智能交通灯控制系统的设计

唐山学院单片机原理课程设计题目智能交通灯控制系统的设计系部系班级姓名学号77889指导教师当端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，E此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2来自反向振荡器的输出引脚。33芯片74LS273介绍74LS273是8位数据/地址锁存器，如图22所示，它是一种带清除功能的8D触发器，下面介绍一下它的管脚图功能资料。1脚是复位CLR,低电平有效,当1脚是低电平时,输出脚2Q0、5Q1、6Q2、9Q3、12Q4、15Q5、16Q6、19Q7全部输出0,即全部复位当1脚为高电平时,11CLK脚是锁存控制端,并且是上升沿触发锁存,当11脚有一个上升沿,立即锁存输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的电平状态,并且立即呈现在在输出脚2Q0、5Q1、6Q2、9Q3、12Q4、15Q5、16Q6、19Q7上D03D14D27D38D413D514D617D718CLK11MR1Q02Q15Q26Q39Q412Q515Q616Q719U274LS273图3374LS273引脚图34单元电路设计341多位数码显示管图34多位数码管LED显示器由七段发光二极管组成，排列成8字形状，因此也称为七段LED显示器。为了显示数字或符号，要为LED显示器提供代码，即字形代码。其段发光二极管，再加上一个小数点位，共计8段，因此提供的字形代码的长度正好是一个字节。智能交通灯用到的数字09的共阳极字形代码如表35显示数值驱动代码（16进制）0123456789C0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H90H表35驱动代码表342时钟电路设计图36时钟电路MCS51单片机芯片内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。当使用内部振荡电路时，XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体和微调电容，如图所示，图中C2、C3大小一般为30PF。还加了复位/备用电源引脚的接线方法，任何单片机在工作之前都要进行复位，以便CPU以及其他功能部件都处于一个确定的初始化状态，并从这个状态开始工作，也就是程序开始执行之前，单片机做好准备工作。如何进行复位呢只能在单片机的RST引脚上保持两个机器周期（24个时钟周期）的高电平即可对单片机实现复位操作。当主电源VCC发生掉电或者是电压降低到电平规定值时，VPD上外接的备用电源自动启用，为单片机内部RAM提供电源，以保护片内RAM中的信息不丢失，使系统在恢复上电后能正常运行。343复位电路设计图37复位电路AT89C51的复位是由外部的复位电路实现的。复位电路通常采用上电复位和按钮复位两种方式。在此次设计中，我使用了上电复位方式。上电复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。35系统整体设计电路结合各部分设计电路，得到交通灯硬件线路如图38所示。图38硬件线路图36系统软件功能设计361LED显示程序362程序设计思路在这部分我使用了数码管动态显示方式来显示数据。所谓动态显示方式，就是在某一时刻，只让某一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选线处于关闭状态，同时，段码线上输出相应为要显示的字符的段码。这样，在同一时刻，LED中只有选通的那位显示出字符，而其他位则是熄灭的。如此循环下去，就可以使各位显示出将要显示的字符。设计思路如图39所示。图39LED显示流程图363交通灯程序及设计思路在这部分我设置南北方向通行，东西方向禁行为初始状态，持续时间为55S。接下来黄灯闪烁5S，然后南北方向禁行，东西方向通行，持续时间仍为55S，最后黄灯闪烁5S，回到初始状态。如此循环，程序流程图如图32所示。扫描十位输出十位数据扫描百位输出百位数据开始结束扫描个位输出个位数据Y结束开始南北绿灯亮东西红灯亮黄灯闪烁LED是否为0000000000000000LED是否为00南北红灯亮东西绿灯亮LED是否为0黄灯闪烁LED是否为00000000NYNYNYN图310交通灯程序流程图364紧急情况程序及设计思路当需要应对特殊情况时，在人为控制下，程序由中断入口地址切换到中断程序，根据实际情况的不同切换到不同的中断子程序，当紧急情况处理完，由人为控制返回原程序。程序流程图如图311所示。图311紧急情况程序流程图中断入口地址为中断入口地址（16进制）外部中断定时器T00003H000BH4PROTEUS与KEILC51的操作下面用KEILUVISION与PROTEUS仿真软件介绍智能交通灯的仿真与调试。41KEILC51单片机软件开发系统411系统的整体结构KEILC51工具包的整体结构中，其中UVISION与ISHEL1分别是C51FORWINDOWS和FORDOS的集成开发软件（IDE），可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编译器编译C或汇编判断是哪种中断进入相应中断程序保护断点恢复现场人为结束中断中断返回中断入口地址结束源文件。然后分别由C51及A51编译器编译生成目标文件（OBJ）。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件（ABS）。ABS文件由0H51转换成标准的HEX文件，以供调试器DSCOPE51和TSCOPE51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存储器如EPROM中。采用KEIL开发的89C51单片机应用程序步骤1在UVISION集成开发环境中创建新项目（PROJECT）,扩展文件名UV2并为该项目选定合适的单片机CPU器件（本设计采用ATMEL公司下的AT89C51）2用UVISION的文本编辑器编写源文件，可以是汇编文件（ASM），也可以使C语言文件（扩展名C），并将该文件添加到项目中去。一个项目文件可以包括多个文件，除了源程序文件外，还可以是库文件、头文件或文本说明文件。3通过UVISION2的相关选择项，配置编译环境、连接定位器以及DEBUG调试器的功能。4对项目中的源文件进行编译连接，生成绝对目标代码和可选的HEX文件，如果出现编译连接错误则返回到第2步，修改源文件中的错误后重构整个项目。5对没有语法错误的程序进行仿真调试，调试成功后将HEX文件写入到单片机应用系统的ROM中。41硬件电路图的接法操作1防止选择（删除）元器件2移动元器件3缩放视图4连接导线5仿真、调试42单片机系统PROTEUS设计与仿真过程PROTEUS强大的单片机系统设计与仿真功能，使它可成为单片机系统应用开发和改进手段之一。全部过程都是在计算机上通过PROTEUS来完成的。其过程一般也可分为三步1在ISIS平台上进行单片机系统电路设计、选择元器件、接插件、连接电路和电气检测等。简称PROTEUS电路设计。2在KEIL平台上进行单片机系统程序设计、编译、汇编编译、代码级调试，最后生成目标代码文件（HEX）。简称PROTEUS源程序设计和生成目标代码文件。3在ISIS平台上将目标代码文件加载到单片机系统中，并实现单片机系统的实时交互、协同仿真。它在相当程度上反映了实际单片机系统的运行情况。简称PROTEUS仿真。43仿真结果将在KEIL平台上生成目标代码文件（HEX）加载到单片机系统中，点击运行按钮，运行结果显示如图41所示。XTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0/AD039182/7P03AD364/554P06/AD372P101223P1344556P16778P30/RXD101T2/IN2P3134/T04P37/RD176W65527/A1528P20/A81192/3P23A44/1256P67UAT89C51D031427D3841354D67718CLKMR1Q02152639Q4125566719U274LS273R1682R34685R768RR930R103130R1230R130R1430R1530R1630RU3OR23451U4A082R176886R19R2068R2168C12UX1CRYSTALC23PFC3PF图41硬件仿真图开始运行后，南北方向通行，东西方向禁行，同时数码管从55显示，每隔一秒数码管减一，当减到0时，四路的黄灯开始闪烁，数码管同时从5开始减一，减到0时，南北方向禁行，东西方向通行，同时数码管从55显示，每隔一秒数码管减一，当减到0时，四路的黄灯开始闪烁，数码管同时从5开始减一，减到0时，返回初始状态，再没有外部中断的情况下如此循环下去。XTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0/AD039182/7P03AD364/554P06/AD372P101223P1344556P16778P30/RXD101T2/IN2P3134/T04P37/RD176W65527/A1528P20/A81192/3P23A44/1256P67UAT89C51D031427D3841354D67718CLKMR1Q02152639Q4125566719U274LS273R1682R34685R768RR930R103130R1230R130R1430R1530R1630RU3OR23451U4A082R176886R19R2068R2168C12UX1CRYSTALC23PFC3PF图42四个方向禁行硬件仿真图K1为外部中断按钮，当按下K1时，数码管不再显示数，黄灯闪烁五秒后，四路灯都为红色。当按下复位开关后，返回到初始状态。XTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0/AD039182/7P03AD364/554P06/AD372P101223P1344556P16778P30/RXD101T2/IN2P3134/T04P37/RD176W65527/A1528P20/A81192/3P23A44/1256P67UAT89C51D031427D3841354D67718CLKMR1Q02152639Q4125566719U274LS273R1682R34685R768RR930R103130R1230R130R1430R1530R1630RU3OR23451U4A082R176886R19R2068R2168C12UX1CRYSTALC23PFC3PF图43南北通行东西禁行硬件仿真图K2为外部中断按钮，当按下K2时，数码管不再显示数，黄灯闪烁五秒后，南北方向保持通行，东西方向保持禁行。当按下复位开关后，返回到初始状态。XTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0/AD039182/7P03A364/D554P06/A372P101223P1344556P16778P30/RXD101T2/IN2P3134/T04P37/RD176W65527/A1528P20/A81192/3P23A44/1256P67UAT89C51D03142738D4135467718CLKMR1Q02152639Q4125566719U274LS273R16823R468576R8R930R103130R1230R130R1430R1530R1630RU3OR23451U4A082R176886R19R2068R2168C12UX1CRYSTALC23PFC3PF图44南北禁行东西通行硬件仿真图K3为外部中断按钮，当按下K3时，数码管不再显示数，黄灯闪烁五秒后南北方向保持禁行，东西方向保持通行。当按下复位开关后，返回到初始状态。XTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0/AD039182/7P03A364/D554P06/A372P101223P1344556P16778P30/RXD101T2/IN2P3134/T04P37/RD176W65527/A1528P20/A81192/3P23A44/1256P67UAT89C51D03142738D4135467718CLKMR1Q02152639Q4125566719U274LS273R16823R468576R8R930R103130R1230R130R1430R1530R1630RU3OR23451U4A082R176886R19R2068R2168C12UX1CRYSTALC23PFC3PF图45延长四个方向通行时间的硬件仿真图K4为外部中断按钮，当按下K4时，南北东西方向的通行时间均延长至120S。当按下复位开关后，返回到初始状态。5总结纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。这句话说的一点也没错，通过二周的单片机原理的课程设计，使我受益匪浅同样使我认识到理论与实践是紧密结合的。让我可以把书本上的知识得以运用，锻炼了全面思考问题的能力和实践能力，我想这对我以后的学习和工作会有很大的帮助。这次实习让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。让我把以前学习到的知识得到巩固和进一步的提高认识，对已有知识有了更进一步的理解和认识。通过这次课程设计我感觉到要想做成功，必须花时间多做准备，查阅大量资料，每个过程都很繁琐，都要认真地分析每一步每一个模块要实现大的功能，然后分步进行编写调试，最后整合成在一起。这次完成了对单片机的整体设计，更加了解到单片机的各项功能和需要注意的问题，加深了对单片机的了解。由于自身能力有限，在课程设计中碰到了很多的问题，我通过查阅相关书籍、资料以及和周围同学交流这些问题才得以解决。通过这次课程设计，我也发现了自身的很多不足之处，在以后的学习中，我会不断的完善自我。这次实习虽然时间不长但是我学到了很多东西，让我明白了无论做任何事情首先态度要端正，拥有一个好的态度就有一个好的开始。在实习的过程中我也懂得耐心和细心的重要性，理论与实践结合的意义。最后，感谢老师的指导和帮助。参考文献1彭为等。单片机典型系统设计实例精讲M北京电子工业出版社，20062张毅刚等。单片机原理与应用设计M北京电子工业出版社，20083王义军单片机原理及应用习题与实验指导书M北京中国电力出版社,20064刘乐善微型计算机接口技术及应用M武汉华中科技大学出版社,20005陈明荧8051单片机课程设计实训教材M北京清华大学出版社,20046杨莉基于单片机控制的步进电机转速控制系统J南昌工程学院学报,2005附录ORG0000HLJMPMAINORG0003HLJMPDIP0ORG000BHLJMPTT0MAINMOVR4,20MOV40H,00HMOV44H,00HMOV45H,00HMOV46H,00HMOV47H,00HMOVR0,46HCJNER0,01H,XXMOV41H,04HMOV42H,08HMOV43H,08HXXMOV41H,04HMOV42H,04HMOV43H,09HMOVTH0,3CHMOVTL0,0B0HMOVTMOD,01HSETBET0SETBEX0SETBIT0SETBEASETBTR0MOVP1,00HSETBP13/SETBP17PLYMOVR0,45HCJNER0,01H,YYCLRP11CLRP12CLRP10AJMPPLYYYCLRP11CLRP12SETBP10MOVDPTR,TABMOVA,41HMOVCA,ADPTRMOVDPTR,7FFFHMOVXDPTR,ALCALLDEL2MSCLRP10SETBP11CLRP12MOVDPTR,TABMOVA,42HMOVCA,ADPTRMOVDPTR,7FFFHMOVXDPTR,ALCALLDEL2MSCLRP10CLRP11SETBP12MOVDPTR,TABMOVA,43HMOVCA,ADPTRMOVDPTR,7FFFHMOVXDPTR,ALCALLDEL2MSAJMPPLYTT0CLREAPUSHACCSETBEAMOVTL0,0B0HMOVTH0,3CHDJNZR4,RET1MOVR4,20MOVR0,43HCJNER0,09H,L0MOVR0,42HCJNER0,09H,L0MOVR0,41HCJNER0,09H,L0MOVR0,40HCJNER0,00H,L1LCALLS0INC40HLJMPL0L1MOVR0,40HCJNER0,01H,L2LCALLS1INC40HLJMPL0L2MOVR0,40HCJNER0,02H,L3LCALLS0INC40HLJMPL0L3LCALLS2MOV40H,00HL0INC41HMOVR0,44HCJNER0,01H,L4CPLP15L4MOVR0,41HCJNER0,0AH,RET1MOV41H,00HINC42HMOVR0,42HCJNER0,0AH,RET1MOV42H,00HINC43HMOVR0,43HCJNER0,0AH,RET1MOV43H,0AHRET1CLREAPOPACCSETBEARETIDIP0CLREAPUSHPSWPUSHACCSETBEALCALLDEL2MSMOVP2,0FFHMOVA,P2ORLA,0F0HCJNEA,0FFH,TESTDIP1CLREAPOPACCPOPPSWSETBEARETITESTJNBACC0,KEY4JNBACC1,KEY1JNBACC2,KEY2JNBACC3,KEY3LJMPDIP1KEY1ANLP1,0F8HCLRTR0MOVP1,00HLCAL