51单片机综合实验交通灯设计报告

51 单片机综合实验交通灯设计报告 班 级 学 生 姓 名 学 号 指 导 教 师 一一 实验题目实验题目 交通灯控制系统设计 二 实验目的实验目的 1 学会用 8051 单片机开发简单的计算机控制系统 2 学会用汇编语言和 C 语言开发系统软件 3 学会 8051 单片机开发环境 wave 或 Keil uVision3 软件的使用 4 学会 Proteus 软件的使用方法 会用 Proteus 单片机系统进行仿真 5 学会 Protel 软件的使用方法 会用 Protel 绘制电气原理图和印制板图 6 熟悉七位数码管显示的使用方法 7 了解交通灯控制系统的基本组成 三 实验要求实验要求 交通灯处在十字路口上 它有红 黄 绿三种颜色的灯组成 红灯亮时道 路上的车辆停止运行 黄灯是一种过渡用的信号灯 当它亮时 表示道路上的 红绿色信号灯即将进行转换 下面拿东西南北四个方向来说明 当东西方向允 许行车 或者左转 的时候 南北方向就禁止行车 即此时东西方向的绿灯亮 红灯灭 而南北方向的绿灯灭红灯亮 反之当南北方向允许行车 或者左转 的时候 东西方向就禁止行车 即此时南北方向的绿灯亮红灯灭 而东西方向 的绿灯灭红灯亮 交通灯配置示意图如图 1 所示 同时当有特殊的情况发生时 能手动控制各个方向的信号灯 设计任务就是将这一电路用单片机来实现具体 的控制 图 1 十字路口交通灯配置示意 数 码 管 北 西 南 绿 直 行 数 码 管 北 黄 灯 缓 红 灯 停 绿 左 转 东 图 四四 设计内容与原理设计内容与原理 为了在后面的分析中便于说明 将南北方向允许直行命名为状态 1 南北 方向允许左转命名为状态 2 南北方向行车到东西方向行车的转换阶段命名为 状态 3 将东西方向允许直行命名为状态 4 东西方向允许左转命名为状态 5 东西方向行车到南北方向方向行车的转换阶段命名为状态 6 假定直行绿灯点亮的时间为 25s 左转绿灯点亮的时间为 20s 黄灯点亮的 时间为 5s 则对方红灯的点亮时间为 50 秒 黄灯每隔 500ms 亮一次 之后灭 500ms 亮灭一次叫作闪烁一次 一共闪烁 5 次 持续 5s 各个状态之间的变 换情况如下 状态 1 状态 2 状态 3 状态 4 状态 5 状态 6 状态 1 具体显示周期如下 25s20s5s50s 状态 1状态 2状态 3状态 4状态 5状态 6 南北路口 直行 绿灯亮 左转 绿灯亮 黄灯亮 缓行 红灯亮禁行 东西路口红灯亮禁行 直行左转黄灯亮 图 2 交通信号灯点亮时间图 设计电路中每个路口的控制信号灯应有四个 即绿灯两个 黄灯 红灯各 一个 同时需要七段数码管一个 因此 本电路的设计中应用到绿灯八个 黄 灯四个 红灯四个 七段数码管两个 东西方向相同 南北方向相同 为节省 空间可省略一对 五五 电路设计分析电路设计分析 根据前面的设计内容与原理分析 电路设计中应有控制模块 单片机电路 显示模块 十六个信号灯和两个七段数码管 本电路的设计 将发光二极管作 为 16 个信号灯的材料 电源将采用 5V 的直流电源 东西两个方向的绿灯是同 时亮的 为了简化电路可以让这两个灯接同一个引脚 同理 东西方向的黄灯 红灯也可以分别接同一个引脚 南北方向同上 这样我们可以用一个 8 位口控 制 16 盏信号灯 各信号灯均是共阴极接法 LED 负极均接地 正极通过保护电阻接单片机 P1 口 这样单片机引脚的输出一个高电平时 相应的信号灯就被点亮 七段数 码管经过 8 位排阻 RESPACK 8 连接 单片机中应包括复位电路和晶振电路 本设计中 采用上电复位形式 由 于本系统应用的机器周期为 l s 所以晶振选择为 12MHz 根据调试电容选择 30pF 绿灯亮绿灯亮缓行 50s25s20s5s 图 3 复位电路 图 4 晶振电路 六六 硬件原理图硬件原理图 七七 程序流程程序流程 本程序的程序流程图如图所示 设置闪烁次数 延时 500ms 南北左转绿灯亮 东西红灯亮 延时 25s 延时 20s 黄灯灭 南北直行绿灯亮 东西红灯亮 黄灯亮 延时 500ms 设置闪烁次数 黄灯亮 延时 500ms 东西左转绿灯亮 南北红灯亮 延时 25s 延时 20s 东西直行绿灯亮 南北红灯亮 开始 复位 黄灯灭 闪烁次数到 闪烁次数到 延时 500ms NNYY 八八 心得体会心得体会 这次系统实验历时一个月的时间 在这实验过程里我们巩固了从编程 软 件使用到调试的专业知识 逻辑思维和动手能力都得到了很大的提高 要解决的主要问题就是程序的设计和仿真 虽然初期在设计和布局 编程时 思路比较清晰 但是到了细节处 也出了不少问题 而且很难被检查出来 如 在定时器使用方面出了一些错误 但是最后经过不断努力 还是写出来正确的 代码 通过这次系统实验 对以前学过的知识进行了巩固 加深了理解 提高了应 用的能力 而且提高了我们的发现 分析 解决问题的能力 同时提高了对专 业的认识及兴趣 对于我们工科生来说 对以后就业很有帮助 附录附录 程序代码 程序代码 defineucharunsigned char defineuintunsigned int include 定义控制位 sbitEW LED2 P2 3 东西数码管个位 sbitEW LED1 P2 2 东西数码管十位 sbitSN LED2 P2 1 南北数码管个位 sbitSN LED1 P2 0 南北数码管十位 sbit SN Yellow P1 6 南北黄灯 sbit EW Yellow P1 2 东西黄灯 sbit EW Red P1 3 东西红灯 sbit SN Red P1 7 南北红灯 sbit Busy Btton P3 4 bit Flag SN Yellow 南北黄灯标志位 bit Flag EW Yellow 东西黄灯标志位 charTime EW 东西方向倒计时单元 charTime SN 南北方向倒计时单元 uchar EW 50 SN 25 EWL 20 SNL 20 程序初始化赋值 uchar EW1 50 SN1 25 EWL1 20 SNL1 20 用于存放修改值的变量 1 9 段选码 uchar code table 10 0 xc0 0 xf9 0 xa4 0 xb0 0 x99 0 x92 0 x82 0 xf8 0 x80 0 x90 uchar code S 8 0X28 0X48 0X18 0X48 0X82 0X84 0X81 0X84 交通信号 灯控制代码 延时子程序 voidDelay uchar a uchari i a while i 显示子函数 voidDisplay void char h l h Time EW 10 l Time EW 10 P0 table l EW LED2 1 Delay 200 EW LED2 0 P0 table h EW LED1 1 Delay 200 EW LED1 0 h Time SN 10 l Time SN 10 P0 table l SN LED2 1 Delay 200 SN LED2 0 P0 table h SN LED1 1 Delay 200 SN LED1 0 T0 中断服务程序 void timer0 void interrupt 1 using 1 static uchar count TH0 65536 50000 256 TL0 65536 50000 256 count if count 10 if Flag SN Yellow 1 南北黄灯标志位 SN Yellow SN Yellow if Flag EW Yellow 1 东西黄灯标志位 EW Yellow EW Yellow if count 20 Time EW Time SN if Flag SN Yellow 1 南北黄灯标志位 Time SN Time EW SN Yellow SN Yellow if Flag EW Yellow 1 东西黄灯标志位 Time EW Time SN EW Yellow EW Yellow count 0 voidmain void IT0 1 INT0 负跳变触发 TMOD 0 x01 定时器工作于方式 1 TH0 65536 50000 256 定时器赋初值 TL0 65536 50000 256 EA 1 开中断总允许 ET0 1 开定时中断 EX0 1 开外部 INTO 中断 TR0 1 启动定时 while 1 状态 1 Flag EW Yellow 0 EW 关黄灯显示信号 Time EW EW Time SN SN while Time SN 0 P1 S 0 SN 通行 EW 红灯 Display 状态 2 Flag SN Yellow 0 SN 关黄灯显示信号 Time SN SNL while Time SN 0 P1 S 2 SN 左拐绿灯亮 EW 红灯 Display 状态 3 P1 0 x00 while Time EW 0 Flag SN Yellow 1 SN 开黄灯信号位 EW Red 1 SN 黄灯亮 等待停止信号 EW 红灯 SN LED1 EW LED1 SN LED2 EW LED2 Display 赋值 EW EW1 SN SN1 EWL EWL1 SNL SNL1 状态 4 Flag SN Yellow 0 SN 关黄灯显示信号 Time EW SN Time SN EW while Time EW 0 P1 S 4 EW 通行 SN 红灯 Display 状态 5 Fl