1、單片機課程設(shè)計交通燈系統(tǒng)控制姓名：僅供參考，莫轉(zhuǎn)載組員：僅供參考，莫轉(zhuǎn)載班級：僅供參考，莫轉(zhuǎn)載學(xué)號：僅供參考，莫轉(zhuǎn)載指導(dǎo)教師：僅供參考，莫轉(zhuǎn)載煙臺大學(xué)機電汽車工程學(xué)院煙臺大學(xué)交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計- -煙臺大學(xué)交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計.(16)- -目錄摘要 .(2)第一章 緒論 (3)1.1 概述1.2設(shè)計目的1.3設(shè)計任務(wù)和內(nèi)容1.4設(shè)計要求1.5框圖設(shè)計第二章硬件設(shè)計 (7)總體設(shè)計電路原理圖2.3元件清單第三章軟件設(shè)計 (11)3.1程序流程圖3.2程序清單.(14).(15)參考文獻 設(shè)計總結(jié) 附錄摘要交通在人們的日常生活中占有重要的地位，隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，私家車、公交車的增加，無疑會給

2、我國道路交通系統(tǒng) 帶來沉重的壓力，很多大城市都不同程度的受到交通堵塞問題的 困擾。交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(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)計采 用AT89S52單片機為中心器件來設(shè)計交通燈控制器，系統(tǒng)使用 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。本設(shè)計系統(tǒng)由單片機 I/O 口擴展系統(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；軟件上采用匯編語言編寫主程序、中斷程序、延時程序等。經(jīng)過整機調(diào)試，實現(xiàn)了對十字路口交通燈的模擬。第一章緒論1.1 概述近幾

3、年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應(yīng)用正在不斷的走向深入，同時帶動傳動系統(tǒng)控制檢測日新月異更新。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中， 單片機往往是作為一個核心 部件來使用，僅單片機方面的知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)， 以及針對對具體應(yīng)用對象特點的軟件結(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。1.2設(shè)計目的（1）加強對單片機和匯編語言的認(rèn)識，充分掌握和理解設(shè)計的工作 原理、設(shè)計各部分的工作原理、設(shè)計過程、選擇芯片器件、模塊化編 程等多項知識。（2）用單片機模擬實現(xiàn)具體應(yīng)用，使個人設(shè)計能夠真正使用。（3）把理論知識與實踐

4、相結(jié)合，充分發(fā)揮個人能力，在實踐中鍛煉。（4）提高利用已學(xué)過的知識分析和解決問題的能力。（5）提高實踐動手能力。1.3設(shè)計任務(wù)和內(nèi)容1.3.1設(shè)計任務(wù)結(jié)合教材及參考資料，用 AT89S52單片機模擬實現(xiàn)十字路口的 交通燈亮滅、倒計時顯示、緊急情況處理等功能。1.3.2設(shè)計內(nèi)容（1）填寫設(shè)計任務(wù)書。（2）進行總體設(shè)計，畫出原理圖。（3）利用AutoCAD軟件畫出PCB板。（4）編寫并調(diào)試程序。1.4設(shè)計要求用AT89S52單片機控制一個交通信號燈系統(tǒng)，晶振 12Hz。 假設(shè)A車道與B車道交叉組成十字路口， A是主道，B是直道。 設(shè)計要求如下：（1） 用發(fā)光二極管模擬交通信號燈，用按鍵開關(guān)模擬車輛

5、檢測 信號。（2）正常情況下，A、B兩車道輪流放行，A車道放行50s，其 中五秒用于警告；B車道放行30s,其中5s用于警告。（3）在交通繁忙時，交通信號燈控制系統(tǒng)應(yīng)有手控開關(guān)，可認(rèn)為的改變信號燈的狀態(tài)，以緩解交通擁擠的狀況。在B道放行期間，若A道有車而B道無車，按下開關(guān) K1使A車 道放行15s；在A車道放行期間，若B車道有車而A車道無 車，按下K2使B車道放行15s。（4）有緊急車輛通過時，按下 K3開關(guān)使A、B車道均為紅燈，禁行 20So1.5系統(tǒng)設(shè)計交通控制系統(tǒng)主要控制 A、B兩車道的交通，以 AT89S52單片 機為核心芯片，通過控制三色 LED的亮滅來控制各車道的通行；另 外通過3

6、個按鍵來模擬各車道有無車輛的情況和有緊急車輛的情況。 根據(jù)設(shè)計要求，制定總體設(shè)計思想如下：正常情況下運行主程序，采用 05s延時子程序的反復(fù)調(diào)用來實現(xiàn)各 種定時時間。一道有車而另一道無車時，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)先級中斷。有緊急車輛通過時，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)先級中斷，實現(xiàn)二級中斷嵌套。1.6框圖設(shè)計基于AT89S52單片機的交通信號燈控制系統(tǒng)有電源電路、單片機主控電路、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。1.7知識點本項目需要學(xué)習(xí)和查閱資料，掌握和了解如下知識:+5V電源原理及設(shè)計。單片機復(fù)位電路工作原理及設(shè)

7、計。單片機晶振電路工作原理及設(shè)計。按鍵電路的設(shè)計。驅(qū)動電路74LS07的特性及使用。LED的特性及使用。AT89S52單片機引腳。單片機匯編語言及程序設(shè)計。第二章硬件設(shè)計2.1總體設(shè)計整個設(shè)計以AT89S52單片機為核心，由I/O擴展，LED數(shù) 碼管顯示，緊急情況中斷電路，復(fù)位電路組成。硬件模塊如圖示：圖2-1 基于AT89S52單片機的交通信號燈控制系統(tǒng)框圖2.2 電路原理圖用十二只發(fā)光二級管模擬交通信號燈，以AT89S52單片機的P1口控制著12只發(fā)光二級管，由于單片機帶負(fù)載的能力有限，因此， 在P1 口與發(fā)光二級管之間用74LSO7作驅(qū)動電路，P1 口輸出低電平 時，信號燈亮；輸出高電平

8、時，信號燈滅。在正常情況和交通繁忙時，A、B兩車道的6只信號燈的控制狀態(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 的車輛檢測信號，開關(guān) K1按下時，A車道放行；開關(guān)K2按下時，B車道放行；開關(guān)K1和K2的控制信號經(jīng)異或取反后，產(chǎn)生中斷請 求信號（低電平有效），通過外部中斷1向CPU發(fā)出中斷請求；因此 產(chǎn)生外部中斷1中斷的條件為：INT仁K1+K2，可集成塊74S266來 實現(xiàn)（此處用74LS86與74LS04組合實現(xiàn)）。采用中斷加查尋擴展法， 可以判斷出要求放行的是 A車道（按下車道K1）還是B車道（按下 開關(guān)K2 ）。以按鍵K0模擬緊急車

9、輛通過開關(guān)，當(dāng) K0為高電平時屬于正常 情況，當(dāng)K0為低電平時，屬于緊急車輛通過情況，直接將 K0信號 接至INTO （ P3.2）腳即可實現(xiàn)外部中斷0中斷。2.4單片機AT89S52芯片AT89S52是一種低功耗、高性能 CMOS位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編 程Flash存儲器，片上Flash允許程序存儲器在系統(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)RAM32位I/O 口線，看門狗定時器，2個 數(shù)據(jù)指針，三個

10、16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行 口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM定時器/計數(shù)器、串口中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。T2/P1. 0 匚T2EX/P1, 1 匚P1. 2 CPi. 3 EPl. 4 CMOSI/P1. 5 C MISO/P1.6 匚 SCK/P1. 7 CEST匸RXD/P3. 0 匚TXD/P3. 1 E fwTo/p$ 2 C liffl/P3. 3 C T0/P3 4 c T1/P3. 5 C TCR/P3 & C RP/P3. 7 C

11、XT AL 2 匚 XTAL1 C PDIF GND C01234567S8Q12 3 4 5 6 73 911111111112nnnnnnnrmnnnnnnnnnnn n-987654321-UA-8765432143383833333222222222V ccP0. 0 /ADO PO. 1 /AD1 PO 2/AD2 PO. 3/AD3PO. 4/AD4 PO. 5/AD5 PO. &/AD6 PO. 7/AD7 EA,1 VFP_ ALE/PEDC PESHP2. 7/A15 P2. 6/A14 P2. 5/A13 P2. 4/A丄 2 P2. 3/A1 1 P2 2/A10 P2.

12、 1 /AS P2, 0/A8表2-2交通信號燈與控制狀態(tài)對應(yīng)關(guān)系控制狀態(tài)P1控P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0制口未用未用B道B道B道A道A道B道綠燈黃燈紅燈綠燈黃燈紅燈A道放行B道禁止F3H11110011A道放行B道禁止F5H11110101A道放行B道禁止DEH11011110A道放行B道禁止EEH11101110A道放行B道禁止F6H11110110綜上所述，可設(shè)計出基于 AT89S52單片機控制信號燈模擬控制系統(tǒng) 的電路圖見附錄。2.4元件清單基于AT89S52單片機的交通信號燈控制系統(tǒng)元件清單如表2-4所示表2-4交通信號燈控制系統(tǒng)元件清單元件名稱

13、型號數(shù)量用途元件名稱型號數(shù)量用途單片機AT89S521控制核心集成塊74LS041按鍵電路晶振12MHzM1晶振電路集成塊74LS861按鍵電路電容30pF2晶振電路電阻4.7kQ2按鍵電路電解電容10uF1復(fù)位電路按鍵4按鍵電路電阻10kQ復(fù)位電路電阻300 QM2LED限流驅(qū)動器74LS071LED驅(qū)動電源+5v1提供+5v發(fā)光二級管LED12黃、紅、綠 燈2.5 74LS07驅(qū)動器74LS07是六高壓輸出緩沖驅(qū)動器，其引腳圖和邏輯圖Test CircuitVc9他鈉鐘M5Y4A4Y 圧二衛(wèi)也詞190 1J-YJ OWVI 占占孑丄 一|2|二2-4-一5二6|-7-lAiY?i2Y3A3

14、YNDG第三章軟件設(shè)計主程序采用查詢的方式定時，由R2寄存器確定調(diào)用0.5s延時子程序的次數(shù)，從而獲取交通燈的各種時間。子程序采用定時器1方式1查詢定時，定時器定時 50ms, R3寄存器確定50ms 循環(huán)10次，從而獲取05s的延時時間。有車車道循環(huán)放行的中斷服務(wù)程序首先要保護現(xiàn)場，因為需要用到延時子程序和 P1 口，故需要保護的寄存器有 R3、P1、 TH1、TL1，保護現(xiàn)場是還要關(guān)中斷，以防止高優(yōu)先級中斷（緊 急車輛通過所產(chǎn)生的中斷）出現(xiàn)導(dǎo)致程序混亂。開中斷，由軟件查詢 P3.0和P3.1 口，判斷哪一道有車，再 根據(jù)查詢情況執(zhí)行相應(yīng)的服務(wù)，待交通燈信號出現(xiàn)后延時20s,確保緊急車輛通過

15、交叉路口，然后，恢復(fù)現(xiàn)場，返回主程序。3.1程序流程圖交通信號燈模擬控制系統(tǒng)程序流程圖如圖3-1所示。3.2程序清單交通燈模擬控制系統(tǒng)程序清單見附錄。有車車道放行時的中斷服務(wù)程序中斷響應(yīng)L1r關(guān)中斷1保護現(xiàn)場1開中1斷A綠燈、B紅燈緊急情況時的中斷程序參考文獻單片機原理及應(yīng)用，李華，王思明，蘭州大學(xué)出版社，2009單片機基礎(chǔ)M北京，李廣弟，北京航空航天大學(xué)出版社，佃94單片機實用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)M北房小翠，國防工業(yè)出版社，1999單片機原理及接口技術(shù)，胡漢才，清華大學(xué)出版社，佃95單片機課程設(shè)計指導(dǎo)，李光飛，北京航空航天大學(xué)出版社，2007設(shè)計總結(jié)本系統(tǒng)就是充分利用了 AT89S52芯片的I/O引

16、腳。系統(tǒng)采 用了 MSC-51系列單片機AT89S52為中心器件來設(shè)計模擬交通 燈控制器，實現(xiàn)了能根據(jù)實際車流量通過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的左 右轉(zhuǎn)、以及自動根據(jù)車流改變紅綠燈時間等，由于本身地理位置以及車流量情況所定，如果有需要可以設(shè)計擴充原系統(tǒng)來實現(xiàn)。通過課程設(shè)計，使得我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析、 團隊合作和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)自己的不 足，及時請教老師和同學(xué)，或者上網(wǎng)查找相應(yīng)的資料，對自己的知識 是一個很大的補充，也加深了對所學(xué)知識的更深理解使我在

17、單片機的 原理、單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程中，以及在匯編程設(shè)計思路技巧的掌 握方向都邁進了一步，為以后成為應(yīng)用型人才打下了基礎(chǔ)。附寸錄2: 源程序ORG 0003HLJMP INTT0ORG 0013H;轉(zhuǎn)向緊急車輛中斷服務(wù)程序LJMP INTT1ORG 0200H；轉(zhuǎn)向有車車道中斷服務(wù)程序MAIN:MOV SP, #30HSETB PX0;置外部中斷0為高優(yōu)先級中斷MOV TCON , #00H;置外部中斷0、1為電平觸發(fā)MOV TMOD, #10H;置疋時器1為方式1MOV IE, #85H;開CPU中斷，開外中斷 0、1中斷LOOP:MOV P1 ,#0F3H;A道綠燈放行，B道紅燈放行MO

18、V R1 ,#90H;置 0.5s 循環(huán)次數(shù)(0.5 X 90=45s)DIP1 :ACALL DELAY;調(diào)用0.5s延時子程序DJNZ R1, DIP1;45s不到繼續(xù)循環(huán)MOV R1 ,#06H；置A綠燈閃爍循環(huán)次數(shù)WAN1:CPI P1.2;A綠燈閃爍ACALL DELAY;閃爍次數(shù)未到繼續(xù)循環(huán)DJZN R1 , WAN1;A黃燈警告，B紅燈禁止MOV P1,#0F5H置0.5s循環(huán)次數(shù)(0.5 X 4=2)YL1:ACALL DELAYDJZN R1, YL1;2s未到繼續(xù)循環(huán)MOV P1, #0DEH;A紅燈，B綠燈MOV R1, #32H;置 0.5s 循環(huán)次數(shù)(0.5 X 50=25)DIP2:ACALL DELAYDJNZ R1 , DIP2DJNZ R1, #06H;25s未到繼續(xù)循環(huán)WAN2 :CPL P1.5ACALL DELA YDJNZ R1 , WAN2;B綠燈閃爍MOV P1, #0EEHMOV R1 ,04H;A紅燈，B黃燈YL2 :ACALL DELAYDJ