交通灯控制器课程设计--基于51单片机的交通灯控制系统.docVIP

课程设计名称交通灯控制器设计主要任务与目标通过设计一个交通灯控制器，掌握设计、调试单片机应用系统的方法。任务涉及的知识点包括汇编（C51） 程序语言、MCS-51 单片机I/O 应用、中断与定时器应用、人机接口应用技术等。主要内容与基本要求要求设计的交通灯控制器完成以下功能：按照交通灯变化规律控制灯（4组，每组3个）的变化。显示器显示倒计时，最后5秒闪烁。能用键盘修改各个方向红灯/绿灯时间。计划进度与安排：1） 布置任务，分析任务； （1天）2） 方案设计，相关知识学习；（1天）3） 硬件原理图设计；（2天）4） 软件设计；（3天）5） 软硬件调试；（5天）6） 撰写设计报告；（1天）7） 答辩。（1天）实习地点 ： 15-202 指导教师签 名年 月 日系 意 见系主任签名： 年 月 日基于51单片机的交通灯控制系统摘要： 交通信号灯使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，故本系统采用单片机STC89C52为中心器件来设计交通灯控制器，模拟十字路口交通灯的各种状态显示以及倒计时时间。 本设计系统由单片机I/O口扩展系统、交通灯状态显示系统、LED数码显示系统、复位电路等几大部分组成。系统除基本的交通灯功能外，还具有倒计时显示、更改倒计时时间的功能，简单模拟了十字路口可能出现的一些状况。软件上采用汇编编程，主要编写了主程序、LED数码管显示程序、更改时间程序和延时程序等。 我们根据已有的实验电路板硬件连接图，编写程序，烧录并成功运行出结果，实现了对十字路口交通灯的模拟。关键字： 交通灯，单片机，自动控制一、总体设计方案1.设计要求 程序开始运行先南北段通行、东西段禁止30s，后东西段通行、南北 段禁止30s，依此循环。 系统可以增减通行时间，通过两个按键“时间-”和“时间+”在已设定的30s基础上实现减10s或加10s。 2. 设计目的 1) 了解交通灯管理的基本工作原理 2)熟悉STCT89C52的工作原理和应用编程 3)熟悉STC89C52并行接口的各种工作方式和应用 4)熟悉STC89C52计数器/定时器的工作方式 5)掌握多位LED显示以及数码管显示问题的解决3. 设计任务和内容 单片机采用用STC89C52芯片，使用发光二极管（红，黄，绿）代表各个路口的交通灯，用8段数码管对转换时间进行倒时（东西路口30秒，南北路口30秒，黄灯时间5秒）。 1) 使用protues软件绘制硬件电路图 2) 根据电路图编写实现设计内容的汇编程序 3) 软件仿真和实物调试 4.设计原理分析 1.1交通灯显示时序的理论分析与计算 一般情况下时间显示数码管显示30。此时南北段直行通行（绿灯）、东西段禁止（红灯）30s，南北段的数码管从30s开始倒计时，东西段方向数码管从25s开始倒计时，至最后5s时南北段绿灯变成黄灯闪烁，东西段依然禁止（红灯），两个方向数码管同时变成从5s倒计时。再后东西段直行通行（绿灯）、南北段禁止（红灯）30s，东西段的数码管从30s开始倒计时，南北段方向数码管从25s开始倒计时，至最后5s时东西段绿灯变成黄灯闪烁，南北段依然禁止（红灯），两个方向数码管同时变成从5s倒计时。再后变成东西段直行通行（绿灯）、南北段禁止（红灯）30s，这样循环下去。 1.2交通灯显示时间的理论分析与计算 倒计时显示利用定时器中断，设置TH0=TH1(65536-50000)/256，即每0.05秒中断一次。每到第20次中断即过了20*0.05秒1秒时，使时间的计数值减1，便实现了倒计时的功能。 状态灯显示中黄灯闪烁同样可以利用定时器中断。每到第10次中断即过了10*0.05秒0.5秒时，使黄灯标志位反置，即可让黄灯1秒闪烁一次。 1.3 更改交通灯时间原理与方法 P3.4和P3.5分别与按键通过共阴极连接，在单片机上电之前更改按键，上电后扫描P3口，根据P3口的状态确定红绿灯倒计时初始时间。上电之后更改时间，只能在下一个完整四个状态循环时实现。P3.4和P3.5的状态表：P3.4P3.5功能初始时间11正常时间30s01时间加10s40s10时间减10s20s2、 程序设计（时间更改和P1口亮灯部分） 1、时间更改程序设计 按键处理程序，89C52通过对P3口扫描，确定是否有键按下，再判断具体是那个键按下，根据键值跳转到按键处理程序。这里根据不同按键处理程序选择不同初始时间。 MAIN:MOV SP,#60H MOV A,P3 ;扫描P3口 ANL A, #00110000B；保留P3.4、P3.5口 CJNE A,#00110000B,TO_35；P3.4=1且P3.5=1？否则跳转到35s MOV 25H,#25； 设置南北通行时间初值25秒，存放到25单元 MOV 26H,#25； 设置东西通行时间初值25秒，存放到26单元 JMP NBLD TO_35:CJNE A,#00100000B,TO_15；P3.4=0且P3.5=1？否则跳转到15s MOV 25H,#35； 设置南北通行时间初值35秒，存放到25单元 MOV 26H,#35； 设置东西通行时间初值35秒，存放到26单元 JMP NBLD TO_15:CJNE A,#00010000B,EXIT1；P3.4=1且P3.5=0？否则跳转到退出 MOV 25H,#15 MOV 26H,#15 JMP NBLD EXIT1:RET ；退出 2、P1口亮灯程序设计 在本设计中，实际控制的灯只有6个，即：东西红灯，东西绿灯，东西黄灯，南北红灯，南北绿灯，南北黄灯。均是低电平有效。共有4种状态：东西红灯亮，南北绿灯亮（F9H）；东西红灯亮，南北黄灯亮（EDH）；东西绿灯亮，南北红灯亮（F6H）；东西黄灯亮，南北红灯亮（DEH）。2.1通过键盘扫描确定初始时间，放入25H单元。 NBLD: MOV R1,25H； 南北通行时间装入R1 2.2 状态0：南北绿灯亮，东西红灯亮 NBLD1: MOV P1,#0F9H； 实现状态0，点亮南北绿灯，东西红灯 MOV 20H,R1； 为南北方向显时做准备 MOV A,R1； ADD A,#5； 实现南北方向30秒计时 MOV 21H,A； 为东西方向显时做准备 LCALL NBLED LCALL NBLED； 显示南北方向时间 DJNZ R1,NBLD1； 判断25秒通行时间是否完，未完就重 新显示与延时，完了就转入下一状态 2.3 状态1：南北黄灯亮，东西红灯亮 NBHD: MOV R2,#5； 为黄灯闪烁时间记入初值 NBHD1: MOV P1,#0EDH； 实现状态1，点亮南北黄灯，东西红灯 MOV 22H,R2； 为显时做准备 LCALL HDLED； 调用黄灯显示程序，延时0.5秒 MOV P1,#0FDH； 熄灭黄灯 LCALL HDLED； 再次调用黄灯显时程序，以便凑足1秒 DJNZ R2,NBHD1； 判断5秒通行时间是否完，未完就重新显示、延时，完了就转入下一状态 2.4 状态2：南北红灯亮，东西绿灯亮 DXLD: MOV R3,26H； 东西通行时间装入R3 DXLD1: MOV P1,#0F6H； 实现状态2，点亮南北红灯，东西绿灯 MOV 24H,R3； 为显时做准备 MOV A,R3； ADD A,#5； MOV 23H,A； 为下一状态的显时做准备 LCALL DXLED； 显示南北方向时间 LCALL DXLED DJNZ R3,DXLD1； 判断25秒通行时间是否完，未完就重新显示、延时，完了，就转入下一状态 2.5 状态3：南北红灯亮，东西黄灯亮 DXHD: MOV R2,#5； 为黄灯闪烁时间记入初值 DXHD1: MOV 22H,R2 ； MOV P1,#0DEH； 实现状态3，点亮南北红灯，东西黄灯 LCALL HDLED； 调用黄灯显时程序 MOV P1,#0FEH； 熄灭东西黄灯 LCALL HDLED； 再次显时，凑足1秒 DJNZ R2,DXHD1； 判断是否显时达到5秒 AJMP MAIN； 转入主程序 2.6 黄灯闪烁程序 DXHD1：MOV P1,#0DEH； 点亮黄灯 LCALL HDLED； 调用黄灯显时程序 MOV P1,#0FEH； 熄灭黄灯 LCALL HDLED； 再次显时，凑足1秒 DJNZ R2,DXHD1； 判断是否显时达到5秒三、硬件设计 根据实验电路板电路图，使用protues作硬件图。四、实验仿真及调试 在使用实验电路板调试的过程中，上电之前按下P3.4口的按键，上电，南北绿灯亮，东西红灯亮，数码管显示南北35s，东西40s；按下P3.5口的按键，下一个完整循环时数码管显示南北15s，东西20s；不按键，下一个完整循环时数码管显示南北25s，东西30s。每次复位时都显示为南北25s，东西30s。 在调试过程中，只有根据调试结果才能发现程序的错误和改进之处，而且有时候软件仿真不一定有结果，只有硬件的现象是唯一的，所以必须根据硬件来处理。五、课程设计总结 本次课程设计在大家的共同努力下，从最初的无从下手到成功实现的这一过程中，我们在不断学习。一开始以为可以编写了程序再与硬件结合，后来发现实验室的试验箱与我们的接口不一样，于是知道应该根据硬件图来确定软件编写。我负责编写的修改时间和亮灯程序，让我对汇编程序中的分支程序、P1口功能等知识点有了更深刻的认识。这次课程设计中，我们还共同学习了如何用软件画硬件图、用软件仿真单片机以及烧录程序的方法等等。 但是本次课程设计还有很多不足的地方，以更改时间部分为例，目前只能实现每次完全循环前通过判断按键按下的状态来改变初始时间，如果要实现随时改变时间，需要更多改进。六、参考文献1 张毅刚.单片机原理及接口技术M.哈尔滨工业大学出版社，1990. 2 郝建国等.单片机在电子电路中的应用M.清华大学出版社，20063 楼然苗.单片机课程设计指导M.西安电子科技大学出版社，20094 柴钰.单片机控制交通灯J.常州轻工职业技术学报，20115 从宏涛.电子设计自动化M.西安电子科技大学出版社，2011七、附录附录1：程序清单ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0400H MAIN:MOV SP,#60H MOV A,P3 ANL A, #00110000B CJNE A,#00110000B,TO_35 MOV 25H,#25 MOV 26H,#25 JMP NBLD TO_35:CJNE A,#00100000B,TO_15 MOV 25H,#35 MOV 26H,#35 JMP NBLDTO_15:CJNE A,#00010000B,EXIT1 MOV 25H,#15 MOV 26H,#15 JMP NBLDEXIT1:RETNBLD: MOV R1,25HNBLD1: MOV P1,#0F9H MOV 20H,R1MOV A,R1 ADD A,#5MOV 21H,ALCALL NBLEDLCALL NBLEDDJNZ R1,NBLD1NBHD: MOV R2,#5NBHD1: MOV P1,#0EDH MOV 22H,R2 LCALL HDLED MOV P1,#0FDH LCALL HDLED DJNZ R2,NBHD1DXLD: MOV R3,26HDXLD1: MOV P1,#0F6H MOV 24H,R3 MOV A,R3 ADD A,#5 MOV 23H,A LCALL DXLED LCALL DXLED DJNZ R3,DXLD1DXHD: MOV R2,#5DXHD1: MOV 22H,R2 MOV P1,#0DEH LCALL HDLED MOV P1,#0DFH LCALL HDLED DJNZ R2,DXHD1 AJMP MAINDELAY: LCALL DELAY1 LCALL DELAY1 RETDELAY1: MOV R6,#50 DE6: MOV R0,#50 DE7: DJNZ R0,DE7 DJNZ R6,DE6 RET NBLED: MOV P0,#0 MOV R7,#25LED1: MOV A,20H MOV DPTR,#TAB MOV B,#10 DIV AB MOVC A,A+DPTR CLR P2.6 SETB P2.7 MOV P0,#0FEH CLR P2.7 SETB P2.6 MOV P0，A LCALL DELAY1 MOV A ,B MOVC A,A+DPTR CLR P2.6 SETB P2.7 MOV P0,#0FDH CLR P2.7 SETB P2.6 MOV P0，A LCALL DELAY1 MOV A,21H MOV DPTR,#TAB MOV B,#10 DIV AB MOVC A,A+DPTR CLR P2.6 SETB P2.7 MOV P0,#0FBH CLR P2.7 SETB P2.6 MOV P0，A LCALL DELAY1 MOV A,B MOVC A,A+DPTR CLR P2.6 SETB P2.7 MOV P0,#0F7H CLR P2.7 SETB P2.6 MOV P0，A LCALL DELAY1 DJNZ R7,LED1 RETHDLED: MOV P0,#0 MOV R7,#25LED2: MOV A,22H MOV DPTR,#TAB MOV B,#10 DIV AB MOVC A,A+DPTR CLR P2.6 SETB P2.7 MOV P0,#0FAH CLR P2.7 SETB P2.6 MOV P0，A LCALL DELAY1 MOV A,B MOVC A,A+D