hào)出現(xiàn)后延時(shí)20s，確保緊急車(chē)輛通過(guò)交叉路口，然后，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，返回主程序。</p><p><b>　　程序流程圖</b></p><p>　　交通信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)程序流程圖如圖3-1所示。</p><

29、;p><b>　　程序清單</b></p><p>　　交通燈模擬控制系統(tǒng)程序清單見(jiàn)附錄。</p><p>　　有車(chē)車(chē)道放行時(shí)的中斷服務(wù)程序</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]單片機(jī)原理及應(yīng)用，李華，王思明，蘭州大學(xué)出版社，2009</p>

30、<p>　　[2]單片機(jī)基礎(chǔ)[M].北京，李廣弟，北京航空航天大學(xué)出版社，1994</p><p>　　[3]單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)[M].北房小翠，國(guó)防工業(yè)出版社，1999</p><p>　　[4]單片機(jī)原理及接口技術(shù)，胡漢才，清華大學(xué)出版社，1995</p><p>　　[5]單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)，李光飛，北京航空航天大學(xué)出版社，2007</p&

31、gt;<p><b>　　設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　本系統(tǒng)就是充分利用了AT89S52芯片的I/O引腳。系統(tǒng)采用了MSC-51系列單片機(jī)AT89S52為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)模擬交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車(chē)流量通過(guò)S52芯片的P0口設(shè)置主干道A紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能；P1控制次干道B紅綠燈燃亮?xí)r間,以及緊急情況下的中斷。系統(tǒng)不足之處不能控制車(chē)的左右轉(zhuǎn)、以及自動(dòng)根據(jù)車(chē)流改

32、變紅綠燈時(shí)間等，由于本身地理位置以及車(chē)流量情況所定，如果有需要可以設(shè)計(jì)擴(kuò)充原系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使得我得到了一次用專(zhuān)業(yè)知識(shí)、專(zhuān)業(yè)技能分析、團(tuán)隊(duì)合作和解決問(wèn)題全面系統(tǒng)的鍛煉。在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)自己的不足，及時(shí)請(qǐng)教老師和同學(xué)，或者上網(wǎng)查找相應(yīng)的資料，對(duì)自己的知識(shí)是一個(gè)很大的補(bǔ)充，也加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的更深理解使我在單片機(jī)的原理、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，以及在匯編程設(shè)計(jì)思路技巧的掌握方向都邁進(jìn)

33、了一步，為以后成為應(yīng)用型人才打下了基礎(chǔ)。</p><p><b>　　附錄2： 源程序</b></p><p><b>　　ORG 0003H</b></p><p>　　LJMP INTT0 ；轉(zhuǎn)向緊急車(chē)輛中斷服務(wù)程序</p><p>　　ORG

34、0013H</p><p>　　LJMP INTT1 ；轉(zhuǎn)向有車(chē)車(chē)道中斷服務(wù)程序</p><p><b>　　ORG 0200H</b></p><p>　　MAIN: MOV SP, #30H</p><p>　　SETB PX0

35、 ；置外部中斷0為高優(yōu)先級(jí)中斷</p><p>　　MOV TCON , #00H ；置外部中斷0、1為電平觸發(fā)</p><p>　　MOV TMOD, #10H ；置定時(shí)器1為方式1</p><p>　　MOV IE, #85H

36、 ；開(kāi)CPU中斷，開(kāi)外中斷0、1中斷</p><p>　　LOOP: MOV P1， #0F3H ；A道綠燈放行，B道紅燈放行</p><p>　　MOV R1， #90H ；置0.5s循環(huán)次數(shù)（0.5×90=45s）</p><p>　　DIP1： ACAL

37、L DELAY ；調(diào)用0.5s延時(shí)子程序</p><p>　　DJNZ R1, DIP1 ；45s不到繼續(xù)循環(huán)</p><p>　　MOV R1， #06H ；置A綠燈閃爍循環(huán)次數(shù)</p><p>　　WAN1: CPI P1.2

38、 ；A綠燈閃爍</p><p>　　ACALL DELAY ；閃爍次數(shù)未到繼續(xù)循環(huán)</p><p>　　DJZN R1， WAN1 ；A黃燈警告，B紅燈禁止</p><p>　　MOV P1， #0F5H

39、 ；置0.5s循環(huán)次數(shù)（0.5×4=2）</p><p>　　YL1: ACALL DELAY </p><p>　　DJZN R1, YL1 ；2s未到繼續(xù)循環(huán)</p><p>　　MOV P1, #0DEH ；A紅燈，B綠燈</p>

40、<p>　　MOV R1, #32H ；置0.5s循環(huán)次數(shù)（0.5×50=25）</p><p>　　DIP2: ACALL DELAY</p><p>　　DJNZ R1， DIP2 ；25s未到繼續(xù)循環(huán)</p><p>　　DJNZ R1, #06H

41、</p><p>　　WAN2： CPL P1.5 ；B綠燈閃爍</p><p>　　ACALL DELAY </p><p>　　DJNZ R1，WAN2</p><p>　　MOV P1， #0EEH ；A紅燈，B黃燈</p>&l

42、t;p>　　MOV R1， 04H</p><p>　　YL2： ACALL DELAY</p><p>　　DJNZ R1， YL2 </p><p>　　AJMP LOOP ；循環(huán)執(zhí)行主程序</p><p>　　INTT0：PUSH P1

43、 ；P1口數(shù)據(jù)呀棧保護(hù)</p><p>　　PUSH TH1 ;TH1壓棧保護(hù)</p><p>　　PUSH TL1 ；TL1壓棧保護(hù)</p><p>　　MOV P1， #0F6H ；A、B道均為紅燈</p&g

44、t;<p>　　MOV R2, #40H ；置0.5s循環(huán)初值（20s）</p><p>　　DEY0： ACALL DELAY</p><p>　　DJNZ R2， DEY0 ；20s未到繼續(xù)循環(huán)</p><p>　　POP TL1

45、 ；彈?；謴?fù)現(xiàn)場(chǎng)</p><p><b>　　POP TH1</b></p><p><b>　　POP P1</b></p><p>　　RETI ；返回主程序</p><p>　　INTT1： CLR E

46、 ； 關(guān)中斷</p><p>　　PUSH P1 ；壓棧保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)</p><p><b>　　PUSH TH1</b></p><p><b>　　PUSH TL1</b></p><p>　　

47、SETB EA ；開(kāi)中斷</p><p>　　JB P3.0， BOP ；A道無(wú)車(chē)轉(zhuǎn)向B道</p><p>　　MOV P1， #0F3H ；A道綠燈，B道紅燈</p><p>　　SJMP DEL1

48、 ； 15s延時(shí)</p><p>　　BOP： JB P3.1， EXIT ；B道無(wú)車(chē)退出中斷</p><p>　　MOV P1， #0DEH ；A紅燈，B綠燈</p><p>　　DEL1： MOV R5， #30 ；置0

49、.5s循環(huán)初值</p><p>　　NEXT: ACALL DELAY</p><p>　　DJNZ R5，NEXT ；15s未到繼續(xù)循環(huán)</p><p>　　EXIT: CLR EA</p><p>　　POP TL1

50、 ；彈棧恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)</p><p><b>　　POP TH1</b></p><p><b>　　POP P1</b></p><p><b>　　SETB EA</b></p><p><b>　　RETI</b></p><p

51、>　　DELAY: MOV R3， #0AH ；0.5s子程序（50ms×10=0.5）</p><p>　　MOV TH1， #3CH ；置50ms初值X=CB0H</p><p>　　MOV TL1，#0B0H</p><p>　　SETB TR1

52、</p><p>　　LP1： JBC TF1， LP2</p><p><b>　　SJMP LP1</b></p><p>　　LP2： MOV TH1， #3CH</p><p>　　MOV TL1, #0B0H</p><p>　　DJZN R3, LP1</p&