《單片機微機原理及應用》題目：模擬交通燈的設計專業：測控技術與儀器班級：姓名：姓名：姓名：姓名：指導老師:2015年1月10日目錄1、設計任務32、模擬交通燈控制系統工作原理42.1模擬交通燈控制系統的工作原理43、設計根本要求和步驟53.1根本要求53.2設計思路53.2設計步驟54、硬件和軟件設計74.1交通燈控制系統硬件框圖74.2硬件電路圖94.3程序流程圖105、心得體會136、附錄145.1匯編語言源程序145.2模擬交通燈仿真效果圖181、設計任務：模擬交通燈的設計1.1、模擬交通燈控制系統的總體方案設計本設計研究的是基于AT89C51單片機的交通燈智能控制系統的設計原理及闡述。主控系統采用AT89C51單片機作為控制器，控制通行倒計時及直行、行人的通行，占用端口少，耗電也最小。系統電源采用獨立的+5V穩壓電源，有各種成熟電路可供選用，使此方案可靠穩定。該設計精簡并優化了電路。結合實際情況，顯示界面采用點陣LED數碼管動態掃描的方法，滿足了倒計時的時間顯示輸出和狀態燈提示信息輸出的要求，減少系統的復雜度。2、交通燈控制系統工作原理2.1、交通燈控制系統工作原理本系統運用單片機對交通燈控制系統實施控制，通過直接控制信號燈的狀態變化，指揮交通的具體運行，運用了LED數碼管顯示倒計時以提醒行駛者，更添加了盲人提示音電路，方便視力障礙群體通行，更具人性化。在此根底上，參加了特種車輛自動通行控制模塊和車流量檢測電路為系統采集數據，經單片機進行具體處理，及時調整通行方向。由此，本設計系統以單片機為控制核心，構成最小系統，根據特種車輛自動通行控制模塊、車輛檢測模塊和按鍵設置模塊等產生輸入，由信號燈狀態模塊，LED倒計時模塊輸出。系統進入工作狀態，LED數碼管實時顯示數據倒計時，執行交通燈狀態顯示控制，在此過程中假設有控制信號和實時車流量檢測信號，可對異常狀態進行實時控制，隨時調用中斷，到達修正通行時間滿足不同時間不同路況的需求。3、設計根本要求和步驟十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實現這井然秩序呢？靠的就是交通信號燈的自動指揮系統。交通信號燈控制方式很多。3.1根本要求模擬交通燈就是通過AT89C51并接數碼管及發光二極管來模擬交通燈的變化規律。8個數碼管用來顯示秒值，東，西，南，北，各兩個。12個發光二極管，東，西，南，北，各三個，分別為紅，綠，黃，三種顏色。3.2設計思路本程序的設計思路是：首先南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，同時開始倒計時20s,在7段數碼管上顯示時間。當20s倒計時結束后，開始3s倒計時，并且南北方向綠燈開始閃爍，東西方向紅燈亮。當3s倒計時結束后再開始2s倒計時，并且南北方向黃燈亮，東西方向還是紅燈亮。當2s倒計時結束后開始20s的倒計時，此時是東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮。接下來就是東西方向綠燈閃爍3s，再東西方向黃燈閃爍2s，接著又開始循環。3.3設計步驟Proteus仿真軟件按以下要求繪制仿真實例12個發光二極管，東，西，南，北，各三個，分別為紅，綠，黃，三種顏色。用8個共陽極LED數碼管的分別表示東、西、南、北四個方向路口的秒值。2.按照根本要求編制程序實現相應功能。4、硬件和軟件設計4.1交通燈控制系統硬件框圖該交通燈控制系統有以下幾個局部組成：單片機、驅示電路。P1P3AT89C51RST數碼管十位數碼管個位LED顯示器南北方向LED顯示器東西方向上電復位自動/手動鍵盤圖1.2系統硬件組成總框圖AT89C51引腳AT89C51單片機的主要工作特性：·內含4KB的FLASH存儲器，擦寫次數1000次；·內含28字節的RAM；·具有32根可編程I/O線；·具有2個16位可編程定時器；·具有6個中斷源、5個中斷矢量、2級優先權的中斷結構；·具有1個全雙工的可編程串行通信接口；·具有一個數據指針DPTR;·兩種低功耗工作模式，即空閑模式和掉電模式；·具有可編程的3級程序鎖定定位；AT89C51的工作電源電壓為5〔1±0.2〕V且典型值為5V,最高工作頻率為24MHz.AT89C51各局部的組成：外部中斷TXDRXDP0P1P2P3擴展控制振蕩器和時鐘電路數據存儲器128字節程序存儲器14KBCPU兩個16位定時器外部中斷TXDRXDP0P1P2P3擴展控制振蕩器和時鐘電路數據存儲器128字節程序存儲器14KBCPU兩個16位定時器計數器中斷控制總線擴展控制器并行可編程I/O口可編程串行口內部總線4.2硬件電路圖整體實驗連接電路如以下圖所示：圖1整體實驗連接電路圖主程序開始4.3程序流程圖主程序開始顯示下一個狀態秒值是否為0？秒值減1，并顯示時間，LED是否到1s?設置定時，顯示初始化顯示下一個狀態秒值是否為0？秒值減1，并顯示時間，LED是否到1s?設置定時，顯示初始化運行過程運行過程SN:綠燈(20)，EW:紅燈是否到1秒SN:黃燈亮，EW:紅燈Count<10？SN:黃燈滅，EW:紅燈是否到0秒NYYNNEW:綠燈(20)，SN:紅燈是否到3秒EW:黃燈亮，SN:紅燈Count<10？EW:黃燈滅，EW:紅燈是否到1秒YYYNNNLED顯示區YLED顯示程序LED顯示程序ay獲取當前通行剩余時間E/S/W/N狀態送P1口位選碼送P2口倒計時個/十位送P2口調用Delay延時加1兩位顯示完？YN返回主程序5、心得體會通過這次交通燈的課程設計，使我們得到了一次用專業知識、專業技能分析和解決現實問題的能力。使我們在單片機的根本原理、單片機應用學習過程中，以及在常用編程設計思路技巧的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為一名合格的應用型人才打下良好的根底。綜合課程設計讓我們把以前學習到的知識得到穩固和進一步的提高認識，對已有知識有了更深層次的理解和認識。在此，由于自身能力有限，在課程設計中碰到了很多的問題，通過查閱相關書籍、資料以及交流得到解決。還有交通燈是我們生活中非常常見的一種東西，對于我們學以致用的這種能力得到了很好鍛煉，能夠為我們以后的工作于學習打下根底。由于我們的水平有限，設計中難免會有一些不合理的局部，系統的穩定性還有待提高。6、附錄6.1匯編語言源程序SECOND EQU 30HH_RED BIT P2.1 ;定義IO端口H_YELLOW BI ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030HMAIN: MOV TMOD,#01H ;設置定時器0,為方式1 MOV TH0,#3CH ;置定時器的初始值,定時50ms MOV TL0,#0B0H CLR TF0 ;清定時器0溢出標志 SETB TR0 ;啟動定時器START: CLR A MOV P1,A ;首先關閉顯示 MOV P3,A;***********************************;狀態1,東西方向綠燈亮,南北方向紅燈亮;*********************************** MOV R2,#20 MOV R3,#21 MOV SECOND,#20 ;20秒初值 LCALL STATE1 LCALL COUNT;***********************************;狀態2,東西方向綠燈閃,南北方向紅燈亮;***********************************MOV R0,#01H ;標志位,南北方向綠燈閃MOV R2,#2 MOV R3,#4 MOV R4,#10 MOV SECOND,#3 ;3秒初值 LCALL DISPLAY LCALL STATE2 LCALLCOUNT1;***********************************;狀態3,東西方向黃燈閃,南北方向紅燈亮;***********************************MOVR0,#02H ;標志位,南北方向黃燈閃MOV R2,#2 MOV R3,#3 MOV R4,#10 MOV SECOND,#2 ;2秒初值 LCALL STATE3 LCALLCOUNT1;************************************;狀態4,東西方向紅燈亮,南北方向綠燈亮;************************************ MOV R2,#20 MOV R3,#21 MOV SECOND,#20 ;20秒初值 LCALL STATE4 LCALL COUNT;************************************;狀態5,東西方向紅燈亮,南北方向綠燈閃;************************************ MOVR0,#03H ;標志位,東西方向綠燈閃 MOV R2,#2 MOV R3,#4 MOV R4,#10 MOV SECOND,#3 ;3秒初值 LCALL STATE5 LCALLCOUNT1;************************************;狀態6,東西方向紅亮,南北方向黃燈閃;************************************ MOVR0,#04H ;標志位,東西方向黃燈閃 MOV R2,#2 MOV R3,#3 MOV R4,#10 MOV SECOND,#2 ;2秒初值 LCALL STATE6 LCALLCOUNT1 LJMPSTART;************************************;計時程序;************************************COUNT: LCALL DISPLAYWAIT1: JNB TF0,WAIT1 ;定時器50ms未到,那么等待 CLR TF0 ;定時器50ms到了,;清定時器0溢出標志 MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H LCALL DISPLAY DJNZ R2,WAIT1 ;是否到1秒 MOV R2,#20 DEC SECOND ;到1秒那么秒值減1 DJNZ R3,WAIT1 ;20秒是否倒計時減完,未完那么返回 RETCOUNT1: LCALL DISPLAYWAIT2: JNB TF0,WAIT2 CLR TF0 MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H LCALL DISPLAY DJNZ R4,WAIT2 ;是否到500ms,未到那么返回 CJNER0,#01H ,D1 CPLL_GREEN ;到了500ms,那么閃南北方向綠燈D1: CJNER0,#02H ,D2 CPLL_YELLOW ;閃南北方向黃燈D2: CJNER0,#03H ,D3 CPLH_GREEN ;閃東西方向綠燈D3: CJNER0,#04H ,D4 CPLH_YELLOW ;閃東西方向黃燈D4: MOV R4,#10 DJNZ R2,WAIT2 ;是否到1秒 MOV R2,#2 DEC SECOND DJNZ R3,WAIT2 RET;********************************;LED顯示狀態;********************************STATE1: SETB H_RED ;東西方向綠燈亮,南北方向紅燈亮 CLR H_GREEN CLR H_YELLOW CLR L_RED SETB L_GREEN CLR L_YELLOW RETSTATE2: CLR H_GREEN ;東西方向綠燈閃，南北方向紅燈亮 CLR H_YELLOW CLR L_RED CLR L_GREEN CLR L_YELLOW RETSTATE3: CLR H_RED ;東西方向黃燈閃，南北方向紅燈亮 CLR H_YELLOW SETB H_RED CLR L_GREEN SETB L_YELLOW RETSTATE4: CLR H_RED ;東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮 SETB H_GREEN CLR H_YELLOW SETB L_RED CLR L_GREEN CLR L_YELLOW RETSTATE5: CLR H_RED ;東西方向紅燈亮，南北方向綠燈閃 SETB H_GR