单片机原理及应用课程设计-单片机控制交通灯的设计.doc

东北石油大学课程设计任务书课程单片机原理及应用课程设计题目单片机控制交通灯专业电子信息工程姓名学号主要内容、基本要求、主要参考资料等1、主要内容：根据单片机课程所学内容，结合其他相关课程知识，用单片机控制交通灯，以加深对单片机知识的理解，锻炼实践动手能力，为以后的毕业设计和工作打下坚实基础。2、基本要求：本设计以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子器件设计。要求可以用单片机控制交通灯。3、主要参考资料：1张毅坤.单片微型计算机原理及应用，西安电子科技大学出版社19982余锡存曹国华.单片机原理及接口技术M.陕西:西安电子科技大学出版社,2000.73雷丽文等.微机原理与接口技术M.北京：电子工业出版社，1997.2完成期限2011.3.142011.3.18指导教师专业负责人2011年3月13日1目录第1章系统设计.11.1交通管理的方案论证.错误!未定义书签。第2章硬件设计.22.1系统硬件设计.22.2系统工作原理.2第3章软件设计.3总结.8参考文献.9附录1整体电路图.10附录2源程序.11第1章系统设计交通管理的方案论证东西、南北两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间。表说明：（1）当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过；南北道为绿灯，此道车辆通过，行人禁止通行。时间为60秒。（2）黄灯闪烁5秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。（3）当东西方向为绿灯，此道车辆通行；南北方向为红灯，南北道车辆禁止通过，行人通行。时间为80秒。东西方向车流大通行时间长。（4）此表可根据车流量动态设定红绿灯初始值。第2章硬件设计系统硬件设计选用设备8031单片机一片选用设备：8031弹片机一片，8255并行通用接口芯片一片，74LS07两片，MAX692看门狗一片，共阴极的七段数码管两个双向晶闸管若干，7805三端稳压电源一个，红、黄、绿交通灯各两个，开关键盘、连线若干。系统总框图如下：60S5S80S5S东西道红灯亮黄灯亮绿灯亮黄灯亮南北道绿灯亮黄灯亮红灯亮黄灯亮2系统工作原理（1）开关键盘输入交通灯初始时间，通过8051单片机P1输入到系统（2）由8051单片机的定时器每秒钟通过P0口向8255的数据口送信息，由8255的PA口显示红、绿、黄灯的燃亮情况；由8255的PC口显示每个灯的燃亮时间。（3）8051通过设置各个信号等的燃亮时间、通过8031设置，绿、红时间分别为60秒、80秒循环由8051的P0口向8255的数据口输出。（4）通过8051单片机的P3.0位来控制系统是工作或设置初值，当.牌位0就对系统进行初始化，为1系统就开始工作。（5）红灯倒计时时间，当有车辆闯红灯时，启动蜂鸣器进行报警，3S后然后恢复正常。（6）增加每次绿灯时间车流量检测的功能，并且通过查询P2.0端口的电平是否为低，开关按下为低电平，双位数码管显示车流量，直到下一次绿灯时间重新记入。（7）绿灯时间倒计时完毕，重新循环。第三章软件设计每秒钟的设定延时方法可以有两种一中是利用MCS-51内部定时器才生溢出中断来确定1秒的时间，另一种是采用软延时的方法。相应程序代码（）主程序定时器需定时毫秒，故工作于方式。初值：T计数ms/1us=15536=3CBOHORG1000HSTART:MOVTMOD,#01H；令为定时器方式MOVTH0,#3CH；装入定时器初值MOVTL0,#BOH；MOVIE,#82H；开中断SEBTTO；启动计数器MOVRO,#14H；软件计数器赋初值LOOP:SJMP$；等待中断（）中断服务子程序：DJNZ，AJMPTIME；跳转到时间及信号灯显示子程序DJNZ：，；恢复值MOVTH0,#3CH；重装入定时器初值3MOVTL0,#BOH；MOVIE,#82H软件延时MCS-51的工作频率为2-12MHZ，我们选用的8031单片机的工作频率为6MHZ。机器周期与主频有关，机器周期是主频的12倍，所以一个机器周期的时间为12*（1/6M）=2us。我们可以知道具体每条指令的周期数，这样我们就可以通过指令的执行条数来确定1秒的时间。具体的延时程序分析：DELAY:MOVR4,#08H延时1秒子程序DE2:LCALLDELAY1DJNZR4,DE2RETDELAY1:MOVR6,#0延时125ms子程序MOVR5,#0DE1:DJNZR5,$DJNZR6,DE1RETMOVRN，#DATA字节数数为2机器周期数为1所以此指令的执行时间为2msDELAY1为一个双重循坏循环次数为256*256=65536所以延时时间=65536*2=131072us约为125usDELAYR4设置的初值为8主延时程序循环8次，所以125us*8=1秒由于单片机的运行速度很快其他的指令执行时间可以忽略不计。8255PA口输出信号接信号灯：由于发光二极管为共阳极接法，输出端口为低电平，对应的二极管发光，所以可以用置位方法点亮红，绿，黄发光二极管。8255输出信号与数码管的连接：LED灯的显示原理:通过同名管脚上所加电平的高低来控制发光二极管是否点量而显示不同的字形如SP，g,f,e,d,c,b,a管角上加上所以上为伏，不亮其余为高电平，全亮则显示为8255与8051的连接：用8051的P0口的p0.7连接8255的片选信号cs我们用8031的地址采用全译码方式，当p0.7=0时片选有效，其他无效，p0.1p0.1用于选择8255端口P0.7p0.6p0.5p0.4p0.3p0.2P0.1P0.0A7A6A5A4A3A2A1A01XXXXX0000H为8255的PA口41XXXXX0101H为8255的PB口1XXXXX1002H为8255的PC口1XXXXX1103H为8255的控制口由于8051是分时对8255和储存器进行访问所以8051的P0口不会发生冲突程序设计流程图如图所示5总结本系统就是充分利用了8051和8255芯片的I/O引脚。系统统采用MSC-51系列单片机Intel8051和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8031芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示（交通灯信号通过PA口输出，显示时间直接通过8255的PC口输出至双位数码管）；车辆闯红灯报警；绿灯时间可检测车流量并可通过双位数码管显示。系统不足之处不能控制车的左、右转、以及自动根据车流改变红绿灯时间等。这是由于本身地理位子以及车流量情况所定，如果有需要可以设计扩充原系统来实现。通过这次课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧（特别是汇编语言）的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。参考文献1张毅坤.单片微型计算机原理及应用，西安电子科技大学出版社19982余锡存曹国华.单片机原理及接口技术M.陕西:西安电子科技大学出版社,2000.73雷丽文等.微机原理与接口技术M.北京：电子工业出版社，1997.2