單片機課程設(shè)計--交通燈控制器

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本系統(tǒng)采用單片機AT89C51為中心器件來設(shè)計交通燈控制器，系統(tǒng)實用性強、操作簡單、擴展性強。本設(shè)計就是采用單片機模擬十字路口交通燈的各種狀態(tài)顯示以及倒計時時間。</p><p>　　軟件上采用C51編程，主要編寫了主程序，LED數(shù)碼管顯示程序，中斷程序延時程序等。經(jīng)過整機調(diào)試，可以實現(xiàn)對十字路口

2、交通燈的模擬。</p><p>　　關(guān)鍵詞:電子線路;AT89C51;LED;交通燈</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The system uses the AT89S51 to design a traffic light controller-centric device, the system p

3、ractical, simple operation, and scalability. Various states of the design is the use of single-chip analog crossroads traffic lights and countdown time.</p><p>　　The design of the system by the microcontroll

4、er I / O port expansion system, state of the traffic light system, LED digital display system reset circuit of several major components. In addition to basic traffic lights, the system also has a countdown function bette

5、r simulate a crossroads situation that may arise.</p><p>　　The C51 programming software, mainly to write the main program, LED digital tube display program, interrupt program delay procedures. After the over

6、all debugging, realize the simulation of the traffic lights at the crossroads.</p><p>　　Keywords: Electronic circuit,AT89S51,LED,Traffic lights</p><p><b>　　1引言</b></p><p&g

7、t;　　基于單片機的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計。</p><p>　　綠燈為通行信號燈，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非一種標志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛必需讓合法的正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫線的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號燈，面對紅燈的車輛必需在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已經(jīng)十分接近停車線而不能安全停車的可以進入交叉路口。</p><

8、;p><b>　　1.1 設(shè)計目的</b></p><p>　　采用單片機AT89C51芯片，使用發(fā)光二極管（紅，黃，綠）代表各個路口的交通燈，用2位數(shù)8段數(shù)碼管對轉(zhuǎn)換時間進行倒時（東西路口25秒，南北路口25秒，黃燈時間5秒），從而實現(xiàn)十字路口的交通控制。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計要求</b></p><

9、;p>　　(1) 設(shè)計出符合實際運行的實習(xí)路口交通燈指揮系統(tǒng)并繪制硬件電路圖。</p><p>　　(2) 編寫程序并將調(diào)試好的程序固化到單片機中。</p><p>　　(3) 仿真圖可以按設(shè)計要求正常運行，完全達到預(yù)期指揮效果，并可實現(xiàn)強制轉(zhuǎn)換。</p><p><b>　　2 設(shè)計方案及原理</b></p><p&

10、gt;　　2.1 交通信號燈控制方案設(shè)計</p><p>　　(1) 分析目前交通路口的基本控制技術(shù)以及各種通行方案，并以此為基礎(chǔ)提出自己的交通控制的初步方案。</p><p>　　(2) 確定系統(tǒng)交通控制的總體設(shè)計，包括十字路口具體的通行禁行方案設(shè)計以及系統(tǒng)應(yīng)擁有的各項功能，在這里本設(shè)計狀態(tài)控制能實現(xiàn)基本的交通功能。</p><p>　　(3) 進行顯示電路的設(shè)計

11、和對各器件的選擇及連接，大體分配各個器件及模塊的基本功能要求。</p><p>　　(4) 進行軟件系統(tǒng)的設(shè)計，對于本系統(tǒng)，本人采用單片機匯編語言編寫，對單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作情況做了充足的研究，了解定時器，中斷以及延時原理，總體上完成了軟件的編寫。</p><p>　　2.2 交通燈控制原理圖</p><p>　　圖2.1 實時路況控制原理圖</p>

12、<p><b>　　3 硬件設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1 硬件簡介</b></p><p>　　(1)AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器。AT89

13、C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。</p><p>　　(2)RESPACK—8是上拉電阻，起增加電流的作用。它有9個腳，一個腳接VCC，在本設(shè)計中其它腳接單片機的P0口，因為從相關(guān)資料得知該單片機的P0口內(nèi)部沒有上拉電阻，不能輸出高電平。</p><p>　　(3)8155H的A口、B口可工作于基本I/O方式或選

14、通I/O方式。C口可工作于基本I/O方式，也可作為A口、B口在選通工作方式時的狀態(tài)控制信號線。 </p><p>　　3.2 基于PROTEUS的仿真</p><p>　　在PROTEUS中的仿真電路圖如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.1 PROTEUS軟件仿真圖</p><p>　　在PROTEUS中進行仿真，先在Keil C中用

15、匯編語言生成HEX文件，仿真電路連接結(jié)束后將HEX文件裝入AT89C51中，進行仿真時，南北向紅燈亮的同時東西向綠燈亮，經(jīng)25s后,東西向黃燈開始閃爍，南北向仍是紅燈；此后交通信號燈進行切換，南北向綠燈亮，東西向紅燈亮,同樣經(jīng)25s后，南北向黃燈閃爍，東西向仍是紅燈，再一次經(jīng)信號燈切換，按上述方式依次進行循環(huán)。</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計</b></p><

16、p><b>　　4.1 軟件實現(xiàn)</b></p><p>　　交通燈信號控制軟件實現(xiàn)流程如圖4.1所示。</p><p><b>　　圖4.1 流程圖</b></p><p>　　(2) 在設(shè)計之前，首先要對定時器初值計算，公式為：X=2M-N;其中M為計數(shù)器位數(shù)，N為要求的計數(shù)值。本設(shè)計中，采用方式0，M=13。&

17、lt;/p><p>　　4.2 交通信號燈的設(shè)置</p><p>　　正常情況下，按照流程圖以及表4.2所示交通燈指揮通行，當路面有特殊情況時，可按強制轉(zhuǎn)換鍵控制路面交通，實現(xiàn)東西—南北轉(zhuǎn)換。</p><p>　　東西、南北兩干道交于一個十字路口，各干道有一組紅、綠、黃三色的指示燈。紅燈禁止通行，綠燈亮?xí)r允許通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即</p>

18、<p>　　將切換，且黃燈燃亮?xí)r間為東西，南北兩干道的公共停車時間。此時原綠燈干道人行通道暢通。</p><p>　　表4.1 交通信號燈時序循環(huán)</p><p>　　表4.1說明東西路口紅燈亮，南北路口綠燈亮，同時開始25s倒計時。25s倒計時結(jié)束后開始5s倒計時，南北、東西雙向黃燈閃爍，完成一次這樣的循環(huán)需要30s的時間。30s結(jié)束，南北路口紅燈亮，東西路口綠燈亮，并重新3

19、0s倒計時，依次循環(huán)。</p><p><b>　　5 總結(jié)</b></p><p>　　在硬件搭接過程中，應(yīng)先合理的布局，至于軟件設(shè)計與調(diào)試，主要考驗的是思維邏輯能力及對指令的熟悉程度。可以說在整個軟件設(shè)計過程中，應(yīng)用了延時的兩種方法，即軟件延時和硬件延時。在整個課程設(shè)計過程中有以下幾點要掌握。</p><p>　?、?掌握了電子系統(tǒng)設(shè)計的流

20、程，熟悉了各種硬件電路以及軟件的編程方法。</p><p>　?、?理解了單片機的各部分組成及特性。</p><p>　?、?熟練使用了各種計算機輔助設(shè)計工具完成設(shè)計，充分掌握了這些工具的使用。</p><p>　?、?學(xué)會了利用Keil C對匯編語言進行編譯過程。更進一步加深了對PROTEUS軟件的學(xué)習(xí)。</p><p>　?、?熟悉了軟件

21、延時程序的設(shè)計，采用單片機內(nèi)定時/計數(shù)器T0，工作在方式一，通過定式計算公式，根據(jù)晶振頻率計算定時初值。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 王思明,茍軍年,楊喬禮等.單片機原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.北京:科學(xué)出版社,2012:31-33.</p><p>　　[2] 馮博琴.微機原理與接口技術(shù).北京:清華大學(xué)出

22、版社,2010:40-67.</p><p>　　[3] 林德杰.電氣測試技術(shù).北京:機械工業(yè)出版社,2009:20-45.</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　該程序?qū)崿F(xiàn)了十字交叉路口交通信號燈的控制功能。一個主程序，對AB主干道信號燈定時順序循環(huán)控制。有三個子程序分別實現(xiàn)1秒的延時，A路黃燈的5S時間（頻率1HZ）

23、，B路黃燈的5S時間（頻率1HZ）的功能。源程序代碼如下。</p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　START: AJMP MAIN</p><p><b>　　ORG 0100H</b></p><p>　　MAIN: MOV P1,#0CH ;干道A綠燈亮

24、干道B紅燈亮</p><p>　　MOV R7,#19H ;循環(huán)25次 </p><p>　　MAIN1: LCALL DELAY ;調(diào)用1S的延時子程序</p><p>　　DJNZ R7,MAIN1 </p><p>　　MOV P1,#0AH

25、 ;干道A黃燈閃爍干道B紅燈亮</p><p>　　LCALL FBA ;調(diào)用5S，1HZ的子程序</p><p>　　MOV P1,#21H ;干道B綠燈亮干道A紅燈亮</p><p>　　MOV R7,#19H ;循環(huán)25次</p>&

26、lt;p>　　MAIN2: LCALL DELAY ;調(diào)用1S的延時子程序</p><p>　　DJNZ R7,MAIN2 ;循環(huán)25次</p><p>　　MOV P1,#11H ;干道B黃燈閃爍干道A紅燈亮</p><p>　　LCALL FBB

27、 ;調(diào)用5S，1HZ的子程</p><p>　　LJMP START ;實現(xiàn)循環(huán)</p><p>　　//*1秒的延時子程序*//</p><p>　　DELAY: MOV TMOD,#01H</p><p>　　MOV TH0,#03CH</p><p>　　MO

28、V TL0,#0B0H</p><p>　　MOV IE,#00H</p><p>　　MOV R3,#0AH</p><p><b>　　SETB TR0</b></p><p>　　LOOP: JBC TF0,LOOP1</p><p><b>　　JMP LOOP</b&

29、gt;</p><p>　　LOOP1: MOV TH0,#03CH</p><p>　　MOV TL0,#0B0H</p><p>　　DJNZ R3 ,LOOP</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　//*A路黃燈的5S時間 頻率1HZ子程序*//</p>

30、;<p>　　FBA: MOV TMOD,#10H</p><p>　　MOV TH1,#03CH</p><p>　　MOV TL1,#0B0H</p><p>　　MOV IE,#00H</p><p>　　MOV R1,#05H</p><p>　　MOV R0,#0AH</p>

31、<p><b>　　SETB TR1</b></p><p>　　LOOP2: JBC TF1,LOOP3</p><p><b>　　JMP LOOP2</b></p><p>　　LOOP3: MOV TH1,#03CH</p><p>　　MOV TL1,#0B0H</p

32、><p>　　DJNZ R1,LOOP2</p><p><b>　　CPL P1.1</b></p><p>　　MOV R1,#05H</p><p>　　DJNZ R0,LOOP2</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　//

33、*B路黃燈的5S時間 頻率1HZ子程序*//</p><p>　　FBB: MOV TMOD,#10H</p><p>　　MOV TH1,#03CH</p><p>　　MOV TL1,#0B0H</p><p>　　MOV IE,#00H</p><p>　　MOV R1,#05H</p>&l

34、t;p>　　MOV R0,#0AH</p><p><b>　　SETB TR1</b></p><p>　　LOOP4: JBC TF1,LOOP5</p><p><b>　　JMP LOOP4</b></p><p>　　LOOP5: MOV TH1,#03CH</p>

35、<p>　　MOV TL1,#0B0H</p><p>　　DJNZ R1,LOOP4</p><p><b>　　CPL P1.4</b></p><p>　　MOV R1,#05H</p><p>　　DJNZ R0,LOOP4</p><p><b>　　RET<