1、畢業(yè)論文題 目 基于AT89C51的交通信號(hào)燈 擬控制系統(tǒng) 系分院 電氣工程系 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 090109 專業(yè)名稱 應(yīng)用電子技術(shù) 指導(dǎo)教師 2021年5月17日 基于AT89C51的交通信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)摘要： 通過(guò)總體設(shè)計(jì)交通燈原理接線圖，綜合應(yīng)用單片機(jī)原理、微機(jī)原理、接口技術(shù)等方面的知識(shí)，結(jié)合單片機(jī)仿真機(jī)系統(tǒng)的使用方法，通過(guò)軟硬件結(jié)合，使用89C51單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)出符合要求的交通燈控制系統(tǒng)。完成由單片機(jī)AT98C51、LED燈、開關(guān)、局部電阻、電容及晶振組成的交通燈控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞 ：?jiǎn)纹瑱C(jī) 交通燈 紅綠燈 LED 一 原件介紹：1. 單片機(jī)簡(jiǎn)介：?jiǎn)纹瑱C(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大

2、規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)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(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。其中89C51使我們目前較常用的一種型號(hào).2.AT98C51主要引腳及功能：P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P

3、0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在

4、給出地址“1時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能存放器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流ILL這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 P3.0 RXD串行輸入口 P3.1 TXD串行輸出口 P3.2 /INT0外部中斷0 P3.3 /INT1外部中斷1 P3.4 T0記時(shí)器

5、0外部輸入 P3.5 T1記時(shí)器1外部輸入 P3.6 /WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 P3.7 /RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH

6、地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，那么在此期間外部程序存儲(chǔ)器0000H-FFFFH，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源VPP。 XTAL1：反向振蕩

7、放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。單片機(jī)主控制電AT98C51外形及主要接口如下：圖一：AT98C51外形及主要接口圖二、設(shè)計(jì)目的1、通過(guò)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，熟練掌握匯編語(yǔ)言的編程方法，將理論聯(lián)系到實(shí)踐中去，提高我們的動(dòng)腦和動(dòng)手的能力。2、通過(guò)交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握定時(shí)/計(jì)數(shù)器的使用方法，和簡(jiǎn)單程序的編寫，最終提高我們的邏輯抽象能力。三、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)能夠控制十二盞交通信號(hào)燈的模擬系統(tǒng)要求：利用單片機(jī)的定時(shí)器定時(shí)，令十字路口的紅綠燈交替點(diǎn)亮和熄滅，并用由P0.0P0.7、P2.0P2.3提供控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)如下控制過(guò)程，如圖二所示。四、設(shè)

8、計(jì)原理分析北口、南口：紅燈亮35s東口、西口：綠燈亮30s，黃燈閃動(dòng)5s北口、南口：綠燈亮30s,黃燈閃動(dòng)5s東口、西口：紅燈亮35s人行道人行道 人行道人行道 圖二：實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程 圖三：十字路口1.首先了解實(shí)際交通燈的變化情況和規(guī)律。假設(shè)一個(gè)十字路口如上圖所以，為東南西北走向。初始狀態(tài)0為東西南北都LED燈全滅。然后轉(zhuǎn)狀態(tài)1南北綠燈通車，東西紅燈亮。過(guò)30s后，轉(zhuǎn)狀態(tài)2，南北綠燈滅，黃燈閃5下，東西還是紅燈。再轉(zhuǎn)狀態(tài)3，東西綠燈通車，南北紅燈亮。過(guò)30s后轉(zhuǎn)狀態(tài)4，東西綠燈滅，閃幾個(gè)黃燈，南北還是為紅燈亮，一段時(shí)間后，又循環(huán)至狀態(tài)1。控制引腳與燈的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表1所示：表1 控制引腳與燈的對(duì)

9、應(yīng)關(guān)系位置燈顏色控制引腳字符名北口紅P0.3BRD黃P0.4BYD綠P0.5BLD南口紅P2.1NRD黃P2.2NYD綠P2.3NLD東口紅P0.0DRD黃P0.1DYD綠P0.2DLD西口紅P0.6XRD黃P0.7XYD綠P2.0XLD2.通過(guò)編寫程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)光二極管的控制，來(lái)模擬交通信號(hào)燈的管理。每延時(shí)一段時(shí)間，燈的顯示情況都會(huì)按交通燈的顯示規(guī)律進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。五 軟件設(shè)計(jì)編程1. 軟件設(shè)計(jì)根本思想：有定時(shí)器產(chǎn)生0.05s定時(shí)，軟件計(jì)數(shù)得到秒信號(hào)，設(shè)30s計(jì)數(shù)器，30s計(jì)數(shù)器滿，綠燈滅、黃燈閃爍5次，黃燈滅、紅燈亮；同時(shí)，另兩路口紅燈滅、綠燈亮。開始 總流程圖如下列圖所示：燈全滅南北綠燈亮

10、東西紅燈亮30s計(jì)時(shí)器清030s時(shí)間到？ N 南北黃燈閃5次閃完？ N Y南北紅燈亮東西綠燈亮30s計(jì)時(shí)器清030s時(shí)間到？ N東西黃燈閃5次閃完？ N 2. 系統(tǒng)資源占用分配：定時(shí)器T0工作在方式1，產(chǎn)生0.05s定時(shí)。P0口及P2口的低四位輸出控制信號(hào)。30s計(jì)時(shí)器的地址為40H。3. 程序清單如下： ;= ;預(yù)定義局部 ;= BLD NHB BIT 00H ;南北紅燈標(biāo)志 DHB BIT 01H ;東西紅燈標(biāo)志 S30 EQU 40H ;30s計(jì)數(shù)器 ;= ;初始化及主程序 ;= ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH JLMP T0MAIN:MOV SP， #30H

11、 ;堆棧指針 ClR A ;A=00H MOV S30， A ;30s計(jì)時(shí)器請(qǐng)0 MOV TMOD, #01H ;定時(shí)器T0工作在方式1 MOV TL0， #0B0H SETB EA ;開中斷 SETB ET0 SETB TR0 ;啟動(dòng)定時(shí) NOP MOV P0，#0FFH ;四路口燈全滅 MOV P2，#0FFH NOPDEN-0:CLR NLD ;南綠燈亮 CLR BLD ;北綠燈亮 CLR DRD ;東紅燈亮 CLR XRD ;西紅燈亮 MOV S30，#00H ;30s定時(shí)器清0DEN-1:MOV A, #S30 CJNE A,#30,DEN-1 ;不到30s等待 SETB NLD ;

12、南綠燈滅 SETB BLD ;北綠燈滅 MOV R1，#05H ;閃爍次數(shù)計(jì)時(shí)器 DEN-2:CLR NYD ；南黃燈亮 CLR BYD ；北黃燈亮 SETB NYD ；南黃燈滅 SETB BYD ；北黃燈滅DJNZ R1，DEN-2 CLR NRD ；南紅燈亮 CLR BRD ；北紅燈亮 CLR DLD ；東綠燈亮 CLR XLD ；西綠燈亮 MOV S30，#00H ；30s計(jì)數(shù)器清0DEN-3:MOV A,S30 CJNE A,#30,DEN-3 ;不到30s等待 SETB DLD ;東綠燈滅 SETB XLD ;西綠燈滅MOV R1，#05H ;閃爍次數(shù)計(jì)時(shí)器DEN-4:CLR DYD

13、 ;東黃燈亮 CLR XYD ;西黃燈亮 SETB DYD ;東黃燈滅 SETB XYD ;西黃燈滅 DJNZ R1，DEN-4 LJMP DEN-0 = T0中斷效勞程序 =T0CLOCK:MOV TH0，#3CH ;重裝初值 MOV TL0，#0B7H PUSH PSW PUSH ACC INC BUF ;BUF+1 MOV A,BUF CJNE A,#20，TCHU ;累計(jì)20次為1s MOV BUF,#00H ;1s到，計(jì)數(shù)器請(qǐng)0 MOV A,S30 ；修改30s計(jì)時(shí)器 INC A MOV S30，A CJNE A,#31，TUHU ;計(jì)數(shù)器不到30s返回 MOV S30，#00H ;

14、計(jì)數(shù)器超30s清0TUHU: POP ACC POP PSW RETI = =DEL05S:MOV TH0，#3CH MOV TLO,#0B7H PUSH PSW PUSH ACC INC BUF MOV BUF,#00H RETI八、調(diào)試運(yùn)行1、接硬件圖接線，確保東西南北紅黃綠燈能夠?qū)?yīng)顯示。 S/P區(qū) CLR接/SP插孔2從00BH單元開始連續(xù)運(yùn)行，觀察六個(gè)LED燈是否與交通顯示情況對(duì)應(yīng)，如果有偏差，那么單步運(yùn)行或斷點(diǎn)運(yùn)行，進(jìn)行調(diào)試，直至滿足設(shè)計(jì)要求。3整體運(yùn)行，觀察燈顯示和時(shí)間顯示是否都符合要求，如果不符合，那么再調(diào)試。直至滿足要求。參考文獻(xiàn)： ?單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用技術(shù)? 主編 李國(guó)興 李偉 北京大學(xué)出版社 ?單片機(jī)技術(shù)? 主編 彭勇 電子工業(yè)出版社 ?單片機(jī)原理及應(yīng)用? 主編 張偉 機(jī)械工業(yè)出版社九、設(shè)計(jì)心得體會(huì)通過(guò)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我不僅加深了對(duì)單片機(jī)理論的理解，將理論很