交通灯的设计

1 交通灯的设计交通灯的设计 摘摘 要要 本系统由单片机 LCD 显示 交通灯演示系统三个部分组成 采用 AT89S51 芯片设计一个十字路口交通灯 系统实现了通行及等待 基本的交通灯的功能 在人行道上的自行车与行人会在绿灯时会呈现 动态 本设计中的交通灯控制系统在原有红绿灯的基础上加入自行车 道及人行道指示 该设计比传统交通灯更加人性化方便了行人在十字 路口的通行 关键词 关键词 交通灯 单片机 LCD Abstract This system by the lcd display monolithic integrated circuits and the traffic lights demonstrates the system of three parts the chip design at89s51 at the traffic lights the system for access to and wait for the traffic lights on the pavement of the bike and pedestrians in the green light to be a dynamic The design of traffic control system in the light on the basis of the lanes and the sidewalk the design better than traditional traffic lights more humanized facilitate pedestrians at the intersection Key words Traffic lights Monolithic integrated circuits LCD 1 系统的硬件配置 1 1 单片机简介 单片微型计算机简称单片机 是典型的嵌入式微控制器 Microcontroller Unit 常用英文字母的缩写 MCU 表示单片机 它最 早是被用在工业控制领域 单片机由芯片内仅有 CPU 的专用处理器发展而 来 最早的设计理念是通过将大量外围设备和 CPU 集成在一个芯片中 使 计算机系统更小 更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中 INTEL 的 Z80 是最早按照这种思想设计出的处理器 从此以后 单片机和 专用处理器的发展便分道扬镳 2 单片微型计算机是微型计算机的一个重要分支 也是一种非常活跃和 颇具有生命力的机种 单片微型计算机简称单片机 特别适用于工业控制 领域 因此又称为微控器 1971 年微处理器研制成功不久 就出现了单片微型计算机即单片机 但最早的单片机是 1 位的 处理能力有限 图图 1 1 单片机芯片示意图 1 2 设计方案及硬件介绍 1 2 1 设计原理 本设计使用的是单片机作为核心的控制元件 使得电路的可靠性比较 高 功能也比较强大 而且可以随时更新系统 根据道路情况适时调整交 通灯的状态 全面有效地利用交通灯指示交通情况 该设计是以单片机 AT89S51 为核心完成的 在硬件电路中采用 P10 P17 口控制交通指示灯 采用 P30 P35 口作为 128 64LCD 数码管的驱动接口 可显示各个方向的自行车和人行道的即时状态 芯片选用 AT89C51 单片机 电路由下列部分组成 交通灯演示电路 LCD 显示电路 此交通灯系统位于一个十字路口 此路口为东南西北走向 南北方向 为主干道 东西方向为支干道 各干道有一组红 绿二色的指示灯 指挥 3 车辆和行人安全通行 红灯亮禁止通行 绿灯亮允许通行 此交通灯系统工作过程分为 2 个状态 状态 1 南北方向绿灯亮 东西 方向红灯亮 南北方向自行车与小人指示呈现运动状态 东西方向自行车 和小人呈现停止状态 状态 2 南北方向红灯亮 东西方向绿灯亮 南北方 向自行车与小人指示呈现停止状态 东西方向自行车和小人呈现运动状态 功能 双色 LED 模拟交通灯信号 并用 LCD 显示直行车与小人状态 接线 对应连接液晶显示模块的RS R W E PSB RST 到 CPU 模 块的P3 0 P3 1 P3 2 P3 3 P3 5 CPU模块JD8连接到双色LED的JD3B 1 2 2 接线原理图 图 2 交通灯随机控制原理图 4 图 3 液晶显示电路 1 2 3 单片机 AT89S51 介绍 AT89S51 是 MCS 51 系列单片机的典型产品 我们就这一代表性的机型 进行系统的讲解 89S51 单片机包含中央处理器 程序存储器 ROM 数据 存储器 RAM 定时 计数器 并行接口 串行接口和中断系统等几大单元 及数据总线 地址总线和控制总线等三大总线 现在我们分别加以说明 图 4 单片机内部结构示意图 1 中央处理器 中央处理器 CPU 是整个单片机的核心部件 是 8 位数据宽度的处理 器 能处理 8 位二进制数据或代码 CPU 负责控制 指挥和调度整个单元 系统协调的工作 完成运算和控制输入输出功能等操作 2 数据存储器 RAM AT89S51 内部有 128 个 8 位用户数据存储单元和 128 个专用寄存器单 元 它们是统一编址的 专用寄存器只能用于存放控制指令数据 用户只 能访问 而不能用于存放用户数据 所以 用户能使用的 RAM 只有 128 个 可存放读写的数据 运算的中间结果或用户定义的字型表 3 程序存储器 ROM AT89S51 共有 4KB 掩膜 ROM 最大可扩展 64K 字节 用于存放用户程 序 原始数据或表格 4 定时 计数器 AT89S51 有两个 16 位的可编程定时 计数器 以实现定时或计数产生 5 中断用于控制程序转向 5 并行输入输出 I O 口 AT89S51 共有 4 组 8 位 I O 口 P0 P1 P2 或 P3 用于对外部数据 的传输 6 中断系统 AT89S51 具备较完善的中断功能 有两个外中断 两个定时 计数器中 断和一个串行中断 可满足不同的控制要求 并具有 2 级的优先级别选择 本设计使用的是单片机作为核心的控制元件 使得电路的可靠性比较高 功能也比较强大 而且可以随时更新系统 根据道路情况适时调整交通灯 的状态 全面有效地利用交通灯指示交通情况 1 2 41 2 4 AT89S51AT89S51 单片机的引脚单片机的引脚 AT89S51 单片机内部总线是单总线结构 即数据总线和地址总线是公 用的 AT89S51 有 40 条引脚 与其他 51 系列单片机引脚是兼容的 这 40 条引脚可分为 I O 接口线 电源线 控制线 外接晶体线 4 部分 89S51 单片机为双列直插式封装结构 如下图所示 图 5 AT89S51 引脚分配图 AT89S51 单机的电源线有以下两种 6 1 VCC 5V 电源线 电源线 2 GND 接地线 AT89S51 单片机的外接晶体引脚有以下两种 1 XTAL1 片内振荡器反相放大器的输入端和内部时钟工作的输入 端 采用内部振荡器时 它接外部石英晶体和微调电容的一个引脚 2 XTAL2 片内振荡器反相放大器的输出端 接外部石英晶体和微 调电容的另一端 采用外部振荡器时 该引脚悬空 外接晶体引脚 控制线 AT89S51 单片机的控制线有以下几种 1 RST 复位输入端 高电平有效 2 ALE PROG 地址锁存允许 编程线 3 PSEN 外部程序存储器的读选通线 4 EA Vpp 片外 ROM 允许访问端 编程电源端 2 系统软件设计 2 1 LCD 显示程序 东西红南北绿时显示图形 1 到 3 LGS1 MOVP1 12h RED LIGHT MOV DPTR TAB1 显示图形 1 LCALLPHO DISP LCALLDELAY MOV DPTR TAB2 显示图形 2 13 图形个数待定 LCALLPHO DISP LCALLDELAY MOV DPTR TAB3 显示图形 3 13 图形个数待定 LCALLPHO DISP LCALLDELAY DJNZR4 LGS1 LCALLDELAY3 LCALL DELAY3 循环次数待定 MOVR4 6 7 东西绿南北红时显示图片 4 到 6 lop MOVP1 21H GREEN LIGHT MOV DPTR TAB4 显示图形 4 13 图形个数待定 LCALLPHO DISP LCALLDELAY 40MS 延时 待定需要 10MS DELAY3 时间过长 NEED THE OTHER DELAY MOV DPTR TAB5 显示图形 523 LCALLPHO DISP LCALLDELAY MOV DPTR TAB6 显示图形 612 LCALLPHO DISP LCALLDELAY DJNZR4 lop LJMPl 循环 RET 2 2 主程序 RS EQUP3 0 接收信号 STD EQUP3 1 读写指令 SCLK EQUP3 2 时钟信号 PSB EQUP3 3 行列选 RST EQUP3 5 复位 RS STU EQU20H 0 LCD X EQU30H LCD Y EQU31H COUNT EQU34H COUNT1 EQU35H COUNT2 EQU36H COUNT3 EQU37H LCD DATA EQU 38H 8 LCD DATA1 EQU 39H LCD DATA2 EQU 3AH DA INEQU 3BH WR COUNT1 EQU 3CH WR COUNT2 EQU 3DH ORG 0000H LJMP START ORG 0100H LJMPLGS1 ORG0200H START MOVSP 5FH SETBRST CLRPSB LGS0 MOVA 34H 34H 扩充指令操作 LCALLSEND I 写指令子程序 扩充指令操作 MOVA 30H 30H 基本指令操作 LCALLSEND I 写指令子程序 基本指令操作 MOVA 01H 清除显示 l MOVR4 6 LGS1 MOVP1 12h RED LIGHT MOV DPTR TAB1 显示图形 1 LCALLPHO DISP LCALLDELAY MOV DPTR TAB2 显示图形 213 图形个数待定 LCALLPHO DISP LCALLDELAY MOV DPTR TAB3 显示图形 3 13 图形个数待定 9 LCALLPHO DISP LCALLDELAY DJNZR4 LGS1 LCALLDELAY3 LCALL DELAY3 循环次数待定 MOVR4 6 lop MOVP1 21H GREEN LIGHT MOV DPTR TAB4 显示图形 4 13 图形个数待定 LCALLPHO DISP LCALLDELAY 40MS 延时 待定需要 10MSDELAY3 时 间过长 NEED THE OTHER DELAY MOV DPTR TAB5 显示图形 523 LCALLPHO DISP LCALLDELAY MOV DPTR TAB6 显示图形 612 LCALLPHO DISP LCALLDELAY DJNZR4 lop LJMPl 循环 RET PHO DISP MOV COUNT3 02H 全屏显示图形子程序 MOV LCD X 80H PHO DISP1 MOV LCD Y 80H MOV COUNT2 20H PHO DISP2 MOV COUNT1 10H LCALLWR ZB PHO DISP3 CLR A 10 MOVCA A DPTR LCALLSEND D INC DPTR DJNZCOUNT1 PHO DISP3 INC LCD Y DJNZCOUNT2 PHO DISP2 MOV LCD X 88H DJNZCOUNT3 PHO DISP1 MOVA 36H LCALLSEND I 调用 count2 的数值 MOV A 30H LCALLSEND I X 轴坐标数值 RET CLRRAM MOV LCD DATA1 00H GDRAM 写 0 子程序 MOV LCD DATA2 00H RET WR ZB MOV A 34H LCALLSEND I 调用 count 的数值 MOV A LCD Y LCALLSEND I 输出 Y 轴值 MOV A LCD X LCALLSEND I 输出 X 轴值 MOV A 30H LCALLSEND I X 轴坐标数值 RET SEND D SETBRS STU 写数据子程序 MOV DA IN A 11 LCALLSERIAL WR RET SEND I CLR RS STU 写指令子程序 MOV DA IN A LCALLSERIAL WR RET DA IN 数据或指令 RS STU 数据指令选择 WR COUNT1 计数器 1 WR COUNT2 计数器 2 SERIAL WR PUSHACC MOV A DA IN SETBRS MOV WR COUNT1 05H SETBSTD 1 SERIAL WR1 CLR SCLK SETBSCLK DJNZWR COUNT1 SERIAL WR1 CLRSTD RW CLR SCLK SETBSCLK JNB RS STU CLR RS SETBSTD 写数据 SJMPSETB RS CLR RS CLR STD 写指令 SETB RS CLR SCLK SETB SCLK CLR STD 0 12 CLR SCLK SETBSCLK MOVWR COUNT1 02H SERIAL WR2 MOV WR COUNT2 04H SERIAL WR21 RLCA MOV STD C CLR SCLK SETBSCLK DJNZWR COUNT2 SERIAL WR21 MOV WR COUNT2 04H CLR STD 0 SERIAL WR22 CLRSCLK SETBSCLK DJNZWR COUNT2 SERIAL WR22 DJNZWR COUNT1 SERIAL WR2 CLR SCLK CLR RS LCALLDELAY2 POP ACC RET DELAY SETB