1、單片機課程設計設計報告學院：物理電氣信息學院專業：電子信息工程姓名：楊鋒學號：12009243756指導教師：陳潮紅完成時間：2011-12-28目錄目錄 第一章 前言 1.1 ：傳統交通燈的介紹 1.2 基于單片機的智能交通燈控制系統設計的意義第二章 課程設計流程2.1 課程設計目的 2.2 通過單片機實現交通燈 第三章 硬件設計與介紹 3.1 8255 單片機簡介3.2 8255 單片機的主要性能參數3.3 8255 芯片內部結構簡介主要引腳功能 3.4 80c5i 單片機的簡介與結構3.5 課程設計的系統流程圖 第四章 課程設計的系統原程序 第五章 系統仿真圖 第六章 課程設計總結及心得

2、體會致謝 第一章 前 言1.1 ：傳統交通燈的介紹在今天，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。但這一技術在19 世紀就已出現了。1858 年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍兩色的機械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈。 1868 年，英國機械工程師，納伊特在倫敦威斯敏斯特區的議會大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩燈以旋轉式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止” ，綠色表示“注意” 。 1869 年 1 月 2 日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。1914 年，電氣啟動的紅綠燈出現在美國。這種紅綠燈由紅綠黃

3、三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市 5 號大街的一座高塔上。紅燈亮，表示“停止” ，綠燈亮，表示“通行” 。而中國最早的馬路交通燈卻是誕生于1928 年的上海英租界。從最早的手牽皮帶到 20 世紀 50 年代的電氣控制，從采用計算機控制到現代化的電子定時監控，交通信號燈在科學化、自動化上不斷地更新、發展和完善。但是，隨著社會的不斷進步，傳統的交通燈的缺陷也日益出現，其中設計過于死板，達不到道路的最大通行效率是最明顯的問題，紅綠燈交替變換時間過于程式化。隨著我國經濟的高速發展，人們對各種交通車輛的需求量不斷增大，城市的交通擁護問題日益嚴重，目前，大部分城市的十字路口的交通控制燈，通常的做法是：事

4、先經過車輛流量的調查，利用傳統的方法設計好紅綠燈的延時，然而，實際上的車流量是不斷變化的，有的路口在不同的時間段車流量的大小甚至有很大的差異，所以說，統計的方法已不能適應迅速發展的交通現狀。1.2 基于單片機的智能交通燈控制系統設計的意義目前，國內的交通燈一般設在十字路門，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈。加上一個倒計時的顯示計時器來控制行車。對于一般情況下的安全行車，車輛分流尚能發揮作用，但根據實際行車過程中出現的情況，還存在 以下缺點： 1 兩車道的車輛輪流放行時間相同且固定， 在十字路口，經常一個車道為主干道，車輛較多，放行時間應該長些；另一車道為副干道，車輛較少，放行時間應該短些

5、。2 沒有考慮緊急車通過時，兩車道應采取的措施，臂如，消防車執行緊急任務通過時，兩車道的車都應停止，讓緊急車通過。針對道路交通擁擠，交叉路口經常出現擁堵的情況。利用單片機控制技術提出了軟件和硬件設計方案及兩點改進措施： 1、根據各道路路口車流量的大小自動調節通行時間。2、考慮特殊車輛通行情況，設計緊急切換開關。第二章 課程設計流程交通燈一般設在十字路門，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈。加上一個倒計時的顯示計時器來控制行車。對于一般情況下的安全行車，車輛分流尚能發揮作用， 但根據實際行車過程中出現的情況， 還存在以下缺點： 1 兩車道的車輛輪流放行時間相同且固定， 在十字路口，經常一個車

6、道為主干道，車輛較多，放行時間應該長些；另一車道為副干道，車輛較少，放行時間應該短些。 2沒有考慮緊急車通過時，兩車道應采取的措施，臂如，消防車執行緊急任務通過時，兩車道的車都應停止，讓緊急車通過。1.1 、課程設計目的1 鞏固單片機技術課程所學的有關知識。2 通過硬件設計、軟件設計，使學生掌握用單片機組成應用系統的方法，提高軟件設計能力。3 掌握單片機用于各種功能控制的方法。4 學會產品設計方法。1.2 通過單片機實現交通燈系統完成內容如下：1南北方向：綠燈亮30s放行，黃燈亮4s警告，然后紅燈亮30s禁止。2東西方向：綠燈亮30s放行，黃燈亮4s警告，然后紅燈亮30s禁止。3 .南北方向紅

7、燈亮時，同時用 2位led進行30s遞減時間顯示。4 .東西方向紅燈亮時，同時用 2位led進行30s遞減時間顯示。5 .單片機程序設計、調試第三章硬件設計與介紹3.1.8255的內部結構與引腳功能a姐代制u。pa7-pa0雙向教墓思蛾wa蛆喝r c±f 4)4 i/opc7 -pc4教耍 法蚊 纓沖器rdawrasi手a三reset雷2組或r? c-prfc3-fc0bifi懸料e 組端口 b1）八a wfb?kfbo8255內部結構圖3.2. 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，

8、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,pc4pc7）,b組包括b 口及c 口（低4位,pc0pc3）.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 止.3.3. 引腳功能reset復位輸入線，當該輸入端處于高電平時，所有內部寄存器（包 括控制寄存器）均被清除，所有 i/o 口均被置成輸入方式。cs:芯片選擇信號線，當這個輸入引腳為低電平時，即/cs=0時，表示芯片被選中，允許82

9、55與cpu進行通訊;/cs=1時,8255無法與cpu故數據傳 輸.rd:讀信號線，當這個輸入引腳為低電平時 8255通過數據總線向 cpu發送數據或狀態信息, 數據。wr寫入信號，當這個輸入引腳為低電平時,即/rd=0且/cs=0時，允許即cpu從8255讀取信息或，即/wr=0且/cs=0時，允許cpu將數據或控制字寫入 8255d0d7:三態雙向數據總線, 行輸入輸出指令時，通過它實現 也通過數據總線傳送。pa0pa7:端口 a輸畫出 個8位的數據輸入鎖存器。的已8255與cpur據傳送的通道，當 cpu執8位數據的讀/寫操作，控制字和狀態信息b2cs5a (dtp)top viewv

10、-8-m：數據輸出鎖存器/緩沖器,回pa5pb0pb7:端口 輸入輸出緩沖器。pco- pc7:端口線，一個i/o i/o鎖存器,一個8位的jg wrc輸晶個8位的數據輸入緩沖器。卿膽的端口， 每個4位的端吊色線，一個8型陶址輸出鎖存器 c可以通過組伸方式設定而分成-個4位的戮加，分別與端口/緩沖器，一2個4位a和端口 b配合使用，可作為控制信號輸用球狀態信號輸入嗣3ha0,a1:地址選擇線,余險擇8255的當 當 當 當a0=0,a1=0a0=0,a1=1a0=1,a1=0a0=1.a1=1時,pa口一回擇fci ira時,pb p 口血擇先擇時,pc p口家時，控囂耦器被選擇.pb2匹機p

11、b 口 ,pc 口和控制寄存器.|vccpb7p06| p35| pb4pb33.4.80c51 單片機的簡介與結構有 4 個 i/o 端口，每個端口都是8 位雙向口，共占 32 根引腳。每個端口都包括一個鎖存器（即專用寄存器p0p3）、一個輸出驅動器和輸入緩沖器。 通常把4個端口稱為p0p3。在無片外擴展存儲器的系統中，這 4個端口的每一位都可以作為雙向通用 i/o 端口使用。在具有片外擴展存儲器的系統中， p2 口作為高 8 位地址線， p0 口分時作為低8 位地址線和雙向數據總線。1. p1 口80c51 單片機的 pl 口只有一種功能： 通用輸入/輸出接口。通用 i/o 接口有輸出、輸

12、入和端口操作三種工作方式。（ 1）輸出方式計算機執行寫 p1 口的指令如 mov pl, #data 時， p1 口工作于輸出方式， 此時數據 data 經內部總線送入鎖存器鎖存。如果某位的數據為1，該位鎖存器輸出端q = 1、= 0,使v1截止，從而在引腳p1.x上出現高電平。反之，如果數據為0,則q = 0、 = 1,使v1導通，p1.x上出現低電平。（ 2）輸入方式計算機執行讀p1 口的指令如 mov a, p1 時， p1 口工作于輸入方式。控制器發出的讀信號打開三態門 1，引腳 p1.x 上的數據經三態門 l 進入芯片的內部總線，并送到累加器acc ， 因此輸入時無鎖存功能。 在執行

13、輸入操作時， 如果鎖存器原來寄存的數據q = 0 。那么由于= 1 ，將使 v1 導通，引腳被始終鉗位在低電平上，不可能輸入高電平。為此，在輸入前必須先用輸出指令置q = 1，使 v1截止。正因為如此， p1 口稱為準雙向口。 單片機復位后， p1 各口線的狀態均為高電平，可直接用作輸入。52子系列單片機p1 口中的p1.0與p1.1具有第二功能，除了作為通用i/o接口 外，p1.0 （t2）還作為定時器/計數器2的外部計數脈沖輸入端，p1.1還作為定 時器/計數器2的外部控制輸入端（t2ex）0p1 口輸出時能驅動4個lsttl負載。 p1 口內部有上拉電阻，因此在輸入時，即使由集電極開路電

14、路或漏極開路電路驅動，也無需外接上拉電阻。2. p2 口p2 口有兩種用途：通用 i/o 接口或高 8位地址總線。1）地址總線狀態計算機從片外rom 中取指令， 或者執行訪問片外ram 、 片外 rom 的指令時，模擬開關打向上邊， p2 口上出現程序計數器pc 的高 8 位地址或數據指針dptr的高8位地址（a8a15）,上述情況下，鎖存器內容不受影響。當取指或訪問外部存儲器結束后，模擬開關打向下邊，使輸出驅動器與鎖存器q 端相連，引腳上將恢復原來的數據。 一般地說，如果系統擴展了外部rom ，取指的操作將連續不斷， p2 口不斷送出高 8 位地址， 這時 p2 口就不應再作為通用 i/o

15、口使用。如果系統僅僅擴展外部ram ，情況應具體分析，當片外ram 容量不超過256b 時，可以使用寄存器間接尋址方式的指令：movx a,rimovx ri,a由 p0 口送出 8 位地址尋址， p2 口引腳原有的數據在訪問片外ram 期間不受影響，故 p2 口仍可用作通用 i/o 接口；當片外ram 容量較大需要由 p2 口、 p0口送出 16位地址時， p2 口不再用作通用 i/o 接口；當片外ram 的地址大于 8位而小于 16位時，可以通過軟件從p1、 p2、 p3 口中的某幾根口線送出高位地址，從而可保留 p2 的全部或部分口線作通用 i/o 接口用。2）通用i/o 接口狀態p2

16、口作準雙向通用 i/o 接口使用時， 其功能與 p1 口相同， 工作方式、 負載能力 也相同。3. p3 口p3 口除了作為準雙向通用 i/o 接口使用外，每一根線還具有第二種功能。p3 口用作 i/o 接口時，其功能與p1 口相同。 p3 口作為第二功能輸入操作時，其鎖存器 q 端必須為高電平，否則無法輸入或輸出第二功能信號。單片機復位時，鎖存器輸出端為高電平。 p3 口第二功能中的輸入信號rxd 、 、 、 t0 、t1 經緩沖器 1 輸入，可直接進入芯片內部。4. p0 口p0 口有兩種功能； 地址 /數據分時復用總線和通用i/o 接口。 p0 口輸出時能驅動8個lsttl負載，即輸出電

17、流不小于 8004。5. 單片機在醫用設備領域中的應用單片機在醫用設備中的用途亦相當廣泛，例如醫用呼吸機，各種分析儀，監護儀，超聲診斷設備及病床呼叫系統等等6. 在各種大型電器中的模塊化應用某些專用單片機設計用于實現特定功能，從而在各種電路中進行模塊化應用，而不要求使用人員了解其內部結構。如音樂集成單片機，看似簡單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機的原理），就需要復雜的類似于計算機的原理。如：音樂信號以數字的形式存于存儲器中（類似于rom ） ，由微控制器讀出，轉化為模擬音樂電信號（類似于聲卡） 。 在大型電路中，這種模塊化應用極大地縮小了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯誤率，也方便于更

18、換。7. 5課程設計的系統流程圖mwi-f=東醵睡，就孤取噩軸就叫覦旗,弱 輛繳匾獻堂匾刪 施空隔就覦晦刪第四章 交通燈系統原程序#include<reg51.h>/定義8255 b 口地址#include<absacc.h>#define b8255 xbyte0xff29#define c8255 xbyte0xff2a/定義8255 c 口地址#define ctrl8255 xbyte0xff2b/定義8255 控制字地址codeunsignedcharsag10=0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6

19、;/0123456789 段碼 (段碼排列：abcdefg dp)sbit clk=p3a1;sbit sdata=p3a0；data unsigned char c_data,b_data=0;unsigned char *b_port,*c_port;unsigned int intdata=65536-50000; 定時常數(按 100ms 計算 t=(65535-intdata)tcy , tcy=2us)unsigned char sec1=10;/1 秒計時初值(sec1= 10*100 ms)unsigned char sec2=5; /0.5 秒計時初值(sec2= 5*100

20、 ms )unsigned char sec=30; /25 秒計時初值(sec= 25*sec1 s)bit direct=0,direct1=0;extern void display(unsigned char d);void eastwest(void);void southnorth(void);void flash(void);void hc164_send(unsigned char displaysag);void display(unsigned char d);void main(void)unsigned char *ctrl;ctrl=& ctrl8255;c_

21、port=& c8255;b_port=& b8255;*ctrl=0x80;/置 8255 控制字， a 口輸出， b 口輸出， c 口輸出,工作方式0tmod=0x01;/定時器0 工作在定時方式th0=intdata/256; / 商 3c(intdata=c3b0)tl0=intdata%256; / 余數 b0ie=0x82;/開中斷(總中斷及t0中斷)eastwest();/初始化交通燈顯示display(sec); / 初始化計時顯示tr0=1;/啟動定時while(1)if(sec2=0)/定時到0.5 秒sec2=5;flash();*b_port=b_dat

22、a;*c_port=c_data;if(sec1=0)/定時到1 秒sec1=10;sec=sec-1;/倒計時display(sec); /顯示計時if(direct1=0) /交通燈顯示eastwest();*b_port=b_data;*c_port=c_data;elsesouthnorth();*b_port=b_data;*c_port=c_data;if(sec=0)/ 變換方向1)sec=30+1; /置計時初值(由于顯示在倒 計時后，初值需加 direct=!direct;direct1=direct;/保證交通燈顯示與倒計時置數同步void eastwest(void)/東

23、西向顯示if(sec>5 )b_data=0x08;c_data=0x61;else if(sec<=2 && sec>=0)b_data=0x08;c_data=0xa2;void southnorth(void)/南北向顯示if(sec>5 ) b_data=0x03;c_data=0x0c;else if(sec<=2 && sec>=0)b_data=0x05;c_data=0x14;void flash(void) / 閃爍顯示if(sec<=5 && sec>2)if(!direct1)

24、 /交通燈顯示if(c_data & 0x41)=0x41)c_data&=0xbe; else c_data|=0x41;elseif(c_data & 0x08)=0x08)c_data&=0xf7;b_data&=0x0d;elsec_data|=0x08;b_data|=0x02;void display(unsigned char d) /顯示unsigned char i;unsigned int outdata2;outdata1=(d/10)%10; /取出高位(整形會將b/10 的小數位丟掉)outdata0=d%10;/取出低位 ;f

25、or(i=0;i<2;i+)switch(outdatai)case 0:hc164_send(sag0);break;case 1:hc164_send(sag1);break;case 2:hc164_send(sag2);break;case 3:hc164_send(sag3);break;case 4:hc164_send(sag4);break;case 5:hc164_send(sag5);break;case 6:hc164_send(sag6);break;case 7:hc164_send(sag7);break;case 8:hc164_send(sag8);break;case 9:hc164_send(sag9);break;void hc164_send(unsigned char displaysag)unsigned char i;for(i=0;i<8;i+)if(displaysag & 0x01)=0x01) / 判斷段碼最低位sdata=1; /輸出 1elsesdata=0;/輸出0clk=0;clk=1;/產生上升沿displaysag>>=1;/段碼右移1 位void int_0(void) interrupt 1 using 2/1