基于51单片机简单交通灯控制

项目设计报告项目名称简易交通灯控制系统的设计课程名称单片机应用工程技术训练学院机电学院专业机械工程及自动化学号2010090301304/22/37姓名张梦迪张博文崔剑锋成绩2013年06月04日1、设计任务与要求11设计任务设计基于51单片机的交通灯控制系统。12设计要求基本功能（1）设计程序能够控制红灯、黄灯和绿灯的切换。假设十字路口为东西南北走向，南北方向为主干道，东西方向为辅干道，主干道通行时间长于辅干道。要求按表1实现过程控制。交通灯控制顺序要求如表1所示表1交通灯控制顺序要求过程顺序红绿灯状态时间1东西红灯，南北红灯10秒2南北绿灯，东西红灯40秒3南北绿灯闪烁3次，东西红灯闪烁间隔1秒4南北黄灯，东西红灯4秒5南北红灯，东西绿灯30秒6南北红灯，东西绿灯闪烁3次闪烁间隔1秒7南北红灯，东西黄灯4秒8转过程2，循环执行（2）应用两位动态显示的LED显示器倒计时显示通行时间，总时间应包含绿灯闪烁和黄灯亮的时间。（3）当绿灯闪烁和黄灯亮时，蜂鸣器发声提示。扩展功能处理紧急状况，由按键引发外部中断进入紧急状况。在紧急状况下东西、南北均为红灯，15秒钟后恢复进入紧急状况之前的正常运行状态。13材料清单本设计中所需的材料如表2所示表2材料清单序号数量直流电机的控制规格2、整体方案设计单片机设计交通灯控制系统，可用单片机直接控制信号灯的状态变化，基本上可以指挥交通的具体通行，当然，接入LED数码管就可以显示倒计时以提醒行使者，更具人性化。本系统在此基础上，加入了紧急情况处理与时间调整功能。单片机最小系统外围接口电路LED数码管显示红黄绿信号灯按键控制电路图1系统的总体框图3、硬件设计31交通灯模组本系统中使用的所使用的交通灯系统为凌阳科技股份有限公司生产的交通灯模组V30。本系统为一套交通灯系统包括一块驱动电路板（交通灯模组V30_驱动板）和四块LED板（交通灯模组V30_LED板）。1）LED板中每个方向提供四组交通LED灯（包括左转、直行、右转、人行道四组），每组交通灯包括红、黄、绿三个灯，可以实现交通的通行控制；2）LED板中每个方向提供两个数码管，可以实现100以内的倒计时。本系统包含一块驱动板和四块LED板，驱动板框图如图21其中11交通灯模拟模块24独立式按键J1、J2、J3、J4为LED板的插接口，使用时可以直接把四块LED板插接在驱动板上；J5、J6、J7是单片机的接口，使用时可以直接用3根10PIN排线与单片机连接；驱动电路模块用来驱动LED灯和数码管。驱动板结构框图如图2所示，交通灯模组电路图及单片机的接口电路如图3所示。图2交通灯模组V30_驱动板结构框图32按键设计本设计中要求用按键实现紧急状态触发与解除，所以使用独立式按键实现。按键部分电路图如图4所示。图4按键部分电路图33功率驱动电路对单片机发出的脉冲信号进行放大，来支持交通灯模组的运转。功率驱动电路如图5所示。图5驱动电路图34交通灯模组电路使用交通灯模组来实现简易交通灯的控制。交通灯模组电路如图6所示。图6交通灯模组电路35蜂鸣器部分在东西和南北向绿灯闪烁和黄灯亮时，蜂鸣器响以提醒行人。蜂鸣器部分电路图如图7所示。图7蜂鸣器电路图4、软件设计41程序主体设计流程本设计的主体思路是采用顺序控制，每个状态设置相应的标志位，分别写出每个状态LED灯和数码管显示的情况，当定时中断来临后，判断是否改变状态；若进入下一个状态，则改变相对应的变量，反之则循环执行显示子程序。42主程序设计主程序中主要是进行系统的初始化，设置系统相应的标志位，判断是否中断，并且调用相应的子程序。主程序流程图如图8所示。开始程序初始化是否为标志位1是否为标志位2是否为标志位3是否为标志位4是否为标志位5是否为标志位6是否为标志位7返回启动标志位1启动标志位2启动标志位3启动标志位4启动标志位5启动标志位6启动标志位7YNYYYYYYNNNNNN图8主程序流程图43定时器子程序设计定时器可以使用查双字表，也可以通过设定一个基本定时时间再循环来实现。在本次设计中，使用第二种定时方案比较简单；再根据定时器四种工作方式以及本次设计的要求，所以使用定时器0，工作方式TMOD1，根据所需定时时间的分析，设定定时器的基本定时时间为T50MS，计算计数初值X2165010312106/12631633CB0H，即定时器初值为TH13CHTL10B0H定时器子程序流程图如图10所示进入判断1S时间是否到判断处于哪种状态执行相应状态倒计时修改变量NY图10定时器部分流程图44显示子程序设计显示子程序中，实现LED灯的亮灭以及数码管的倒计时显示，数码管的显示采用动态显示。显示子程序流程图如图9所示。进入取南北向显示数字取显示数字个位，查表并送显取十位，查表并送显取东西向显示数字取个位，查表并送显取十位，查表并送显判断处于哪种状态显示相应状态的LED灯返回图9显示子程序流程图5、系统调试及结果51列出调试内容、调试方法以及具体步骤调试内容及具体操作控制方法如下当程序开始执行时，各个路口的灯及显示器显示按照表3所示进行变化。其中数码管显示使用倒计时表3交通灯控制顺序具体调试方法为断点调试方法，单步执行。52说明调试中出现的问题及解决方法1在实现灯闪烁的时候，一开始不知道如何实现，后来经过讨论，决定用查表方式来实现灯闪烁。2数码管显示的数字一开始变化太慢，为了节省时间，后来将基本定时时间缩短了一倍，数字变化就变快了，节省了时间。6、设计总结这次的设计是做一个交通灯，题目虽然很简单，但是我们也遇到了不少困难，在编程仿真的时候，很多时候都达不到我们想要的效果，我们就三个人一起讨论，一遍一遍的修改程序，最终实现了我们想要的结果。布线是很关键的一步，怎样布线才能使电路看起来不乱，电路看起来美观非常重要，我们一起讨论，一起尝试，终于达到了比较满意的效果。程序的设计业是非常重要的，从开始的不太理解，通过不断地尝试，最后终于达到了比较满意的结果，达到了本次设计的基本要求。在这次的设计过程中，我们三人相互配合，相互磨合，都有了默契，为以后的设计做了很好的铺垫。过程顺序红绿灯状态时间1东西红灯，南北红灯10秒2南北绿灯，东西红灯40秒3南北绿灯闪烁3次，东西红灯闪烁间隔1秒4南北黄灯，东西红灯4秒5南北红灯，东西绿灯30秒6南北红灯，东西绿灯闪烁3次闪烁间隔1秒7南北红灯，东西黄灯4秒8转过程2，循环执行7、参考资料1参考教材一单片机接口技术实训指导书作者北京联合大学机电学院2参考教材二微机原理与接口技术实验指导书2009作者北京联合大学机电学院3参考教材三单片机应用技术，科学出版社作者赵林惠8、附件81系统电路原理图；见附录I82程序清单及注释。见附录II组员签字、附录I系统电路原理图附录II程序清单及注释BZ1BIT40HBZ2BIT41HBZ3BIT42HBZ4BIT43HBZ5BIT44HBZ6BIT45HBZ7BIT46HBZ8BIT47H系统初始化ORG0000HAJMPMAINORG0003HAJMPINT_0ORG000BHAJMPT_0ORG0050HMAINMOVTMOD,01H使用定时器T0状态1MOVTH0,3CH定时50MSMOVTL0,0B0HSETBEASETBIT0使用外部中断0SETBEX0SETBET0SETBBZ1MOVP0,00H对输出口清零MOVP1,00HMOVP2,00HSETBP30MOVR1,10对运行中间值设置初值MOVR2,10MOVR4,10MOVR5,10MOVR6,15SETBTR0打开定时器T0，开始计时/计时和红绿灯显示DISPLAYACALLLOOPSJMPDISPLAYLOOPMOVA,R4南北向计时显示MOVDPTR,TAB_1MOVCA,ADPTRMOVR3,AANLA,0FHMOVDPTR,TAB_2MOVCA,ADPTRMOVP0,AMOVP2,22HACALLDELAYMOVP2,00HMOVP0,00HMOVA,R3SWAPAANLA,0FHMOVDPTR,TAB_2MOVCA,ADPTRMOVP0,AMOVP2,11HACALLDELAYMOVP2,00HMOVP0,00HMOVA,R5东西向计时显示MOVDPTR,TAB_1MOVCA,ADPTRMOVR6,AANLA,0FHMOVDPTR,TAB_2MOVCA,ADPTRMOVP0,AMOVP2,88HACALLDELAYMOVP2,00HMOVP0,00HMOVA,R6SWAPAANLA,0FHMOVDPTR,TAB_2MOVCA,ADPTRMOVP0,AMOVP2,44HACALLDELAYMOVP2,00HMOVP0,00HD1JNBBZ1,D2东西红灯，南北绿灯MOVP0,08HMOVP1,11HACALLDELAYMOVP1,00HMOVP0,08HMOVP1,44HACALLDELAYMOVP0,00HMOVP1,00HAJMPD8D2JNBBZ2,D3南北绿灯，东西红灯SETBP30MOVP0,20HMOVP1,11HACALLDELAYMOVP1,00HMOVP0,08HMOVP1,44HACALLDELAYMOVP0,00HMOVP1,00HAJMPD8D3JNBBZ3,D4南北绿灯闪烁三次，东西红灯,蜂鸣器响CLRP30MOVA,R4MOVDPTR,TAB_3MOVCA,ADPTRMOVP0,AMOVP1,11HACALLDELAYMOVP1,00HMOVP0,08HMOVP1,44HACALLDELAYMOVP0,00HMOVP1,00HAJMPD8D4JNBBZ4,D5南北黄灯，东西红灯，蜂鸣器响CLRP30MOVP0,10HMOVP1,11HACALLDELAYMOVP1,00HMOVP0,08HMOVP1,44HACALLDELAYMOVP0,00HMOVP1,00HSJMPD8D5JNBBZ5,D6南北红灯，东西绿灯SETBP30MOVP0,08HMOVP1,11HACALLDELAYMOVP1,00HMOVP0,20HMOVP1,44HACALLDELAYMOVP0,00HMOVP1,00HSJMPD8D6JNBBZ6,D7南北红灯，东西绿灯闪烁三次，蜂鸣器响CLRP30MOVP0,08HMOVP1,11HACALLDELAYMOVP1,00HMOVA,R5MOVDPTR,TAB_3MOVCA,ADPTRMOVP0,AMOVP1,44HACALLDELAYMOVP0,00HMOVP1,00HSJMPD8D7JNBBZ7,JJ南北红灯，东西黄灯，蜂鸣器响CLRP30MOVP0,08HMOVP1,11HACALLDELAYMOVP1,00HMOVP0,10HMOVP1,44HACALLDELAYMOVP0,00HMOVP1,00HSJMPD8JJSETBP30MOVP0,08HMOVP1,11HACALLDELAYMOVP1,00HMOVP0,08HMOVP1,44HACALLDELAYMOVP0,00HMOVP1,00HD8RET/定时T0中断T_0MOVTH0,3CHMOVTL0,0B0HDJNZR2,K2MOVR2,10LOOP1JNBBZ1,LOOP2判断是否处于标志位1，即状态1DJNZR1,K1进行状态1的运算CLRBZ1SETBBZ2MOVR1,40MOVR4,46MOVR5,50AJMPEXIT_0LOOP2JNBBZ2,LOOP3判断是否处于标志位2，即状态2DJNZR1,K1进行状态2的运算CLRBZ2SETBBZ3MOVR1,6MOVR4,6DECR5SJMPEXIT_0LOOP3JNBBZ3,LOOP4判断是否处于标志位3，即状态3DJNZR1,EXIT_1进行状态3的运算CLRBZ3SETBBZ4MOVR1,4MOVR4,4DECR5SJMPEXIT_0LOOP4JNBBZ4,LOOP5判断是否处于标志位4，即状态4DJNZR1,EXIT_1进行状态4的运算CLRBZ4SETBBZ5MOVR1,30MOVR4,40MOVR5,30SJMPEXIT_0LOOP5JNBBZ5,LOOP6判断是否处于标志位5，即状态5DJNZR1,EXIT_1进行状态5的运算CLRBZ5SETBBZ6MOVR1,6MOVR5,6DECR4K2SJMPEXIT_0K1SJMPEXIT_1LOOP6JNBBZ6,LOOP7判断是否处于标志位6，即状态6DJNZR1,EXIT_1进行状态6的运算CLRBZ6SETBBZ7MOVR1,4MOVR5,4DECR4SJMPEXIT_0LOOP7JNBBZ7,LOOP8判断是否处于标志位7，即状态7DJNZR1,EXIT_1进行状态7的运算CLRBZ7SETBBZ2MOVR1,40MOVR4,40MOVR5,50SJMPEXIT_0LOOP8JNBBZ8,EXIT_0DJNZR1,EXIT_1SETBBZ2CLRBZ8MOVR1,40MOVR4,40MOVR5,50AJMPEXIT_0EXIT_1DECR4DECR5EXIT_0RETI/外部中断/INT_0/PUSH28HCLRBZ1CLRBZ2CLRBZ3CLRBZ4CLRBZ5CLRBZ6CLRBZ7SETBBZ8MOVR4,15MOVR5,15MOVR1,15LCALLLOOPRETI/延时程序DELAYMOVR7,0FAHDJNZR7,延时1MS子程序RETT