单片机实训--交通灯.doc

桂林电子科技大学信息科技学院单片机交通灯实训报告学 号 0951100231 姓 名 贾小丹 指导教师：韩剑 易艺 李德明 2011 年 09 月 22 日交通灯控制系统一、 任务利用AT89S52单片机控制各个路口红绿灯及时间显示，设计一个交通灯控制系统。 二、 基本原理利用51单片机控制各个路口红绿灯及时间显示。模拟交通灯示意图：设计的重点：1、各个路口红绿灯亮灭的规则，暂不考虑左转方向；2、倒计时的实现，利用单片机的定时器进行计数得到秒信号；3、时间显示：东西南北四个方向的时间一致，当东西方向为60秒绿灯通行时间，同时南北方向为60秒红灯禁止时间，因此硬件连接时可考虑东西南北方向可采用同一接法；最后相当于2个数码管动态显示，具体见参考电路框图。4、按键设置（扩展要求）：设置键按一次，设置主干道通信时间（即次干道禁止时间），按第二次，设置主干道禁止时间（即次干道通信时间），按第三次，可作为紧急通信键。设置时间需要确定，可通过确定键实现，也可通过延时确定，如10秒。当然也可根据需要增加相应的按键。 参考电路框图2位一体共阴数码管12只发光二极管 （红、黄、绿） 单片机按键（设置、+、-、确定）三、性能指标要求1、各方向的红、绿色信号灯能按照设定规则运行；2、绿灯亮之前，黄灯闪烁5次；3、红灯和绿灯倒计时间能够正确显示；4、两干道的车辆不会会车冲突。5、可以扩展其他功能（如按键设置时间，按键模拟警车。四 方案论证一、 方案比较论证方案一：纯数字电路方式 用数电器件设计：时钟分频模块，交通灯亮灭控制模块，交通灯显示模块，倒计时计数模块，倒计时显示模块，实现交通灯的控制和显示功能。优点是不需要软件编程控制，缺点是硬件规模庞大且不能实现延时可调。方案二：FPGA/CPLD方式FPGA/CPLD除了完成交通灯控制、存储和显示功能外，还可进行人机交互，实现定时器延时可调。这种方案系统结构紧凑，但调试过程繁琐。方案三：单片机方式利用单片机控制相应并口，模拟交通灯显示，利用其并口P2口实现数码管显示。利用外部中断功能，完成交通灯主干次道通行时间任意可调。此方案占用硬件资源少、功能齐全、调试过程简单。本设计采用方案三。二、 原理图，交通灯原理图为下图所示：部分原理图分析：东西、南北方向的数码管对角线放置，发光二极管连一个1K的电阻，防止灯烧。这里的按键是实现复位清零的功能。这里的按键P3.4按一下，进入倒计时时间设置，P3.5是实现显示时间减一功能，P3.6实现显示时间加一功能，P3.7实现确认功能。交通灯五、 交通灯C语言程序为：#include /*-/【贾小丹 (AdvancyYP)制作】/-*/* 名称 ： 交通灯 单片机型号 ：51系列单片机 晶振 ： 12MHz*/*-/【贾小丹 (AdvancyYP)制作】/-*/*定义名称*/#define unint unsigned int#define unchar unsigned char /*定义管脚*/#define SMG_SEG P1 /定义数码管段选口为：P0#define SMG_BIT P2 /定义数码管位选口为：P2#define LIGHT P0 /定义红绿灯口为：P1#define KEY P3 /定义按键口为：P3sbit BEEP = P27; /定义蜂鸣器管脚为P3.7/*定义行为*/#define LIGHT_RED (LIGHT = 0xDE)/红灯亮起/#define LIGHT_YELLOW (LIGHT = 0xED)/黄灯亮起/#define LIGHT_GREEN (LIGHT = 0xF3)/绿灯亮起/#define LIGHT_OFF (LIGHT = 0xFF)/全部熄灭#define KEY1 0xEF/KEY1按下#define KEY2 0xDF/KEY2按下#define KEY3 0xBF/KEY3按下#define KEY4 0x7F/KEY4按下/*定义数码管编码*/数码管段码/（共阳）unchar code SMG_SEG_CODE=0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F;/数码管段码/数码管位码/（共阴）unchar code SMG_BIT_CODE=0xFD, 0xFE;/数码管位码/*定义时间变量*/unchar th, tl;/定时计数器初值变量unchar t_10ms, stop_time, run_time, set_stop_time, set_run_time;/时间变量/*定义模式、状态标识符*/unchar now_mode;/定义当前模式标识符/(注：0.系统运行模式 1.系统设置主干道通行时间 2.系统设置主干道禁止时间 3.系统设置主干道紧急通行)unchar stop_run;/定义：禁止通行标识符/(注：0.禁止 非0.通行)/*/ /函数声明/*/void _1ms();/1ms延时函数void _Nms(unsigned int N);/N*1ms延时函数void T0_INITIAL(void);/定时计数器T0初始化void SMG(unchar x_seg, unchar x_bit);/数码管函数void DISPLAY_TIME(unchar t);/显示时间函数void MODE(void);/模式函数/*/ /时间函数/*/void _1ms()/1ms延时函数unsigned char a,b,c;for(c=1;c0;c-)for(b=142;b0;b-)for(a=2;a0;a-);void _Nms(unsigned int N)/N*1ms延时函数while(N)_1ms();N-;/*/ /定时计数器T0初始化/*/void T0_INITIAL(void)EA=0;/总中断关闭ET0=0;/定时器0关闭TR0=0;/关闭TR0TMOD = 0x01;/设置定时器工作方式为16位定时器自动重装（方式1）th=(65536-10000)/256;/定时计数器初值计算（定时10ms）tl=(65536-10000)%256;/定时计数器初值计算（定时10ms）TH0=th;/定时器0附初始值（定时10ms）TL0=tl;/定时器0附初始值（定时10ms）stop_time = set_stop_time;/获取设定好的禁止时间run_time = set_run_time;/获取设定好的通行时间t_10ms=0;/初始化10ms定时计数变量TR0=1;/开启TR0ET0=1;/定时器0开启EA=1;/总中断开启/*/ /定时计数器T0中断/*/void T0_INTERRUPT(void) interrupt 1 using 1if(stop_run=0)/如果当前状态为：禁止t_10ms+;/10ms变量自增if(t_10ms=100)/如果定时计数到1st_10ms=0;/10ms定时计数变量清0stop_time-;/禁止时间自减if(stop_time=0)/禁止时间等于0时run_time = set_run_time;/获取设定好的通行时间stop_run = stop_run;/转换到通行状态if(stop_time0)/当禁止时间小于等于5秒并且大于0秒的时候if(t_10ms=50)/0.5秒外LIGHT_YELLOW;/黄灯亮elseLIGHT_RED;/红灯亮TH0=th;/定时器0附初始值（定时10ms）TL0=tl;/定时器0附初始值（定时10ms）elseif(stop_run!=0)/如果当前状态为：通行t_10ms+;/10ms变量自增if(t_10ms=100)/如果定时计数到1st_10ms=0;/10ms定时计数变量清0run_time-;/通行时间自减if(run_time=0)/通行时间等于0时stop_time = set_stop_time;/获取设定好的禁止时间stop_run = stop_run;/转换到禁止状态if(run_time0)/当通行时间小于等于5秒并且大于0秒的时候if(t_10ms=50)/0.5秒外LIGHT_YELLOW;/黄灯亮elseLIGHT_GREEN;/绿灯亮TH0=th;/定时器0附初始值（定时10ms）TL0=tl;/定时器0附初始值（定时10ms）/*/ /数码管函数/*/void SMG(unchar x_seg, unchar x_bit)SMG_SEG = SMG_SEG_CODEx_seg;/数码管段选SMG_BIT = SMG_BIT_CODEx_bit;/数码管位选/*/ /显示时间函数/*/void DISPLAY_TIME(unchar t)SMG(t/10), 1);/时间的十位_Nms(1);/1ms延时函数SMG(t%10), 0);/时间的个位_Nms(1);/1ms延时函数/*/ /模式函数/*/void MODE(void)if(now_mode=0)/0.系统运行模式while(now_mode=0)/0.系统运行模式if(stop_run=0)/当前状态：禁止DISPLAY_TIME(stop_time);/禁止时时间显示函数elseif(stop_run!=0)/当前状态：通行DISPLAY_TIME(run_time);/通行时时间显示函数if(KEY=KEY1)/如果按键1被按下_Nms(10);/10ms延时去抖if(KEY=KEY1)/如果按键1被按下now_mode+;/移动到下一模式if(now_mode=4)/如果增到模式4now_mode = 1;/回到模式1（注：只有模式 0、1、2、3 可选）while(KEY=KEY1);/等待按键1释放_Nms(10);/10ms延时去抖elseif(now_mode=1)/1.系统设置主干道通行时间ET0=0;/定时器0关闭LIGHT_GREEN;/绿灯亮起while(now_mode=1)/1.系统设置主干道通行时间DISPLAY_TIME(set_run_time);/显示设定的通行时间if(KEY!=0xFF)/有按键按下_Nms(10);/10ms延时函数if(KEY!=0xFF)/有按键按下switch(KEY)/获取键值case KEY1 : /如果按键1被按下now_mode+;/移动到下一模式if(now_mode=4)/如果增到模式4now_mode = 1;/回到模式1break;/退出case KEY2 : /如果按键2被按下if(set_run_time6)/如果通行时间大于6秒set_run_time-;/设置的通行时间减小break;/退出case KEY3 : /如果按键3被按下if(set_run_time6)/如果禁止时间大于6秒set_stop_time-;/设置的禁止时间减小break;/退出case KEY3 : /如果按键3被按下if(set_stop_time60)/如果禁止时间小于60秒set_stop_time+;/设置的通行时间增大break;/退出case KEY4 : /如果按键4被按下now_mode = 0;/确定键按下，回到模式 /0.系统运行模式T0_INITIAL();/定时计数器T0初始化break;/退出default : break;/其它while(KEY!=0xFF);/等待按键释放_Nms(10);/10ms延时函数elseif(now_mode=3)/3.系统设置主干道紧急通行ET0=0;/定时器0关闭LIGHT_GREEN;/绿灯亮起while(now_mode=3)/3.系统设置主干道紧急通行DISPLAY_TIME(0);/显示0if(KEY!=0xFF)/有按键按下_Nms(10);/10ms延时函数if(KEY!=0xFF)/有按键按下switch(KEY)/获取键值case KEY1 : /如果按键1被按下now_mode+;/移动到下一模式if(now_mode=4)/如果增到模式4now_mode = 1;/回到模式1break;/退出case KEY2 : /如果按键2被按下：主干道紧急通行LIGHT_GREEN;/绿灯亮起break;/退出case KEY3 : /如果按键3被按下：次干道紧急通行LIGHT_RED;/红灯亮起break;/退出case KEY4 : /如果按键4被按下now_mode = 0;/确定键按下，回到模式 /0.系统运行模式ET0=1;/定时器0开启break;/退出default : break;/其它while(KEY!=0xFF);/等待按键释放_Nms(10);/10ms延时函数/*/ /主函数/*/void main(void)set_stop_time = 60;/禁止时间：60sset_run_time = 60;/通行时间：60sstop_run = 0;/当前状态：禁止T0_INITIAL();/定时计数器T0初始化while(1)MODE();/模式函数六、 制作与调试过程1.状态灯显示测试由于在刚焊接好电路板的时候，没有下载程序，而且有虚焊的线路，所以，状态指示灯都没有亮。然后，我仔细的检查电路板，终于，接上电源以后，状态指示灯都可以亮。2数码管的测试测试数码管的时候，我将下好的程序下载到电路板上检测。由于，我焊的板子下载口有虚焊的地方。所以，导致下载不了。于是，我又重新检测板子，再次确认下载口焊接好了后，下载好程序，数码管显示正确。3整体电路测试在确认硬件和软件都正确的情况下，我把程序下载在板子里。检测题目的要求是否完成。首先，是红，黄，绿灯在主干道和次干道显示正确。然后，测试附加按键功能，都能够实现模块选择，主干道通行时间和次干道通行时间，紧急通行。所以，整体电路测试成功。七、实训心得体会 通过这几天的单片机实训，我觉得我的收获很大。说实话，我的单片机知识基础不好，因为，在之前的单片机理论课和实验课的学习中我没有认真学习，所以，没有打好基础。在实训的时候，我没有信心可以做好本次实训。但是，我依旧努力的去查资料，把单片机的实验认真复习，开始我的单片机实训。首先，是从原理图开始，我上网查了很多关于AT89S52单片机芯片的资料，包括管脚和功能。开始画原理图。基于对Protel 99软件的应用，所以，原理图很快就画好了，在拿给老师检查之后，我开始焊板。焊板是比较复杂的一个过程