基于单片机8255交通灯

8255信号控制部一、实验目的了解8255芯片的结构和编程方法，学习模拟信号控制的实现方法。二、实验内容在8255建立输出端口，控制12个发光二极管的闪烁，模拟信号管理。三、实验说明1 .本实验是信号控制实验，所以必须理解实际信号的变化情况和规则。 假定十字路口向东西南北行驶。 初始状态0为东西红、南北红。 并且，状态变化的是1东西通过绿灯开通，南北是红灯。 一会儿状态变了，东西在绿灯下消失，红灯闪烁几次，南北还变成红色。 再旋转状态3、南北绿灯、东西红灯。 一会儿，状态变成4，南北在绿灯下消失，黄灯闪烁几次，几秒钟后，东西还变红。 最后循环到状态1。四、实验程序框图五、实验接线图六、实验程序按8255 PA0PA7、PB0PB3的顺序连接发光二极管L1L12。以连续方式从0BB0H开始执行程序，初始状态下4个十字路口的红灯全点亮后，东西十字路口的绿灯亮南北十字路口的红灯，东西十字路口的方向开通。 晚了一会儿，东西十字路口的绿灯灭了，黄灯开始发光。 几次亮灯后，东西十字路口的红灯亮灯，同时南北十字路口的绿灯亮灯，南北十字路口的方向开通，过了一段时间，南北十字路口的绿灯熄灯，黄灯开始亮灯。 发光几次后，再次切换到东西交叉路口的方向，然后重复以上过程。摘要：本系统由单片机、键盘、LED显示、信号演示系统组成。 设计十字路口车辆和行人的交通管理。 系统包括左转、右转、基本信号机的功能，时间卡显示十字路口通行切换的剩馀时间，在紧急情况发生时，交通工具就能实现所有十字路口的车辆禁止通行和行人的通行状态。 另外，特殊车辆例如119、120通过十字路口时，系统自动禁止特殊车辆通行，15s后系统自动返回正常管理。 此外，还有84s和60s通行管理的转换等功能。 在组合了数字码管和点LED的显示方法中，要求倒计数数字输出和状态灯输出等。关键字：单片机系统(AT89C51 )控制8255、交通规则、LED显示、动态扫描、按键输入、按时间段的调整参考文献： 单片机课程设计指导北京航空大学出版社基于MCS-51系列的单片机原理的使用设计防卫工业出版社单片机实训教程北京大学出版社单片机系统原理及使用微机原理及使用二、方案设计与论证1电源供给方式：采用独立的稳定电源，该方案稳定可靠，可以选择各种成熟的电路2查看接口方案在将数字码管理和点LED组合的方法中，实际上，需要倒计时施主输出和状态灯输出两者，因此为了容易看到现实的状况，用数字码管理和LED分别显示时间和提示信息。 该方案满足了系统功能的要求，降低了系统实现的复杂性。三输入方案将按钮开关直接连接到IO端口上。 由于设计时简化和优化了电路，剩馀的资源很多。4主控制方式采用AT89C51单片机作为控制器，对8255执行通行倒计时和左转、右转、直行、行人通行指示。 这个方案是单片机端口最少，硬件也最少的。 功耗也最小系统方框图正文一、功能说明本系统由单片机系统、键盘、发光二极管、信号机演示系统构成，单片机系统作为主控制器用于十字路口车辆和行人的交通管理，各方向有左转、右转、直行和行人4种通行指示灯，计时器标志另外，特殊车辆，例如119、120通过十字路口时，系统自动禁止特殊车辆通行，15s后系统自动返回正常管理。 具有手动控制各时间段84s和60s的通行管理的转换等的功能。二、系统硬件电路的设计完整的电路系统由控制系统模块、通行灯输出控制显示模块、时间显示模块、时间显示模块和自动特殊车辆控制模块等组成。1 .主控制系统单片机的P0端口是用来控制8255的。 8255的PA端口和PB端口控制南北和东西的通行灯。 PC端口和P3.0P3.2端口用于4组2位LED定时器的控制，特殊车通过时使用中断1端口(P3.3 )，手动自动切换P1.0按钮。选择8255的动作模式0。 在这种情况下，可以通过程序将三个端口设置为输入和输出。2 .通行灯输出控制道口信号灯采用高亮度红绿双色发光二极管，分别指示左直行右行人。 在发光电流为6mA的情况下，如果用式R=(5-1.8)/0.006计算，则限流电阻为510。 由于南北通行时的双向标志相同，各端口必须具有12mA的电流吸收能力。 图7.4示出了斜坡电路图。3 .时间显示模块道口的通行剩馀时间用高亮红色的7段LED发光数字管表示，用微机吸收电流来驱动，用列扫描来驱动晶体管，用6mA的电流来计算，在全显示字形“8”的情况下，每个数字管都需要6mA8=48mA。 时间表示对每个道口都相同，4组需要192mA，因此设计中采用了中功率晶体管9012。 由于单片机需要在每个代码输出口吸收24mA的电流，所以电路设计也使用了驱动集成块74HC244。 图示其显示驱动电路。4 .特殊车辆自动控制模块自动道口灯在特殊车辆到达时自动关闭绿灯，使特殊车通过。 设计中采用红外线发生器作为特殊车的发生器，采用实时中断影响特殊车的通行要求。 红外线接收器一般采用电视用的一体型红外线接收器，具有高灵敏度和强的抗干扰能力5 .电源电路系统整体采用的电源电压需要5V的电压，所以采用不可调节的3端子稳压器件，可以用常用的lm7850满足系统电源的要求。 LM7850三端子集成稳定电源内部由基准电压电路、恒流源、过电流保护、过电压保护和短路保护电路等8个部分组成，具有低功耗、高效率、脉动系数小、输出电压稳定等优点。三、系统主要程序的设计道口交通控制系统程序主要分为初始化程序、主程序、定时中断程序、特殊车实时响应程序等模块。1 .初始化程序初始化程序主要完成内存行程、计时器的动作模式、中断方式等的设定。 由于子程序调用很多，所以在初始化时将堆栈指针设置为80H。 计时器T0、T1为16比特计时器模式，定时时间比特50ms为秒计时用，T1为通行结束闪烁用。2 .主程序主程序必须承担整体的程序管理功能，实现人机交换设定。 为了以动态扫描方式显示时间，主程序的大部分时间都调用扫描显示程序。 主程序的流程图如下所示。3 .外部中断1中断服务程序1 .中断处理程序的流程图如下图所示，该程序从车辆发出红外线信号并由道口的控制盘的接收器接收，并且输出低等级中断。4 .定时服务中断程序顺序主要用于行驶和行人的通行指示，根据交通规则，信号控制切换逻辑表如7.1表所示。南北方向端口控制功能120110 s11070s 7060 s6010 S100sP*.7左转红0001P*.6左转绿110/1P*.5直行红色11110P*.4直行绿色0/111P*.3右转红0 1 1 1 1P*.2右转绿1 0 0 0 0/1P*.1行人红1110P*.0行人绿色0/111道口控制字66H 6AH 6AH/7BH 99H 99H/DDH东西方向P*.7左转红0 0 0 0 0P*.6左转绿1 1 1 1 1P*.5直行红色0 0 0 0 0P*.4直行绿色1 1 1 1 1P*.3右转红0 1 1 1 1P*.2右转绿1 0 0 0 0/1P*.1行人绿色0 0 0 0 0P*.0行人红色1 1 1 1 1道口控制字55h 59h 59h 59h/5dh通行规则如下(1)车辆南北直行，各路右转，南北向行人通行。 南北通行时间为1min，各路右转从直行延迟10s开放。(2)车辆南北向左拐，各路向右拐，行人不能通行。 通行时间是1分钟。(3)车辆的东西直行，各路右转，东西向行人通行。 东西通行时间为1min，各路右转比直行延迟10s开放。(4)车辆向左拐，各路向右拐，行人不能通行。 通行时间是1分钟。表中的通行规则是通过向控制信号端口发送控制代码来实现的。 其原理是，将通行规则不同时各交叉口的信号灯闪烁的状况转换为单片机的端口控制代码。 其灯功能由T0定时中断服务程序实现。计时器T0的定时增益中断周期为10ms，并且如果中断累计20次(即，1s )，则120s倒计时单元减1。 在设计中，将4种通行规则集中地分为不同的点亮方式，通过查询倒计时单元的数据，实现在不同的时间段向控制端口发送不同的控制数据代码。 控制代码被分为8474s、7458s、5848s、4810s、100s这5个时间段。 交通管理时机功能程序的流程图如下页图所示。5 .调试和性能分析设计时红绿信号控制程序和特殊车辆通过中断程序的大部分电路进行了测试。1 .红绿信号控制程序计时器T0基于表7.1中计算出的数据代码直接送来控制灯，观察该逻辑状态是否满足要求。 可以多次重复调试，直到逻辑关系正确为止。 值得注意的是，南北方向、东西方向的指示灯必须同时调整。2 .特殊车辆通行时红外线检测电路的调试将红外线发送模块放置在模拟小车上，将示波器的输入端连接到交通控制灯的红外线接收模块的输出端上，检测小车通过十字路口时是否接收到红外线。 如果该脚的输出为低电平，则可以接收信号，表示电路正常。本系统以AT89C51单片机为核心，在开发程序调试阶段可以用W78E516B进行在线编程和修改，大大加快调试进度。 设计的信号机可用于十字路口车辆和行人的交通管理，采用两位数的7段数字码管，能直观地显示信号机的开放和关闭时间。 设计中使用了两种倒计时显示方式，84S倒计时适用于汽车流量大的城市，60s倒计时功能完全可以用于中小城市，不仅增加了普通信号机的指示功能，还增加了特殊车辆的自动通行功能。 其控制功能和效果与实际道口管理信号完全一致。ORG 0630HHA4S: MOV SP、#60HMOV DPTR、#0FF2BHPS，#80HMOVX DPTR，aMOV DPTR、#0FF29HPS、#49HMOVX DPTR，aINC DPTRPS、#49HMOVX DPTR，aMOV R2，#25HLCALL DELAYHA4S3: MOV DPTR、#0FF29HPS、#08HMOVX DPTR，aINC DPTRPS、#61HMOVX DPTR，aMOV R2，#55HLCALL DELAYMOV R7、#05HHA4S1: MOV DPTR、#0FF29HPS、#04HMOVX DPTR，aINC DPTRPS、#51HMOVX DPTR，aMOV R2、#20HLCALL DELAYMOV DPTR、#0FF29HPS、#00HMOVX DPTR，aINC DPTRPS、#41HMOVX DPTR，aMOV R2、#20HLCALL DELAYDJNZ R7、HA4S1MOV DPTR、#0FF29HPS、#03HMOVX DPTR，aINC DPTRPS、#0cHMOVX DPTR，aMOV R2，#55HLCALL DELAYMOV R7、#05HHA4S2: MOV DPTR、#0FF29HPS、#02HMOVX DPTR，aINC DPTRPS、#8aHMOVX DPTR，aMOV R2、#20HLCALL DELAYMOV DPTR、#0FF29HPS、#02HMOVX DPTR，aINC DPTRPS、#08HMOVX DPTR，aMOV R2、#20HLCALL DELAYDJNZ R7、HA4S2LJMP HA4S3delay :推力02hdelay 1:推力02hdelay 2:推力02hDELAY3: DJNZ R2，DELAY3POP 02HDJNZ R2，DELAY2POP 02HDJNZ R2，DELAY1POP 02HDJNZ R2，DELAYRET结束信号机(带外部中断)实验作者：徐学军1 .实验教育的目的1 .学习外部中断技术的基本使用方法。2 .学习中断处理程序的编程方法。3 .学习数据输出程序的设计方法。4 .学习模拟信号控制的方法。学习使用五、双色灯。6 .学习如何在单片机系统中扩展简单的I/O接口。7 .复习软件延迟子程序的创建和使用。二、实验教育内容1、双色灯的使用，数据输出程序的设计。2、P1、P0端口的特征主要是作为通常的输入输出端口使用时的特征(输出可以锁存，输入可以缓冲，可以分组)。包括其负载能力在内，P0端口的扩展。3、使用驱动芯片(这里主要是74LS240 )驱动4根双色灯，包括各引脚的功能和连接方法。4