课程设计-基于单片机的模拟交通灯设计

测控技术与仪器专业课程设计题目模拟交通灯的设计系别机电工程系班级162902姓名刘康张羽翔赵尉翔教师王斌李建勇目录一、设计任务3二、模拟交通灯控制系统工作原理321模拟交通灯控制系统的工作原理3三、设计基本要求和步骤431基本要求432设计思路432设计步骤5四、硬件和软件设计541交通灯控制系统硬件框图542硬件电路图743程序流程图8五、心得体会11六、参考文献12七、附录1371汇编语言源程序1372模拟交通灯仿真效果图16一、设计任务模拟交通灯的设计模拟交通灯控制系统的总体方案设计本设计研究的是基于AT89C51单片机的交通灯智能控制系统的设计原理及阐述。主控系统采用AT89C51单片机作为控制器，控制通行倒计时及直行、行人的通行，占用端口少，耗电也最小。系统电源采用独立的5V稳压电源，有各种成熟电路可供选用，使此方案可靠稳定。该设计精简并优化了电路。结合实际情况，显示界面采用点阵LED数码管动态扫描的方法，满足了倒计时的时间显示输出和状态灯提示信息输出的要求，减少系统的复杂度。二、交通灯控制系统工作原理交通灯控制系统工作原理本系统运用单片机对交通灯控制系统实施控制，通过直接控制信号灯的状态变化，指挥交通的具体运行，运用了LED数码管显示倒计时以提醒行驶者，更添加了盲人提示音电路，方便视力障碍群体通行，更具人性化。在此基础上，加入了特种车辆自动通行控制模块和车流量检测电路为系统采集数据，经单片机进行具体处理，及时调整通行方向。由此，本设计系统以单片机为控制核心，构成最小系统，根据特种车辆自动通行控制模块、车辆检测模块和按键设置模块等产生输入，由信号灯状态模块，LED倒计时模块输出7。系统进入工作状态，LED数码管实时显示数据倒计时，执行交通灯状态显示控制，在此过程中若有控制信号和实时车流量检测信号，可对异常状态进行实时控制，随时调用中断，达到修正通行时间满足不同时间不同路况的需求。三、设计基本要求和步骤十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。31基本要求模拟交通灯就是通过AT89C51并接数码管及发光二极管来模拟交通灯的变化规律。8个数码管用来显示秒值，东，西，南，北，各两个。12个发光二极管，东，西，南，北，各三个，分别为红，绿，黄，三种颜色。32设计思路本程序的设计思路是首先东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，同时开始倒计时20S,在7段数码管上显示时间。当20S倒计时结束后，开始3S倒计时，并且东西方向绿灯开始闪烁，南北方向红灯亮。当3S倒计时结束后再开始2S倒计时，并且东西方向黄灯亮，南北方向还是红灯亮。当2S倒计时结束后开始20S的倒计时，此时是南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮。接下来就是南北方向绿灯闪烁3S，再南北方向黄灯闪烁2S，接着又开始循环。33设计步骤1利用PROTEUS75SP3仿真软件按下列要求绘制仿真实例12个发光二极管，东，西，南，北，各三个，分别为红，绿，黄，三种颜色。用8个共阳极LED数码管的分别表示东、西、南、北四个方向路口的秒值。2按照基本要求编制程序实现相应功能。四、硬件和软件设计41交通灯控制系统硬件框图该交通灯控制系统有以下几个部分组成单片机、驱示电路。P1P3AT89C51P21P23RSTP24P26数码管十位数码管个位LED显示器南北方向LED显示器东西方向上电复位自动/手动键盘图12系统硬件组成总框图AT89C51单片机的主要工作特性内含4KB的FLASH存储器，擦写次数1000次；内含28字节的RAM；具有32根可编程I/O线；具有2个16位可编程定时器；具有6个中断源、5个中断矢量、2级优先权的中断结构；具有1个全双工的可编程串行通信接口；具有一个数据指针DPTR两种低功耗工作模式，即空闲模式和掉电模式；具有可编程的3级程序锁定定位；AT89C51的工作电源电压为5（102）V且典型值为5V,最高工作频率为24MHZAT89C51各部分的组成振荡器和时钟电路数据存储器128字节程序存储器14KBCPU两个16位定时器计数器中断控制总线扩展控制器并行可编程I/O口可编程串行口内部总线外部中断扩展控制P0P1P2P3RXDTXD42硬件电路图整体实验连接电路如下图所示AREDAGRENAYELOWBREDGRENBYELOW0011223344556601234650123456012345601234560123456012345601234560123456XTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0/AD039182/7P03A364/D554P06/A372P101223P1344556P16778P30/RXD101T2/IN2P3134/T04P37/RD176W65527/A1528P20/A81192/3P23A44/1256P67UAT89C51PROGAM0HEXX1CRYSTALC410UC120NC20NR10KD1LEDRD2LEDYLOW3LEGREND4LEDGREN5LEDYLOWD6LERD7LERD8LEGREN9LYELOWD10LERD1LEGREN12LDYELOW12UA74S0534U2B74S0556U2C74S0598U2D74S0511U2E74S051312UF74S05图1整体实验连接电路图43程序流程图开始设置定时，显示初始化是否到1S秒值减1，并显示时间，LED秒值是否为0显示下一个状态主程序运行过程SN绿灯20，EW红灯是否到1秒SN黄灯亮，EW红灯COUNT10SN黄灯灭，EW红灯是否到0秒NYYNNEW绿灯20，SN红灯是否到3秒EW黄灯亮，SN红灯COUNT10EW黄灯灭，EW红灯是否到1秒YYYNNNLED显示区YLED显示程序AY获取当前通行剩余时间E/S/W/N状态送P1口位选码送P2口倒计时个/十位送P2口调用DELAY延时加1两位显示完YN返回主程序五、心得体会通过这次交通灯的课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决现实问题的能力。使我在单片机的基本原理、单片机应用学习过程中，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为一名合格的应用型人才打下良好的基础。综合课程设计让我把以前学习到的知识得到巩固和进一步的提高认识，对已有知识有了更深层次的理解和认识。在此，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得到解决。还有交通灯是我们生活中非常常见的一种东西，对于我们学以致用的这种能力得到了很好锻炼，能够为我们以后的工作于学习打下基础。由于本人的水平有限，设计中难免会有一些不合理的部分，系统的稳定性还有待提高。最后，对在这个交通灯的课程设计中帮助我的所有同学和各位指导老师再次表示衷心的感谢六、参考文献【1】李伯成单片机及嵌入式系统，清华大学出版社，2005【2】胡汉才单片机原理及接口技术，清华大学出版社，2000【3】张友德单片机原理与应用，复旦大学出版社，2002【4】牟琦聂建平微机原理与接口技术，清华大学出版社，2007【5】张大明单片机控制实训，机械工业出版社，2007【6】蒋辉平周国雄基于PROTEUS的单片机系统设计与仿真实例，机械工业出版社，2009七、附录71汇编语言源程序SECONDEQU30HH_REDBITP21定义IO端口H_GREENBITP22H_YELLOWBITP23L_REDBITP24L_GREENBITP25L_YELLOWBITP26ORG0000HLJMPMAINORG0030HMAINMOVTMOD,01H设置定时器0,为方式1MOVTH0,3CH置定时器的初始值,定时50MSMOVTL0,0B0HCLRTF0清定时器0溢出标志SETBTR0启动定时器STARTCLRAMOVP1,A首先关闭显示MOVP3,A状态1,东西方向绿灯亮,南北方向红灯亮MOVR2,20MOVR3,21MOVSECOND,2020秒初值LCALLSTATE1LCALLCOUNT状态2,东西方向绿灯闪,南北方向红灯亮MOVR0,01H标志位,南北方向绿灯闪MOVR2,2MOVR3,4MOVR4,10MOVSECOND,33秒初值LCALLDISPLAYLCALLSTATE2LCALLCOUNT1状态3,东西方向黄灯闪,南北方向红灯亮MOVR0,02H标志位,南北方向黄灯闪MOVR2,2MOVR3,3MOVR4,10MOVSECOND,22秒初值LCALLSTATE3LCALLCOUNT1状态4,东西方向红灯亮,南北方向绿灯亮MOVR2,20MOVR3,21MOVSECOND,2020秒初值LCALLSTATE4LCALLCOUNT状态5,东西方向红灯亮,南北方向绿灯闪MOVR0,03H标志位,东西方向绿灯闪MOVR2,2MOVR3,4MOVR4,10MOVSECOND,33秒初值LCALLSTATE5LCALLCOUNT1状态6,东西方向红亮,南北方向黄灯闪MOVR0,04H标志位,东西方向黄灯闪MOVR2,2MOVR3,3MOVR4,10MOVSECOND,22秒初值LCALLSTATE6LCALLCOUNT1LJMPSTART计时程序COUNTLCALLDISPLAYWAIT1JNBTF0,WAIT1定时器50MS未到,则等待CLRTF0定时器50MS到了,清定时器0溢出标志MOVTH0,3CHMOVTL0,0B0HLCALLDISPLAYDJNZR2,WAIT1是否到1秒MOVR2,20DECSECOND到1秒则秒值减1DJNZR3,WAIT120秒是否倒计时减完,未完则返回RETCOUNT1LCALLDISPLAYWAIT2JNBTF0,WAIT2CLRTF0MOVTH0,3CHMOVTL0,0B0HLCALLDISPLAYDJNZR4,WAIT2是否到500MS,未到则返回CJNER0,01H,D1CPLL_GREEN到了500MS,则闪南北方向绿灯D1CJNER0,02H,D2CPLL_YELLOW闪南北方向黄灯D2CJNER0,03H,D3CPLH_GREEN闪东西方向绿灯D3CJNER0,04H,D4CPLH_YELLOW闪东西方向黄灯D4MOVR4,10DJNZR2,WAIT2是否到1秒MOVR2,2DECSECONDDJNZR3,WAIT2RETLED显示状态STATE1SETBH_RED东西方向绿灯亮,南北方向红灯亮CLRH_GREENCLRH_YELLOWCLRL_REDSETBL_GREENCLRL_YELLOWRETSTATE2CLRH_GREEN东西方向绿灯闪，南北方向红灯亮CLRH_YELLOWCLRL_REDCLRL_GREENCLRL_YELLOWRETSTATE3CLRH_RED东西方向黄灯闪，南北方向红灯亮CLRH_YELLOWSETBH_REDCLRL_GREENSETBL_YELLOWRETSTATE4CLRH_RED东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮SETBH_GREENCLRH_YELLOWSETBL_REDCLRL_GREENCLRL_YELLOWRETSTATE5CLRH_RED东西方向红灯亮，南北方向绿灯闪SETBH_GREENCLRH_YELLOWSETBL_REDCLRL_GREENCLRL_YELLOWRETSTATE6CLRH_RED东西方向红灯亮，南北方向黄灯闪CLRH_GREENSETBH_YELLOWSETBL_REDCLRL_YELLOWRET显示程序DISPLAYMOVA,SECONDMOVB,10DIVABMOVDPTR,LEDMAPMOVCA,ADPTRMOVP1,A显示十位MOVA,BMOVCA,ADPTR显示个位MOVP3,ARETLEDMAPDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHEND72模拟交通灯仿真效果图如下图所示，AT89C51的P1口分别与数码管的十位AG相连，P3口分别与数码管的个位AG相连。P21P26分别接东西方向的绿，黄，红LED和南北方向的绿，黄，红LED。AREDAGRENAYELOWBREDGRENBYELOW0011223344556601234650123456012345601234560123456012345601234560123456XTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0/AD039182/7P03AD364/554P06/AD372P101223P1344556P16778P30/RXD101T2/IN2P3134/T04P37/RD176W65527/A1528P20/A81192/3P23A44/1256P67UAT89C51PROGAM0HEXX1CRYSTALC410UC120NC20NR10KD1LEDRD2LEDYLOW3LEGREND4LEDGREN5LEDYLOWD6LERD7LERD8LEGREN9LYELOWD10LERD1LEGREN12LDYELOW12UA74S0534U2B74S0556U2C74S0598U2D74S0511U2E74S051312UF74S05正常状态AREDAGRENAYELOWBREDBGRENBYELOWD1LEDREDD2LEDYELOWD3LEDGREND4LEDGREND5LEDYELOWD6LEDREDD7LEDREDD8LEDGREND9LEDYELOWD10LEDREDD1LEDGREND12LEDYELOW12U2A74S0534U2B74S0556U2C74S0598U2D74S05110U2E74S051312U2F74S05正常状态的交通灯截图X1CRYSTALC4100UC1220NC2220NR110K正常状态秒值电路截图GANEMPLOYMENTTRIBUNALCLAIMEMPLOYMENTTRIBUNALSSORTOUTDISAGREEMENTSBETWEENEMPLOYERSANDEMPLOYEESYOUMAYNEEDTOMAKEACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNALIFYOUDONTAGREEWITHTHEDISCIPLINARYACTIONYOUREMPLOYERHASTAKENAGAINSTYOUYOUREMPLOYERDISMISSESYOUANDYOUTHINKTHATYOUHAVEBEENDISMISSEDUNFAIRLYFORMOREINFORMATIONABOUTDISMISSALANDUNFAIRDISMISSAL,SEEDISMISSALYOUCANMAKEACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNAL,EVENIFYOUHAVENTAPPEALEDAGAINSTTHEDISCIPLINARYACTIONYOUREMPLOYERHASTAKENAGAINSTYOUHOWEVER,IFYOUWINYOURCASE,THETRIBUNALMAYREDUCEANYCOMPENSATIONAWARDEDTOYOUASARESULTOFYOURFAILURETOAPPEALREMEMBERTHATINMOSTCASESYOUMUSTMAKEANAPPLICATIONTOANEMPLOYMENTTRIBUNALWITHINTHREEMONTHSOFTHEDATEWHENTHEEVENTYOUARECOMPLAININGABOUTHAPPENEDIFYOURAPPLICATIONISRECEIVEDAFTERTHISTIMELIMIT,THETRIBUNALWILLNOTUSUALLYACCEPTITIFYOUAREWORRIEDABOUTHOWTHETIMELIMITSAPPLYTOYOU,TAKEADVICEFROMONEOFTHEORGANISATIONSLISTEDUNDERFURTHERHELPEMPLOYMENTTRIBUNALSARELESSFORMALTHANSOMEOTHERCOURTS,BUTITISSTILLALEGALPROCESSANDYOUWILLNEEDTOGIVEEVIDENCEUNDERANOATHORAFFIRMATIONMOSTPEOPLEFINDMAKINGACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNALCHALLENGINGIFYOUARETHINKINGABOUTMAKINGACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNAL,YOUSHOULDGETHELPSTRAIGHTAWAYFROMONEOFTHEORGANISATIONSLISTEDUNDERFURTHERHELPIFYOUAREBEINGREPRESENTEDBYASOLICITORATTHETRIBUNAL,THEYMAYASKYOUTOSIGNANAGREEMENTWHEREYOUPAYTHEIRFEEOUTOFYOURCOMPENSATIONIFYOUWINTHECASETHISISKNOWNASADAMAGESBASEDAGREEMENTINENGLANDANDWALES,YOURSOLICITORCANTCHARGEYOUMORETHAN35OFYOURCOMPENSATIONIFYOUWINTHECASEIFYOUARETHINKINGABOUTSIGNINGUPFORADAMAGESBASEDAGREEMENT,YOUSHOULDMAKESUREYOURECLEARABOUTTHETERMSOFTHEAGREEMENTITMIGHTBEBESTTOGETADVICEFROMANEXPERIENCEDADVISER,FOREXAMPLE,ATACITIZENSADVICEBUREAUTOFINDYOURNEARESTCAB,INCLUDINGTHOSETHATGIVEADVICEBYEMAIL,CLICKONNEARESTCABFORMOREINFORMATIONABOUTMAKINGACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNAL,SEEEMPLOYMENTTRIBUNALSTHELACKOFAIRUPTHEREWATCHMCAYMANISLANDSBASEDWEBB,THEHEADOFFIFASANTIRACISMTASKFORCE,ISINLONDONFORTHEFOOTBALLASSOCIATIONS150THANNIVERSARYCELEBRATIONSANDWILLATTENDCITYSPREMIERLEAGUEMATCHATCHELSEAONSUNDAY“IAMGOINGTOBEATTHEMATCHTOMORROWANDIHAVEASKEDTOMEETYAYATOURE,“HETOLDBBCSPORT“FORMEITSABOUTHOWHEFELTANDIWOULDLIKETOSPEAKTOHIMFIRSTTOFINDOUTWHATHISEXPERIENCEWAS“UEFAHASOPENEDDISCIPLINARYPROCEEDINGSAGAINSTCSKAFORTHE“RACISTBEHAVIOUROFTHEIRFANS“DURINGCITYS21WINMICHELPLATINI,PRESIDENTOFEUROPEANFOOTBALLSGOVERNINGBODY,HASALSOORDEREDANIMMEDIATEINVESTIGATIONINTOTHEREFEREESACTIONSCSKASAIDTHEYWERE“SURPRISEDANDDISAPPOINTED“BYTOURESCOMPLAINTINASTATEMENTTHERUSSIANSIDEADDED“WEFOUNDNORACISTINSULTSFROMFANSOFCSKA“AGEHASREACHEDTHEENDOFTHEBEGINNINGOFAWORDMAYBEGUILTYINHISSEEMSTOPASSINGALOTOFDIFFERENTLIFEBECAMETHEAPPEARANCEOFTHESAMEDAYMAYBEBACKINTHEPAST,TOONESELFTHEPARANOIDWEIRDBELIEFDISILLUSIONMENT,THESEDAYS,MYMINDHASBEENVERYMESSY,INMYMINDCONSTANTLYALWAYSFEELONESELFSHOULDGOTODOSOMETHING,ORWRITESOMETHINGTWENTYYEARSOFLIFETRAJECTORYDEEPLYSHALLOW,SUDDENLYFEELSOMETHING,DOIT一字开头的年龄已经到了尾声。或许是愧疚于自己似乎把转瞬即逝的很多个不同的日子过成了同一天的样子；或许是追溯过去，对自己那些近乎偏执的怪异信念的醒悟，这些天以来，思绪一直很凌乱，在脑海中不断纠缠。总觉得自己自己似乎应该去做点什么，或者写点什么。二十年的人生轨迹深深浅浅，突然就感觉到有些事情，非做不可了。THEENDOFOURLIFE,ANDCANMEETMANYTHINGSREALLYDO而穷尽我们的一生，又能遇到多少事情是真正地非做不可DURINGMYCHILDHOOD,THINKLUCKYMONEYANDNEWCLOTHESARENECESSARYFORNEWYEAR,BUTASTHEADVANCEOFTHEAGE,WILLBEMOREANDMOREFOUNDTHATTHOSETHINGSAREOPTIONALJUNIORHIGHSCHOOL,THOUGHTTOHAVEACRUSHONJUSTMEANSTHATTHEREALGROWTH,BUTOVERTHEPASTTHREEYEARSLATER,HISWRITINGOFALUMNIINPEACE,SUDDENLYFOUNDTHATISNTREALLYGROWUP,ITSEEMSISNOTSOIMPORTANTTHENINHIGHSCHOOL,THINKDONTWANTTOGIVEVENTTOOUTYOURINNERVOICECANBEINTHEHIGHSCHOOLCHILDRENOFTHEFEELINGSINAPERIOD,BUTWASEVENTUALLYINFARCTIONWHENGRADUATIONPARTYINTHETHROAT,LATERAGAINSTOODONTHEPITCHHEHASSWEATPROFUSELY,LOOKEDATHISTHROWNABASKETBALLHOOPS,SUDDENLYFOUNDHIMSELFHASALREADYCANTREMEMBERHISAPPEARANCE童年时，觉得压岁钱和新衣服是过年必备，但是随着年龄的推进，会越来越发现，那些东西根本就可有可无；初中时，以为要有一场暗恋才意味着真正的成长，但三年过去后，自己心平气和的写同学录的时候，突然就发现是不是真正的成长了，好像并没有那么重要了；然后到了高中，觉得非要吐露出自己的心声才能为高中生涯里的懵懂情愫划上一个句点，但毕业晚会的时候最终还是被梗塞在了咽喉，后来再次站在他曾经挥汗如雨的球场，看着他投过篮球的球框时，突然间发现自己已经想不起他的容颜。ORIGINALLY,THISWORLD,CANPRODUCEACHEMICALREACTIONTOANEVENT,INADDITIONTORESOLUTELY,HAVETODO,ANDTIME原来，这个世界上，对某个事件能产生化学反应的，除了非做不可的坚决，还有，时间。APERSONSTIME,YOURIDEASAREALWAYSSPECIALTOCLEARWANT,WANT,LINEISCLEAR,ASIFNOTHINGCOULDSHAKEHISALSOONCESEEMEDTOBEDETERMINEDTODOSOMETHING,BUTMOREOFTENISHEBACKEDOUTATLASTDISLIKEHISCOWARDICE,FINALLYFOUNDTHATTHEREAREALOTOFLOVE,THEREAREALOTOFMISS,LIKESHADOWREALLYHAVEBEENDOOMEDTHOSEWHODO,JUSTGREENYEARSONESELFGIVEONESELFANARMINJECTION,ORISASELFRIGHTEOUSSPIRITUAL一个人的时候，自己的想法总是特别地清晰。想要的，不想要的，界限明确，好像没有什么可以撼动自己。也曾经好像已经下定了决心去做某件事，但更多的时候是最后又打起了退堂鼓。嫌恶过自己的怯懦，最终却发现有很多缘分，有很多错过，好像冥冥之中真的已经注定。那些曾经所谓的非做不可，只是青葱年华里自己给自己注射的一支强心剂，或者说，是自以为是的精神寄托罢了。ATTHEMOMENT,THESKYISDARK,THEAIRISFRESHFACTORAFTERJUSTRAINEDSUDDENLYTHOUGHTOFBLUEPLAIDSHIRTTHOSEWEREBROKENINTOVARIOUSSHAPESOFSTATIONERYFROMTHECORNERATTHEBEGINNINGOFDEEPFRIENDSHIPHAVEDECLAREDTHEENDOFTHEENCOUNTERTHATHAVENTSTARTPLANNINGTHOSEYEARS,THOSEDAYSOFDO,FINALLY,LIKEYOUTH,WILLENDINOURLIFE此刻，天空是阴暗的，空气里有着刚下过雨之后的清新因子。突然想到那件蓝格子衬衫；那些被折成各种各样形状的信纸；那段从街角深巷伊始的友谊；还有那场还没有开始就宣告了终结的邂逅计划那些年那些天的非做不可，终于和青春一样，都将在我们的人生中谢幕。BAUMGARTNERTHEDISAPPOINTINGNEWSMISSIONABORTEDRPLAYSANIMPORTANTROLEINTHISMISSIONSTARTINGATTHEGROUND,CONDITIONSHAVETOBEVERYCALMWINDSLESSTHAN2MPH,WITHNOPRECIPITATIONORHUMIDITYANDLIMITEDCLOUDCOVERTHEBALLOON,WITHCAPSULEATTACHED,WILLMOVETHROUGHTHELOWERLEVELOFTHEATMOSPHERETHETROPOSPHEREWHEREOURDAYTODAYWEATHERLIVESITWILLCLIMBHIGHERTHANTHETIPOFMOUNTEVEREST55MILES/885KILOMETERS,DRIFTINGEVENHIGHERTHANTHECRUISINGALTITUDEOFCOMMERCIALAIRLINERS56MILES/917KILOMETERSANDINTOTHESTRATOSPHEREASHECROSSE