单片机课程设计报告

1、微机原理与接口技术综合实践说明书课程名称：微机原理与接口技术课程设计设计题目：交通信号灯控制系统设计时间： 2013年 7月 1日至 2013年 7月 11日摘要：近年来随着科技的迅猛发展，单片机的种类不断的增多，功能日趋强大，相应的，对他的应用也在正在不断地深入，深入到了我们日常生活的点点滴滴，比如说我们的电子表、热水器、空调等家电，都有单片机控制系统的影子。另外，在对信号的实时检测和机构的各种自动控制系统中，单片机也常被作为一个核心部件来使用。交通信号灯使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。本系统由单片机系统（89C51）、按键、 LED 显示、交

2、通灯演示系统组成。在系统中应用了8155接口芯片、74LS14芯片以及 8*8 点阵，比较完整的对实际的系统进行了模仿，系统除了包括常规交通灯的控制疏导功能外，还具有紧急情况亮红灯、LED倒计时显示、某一向道路绿灯常绿，复位等功能。本文比较详细的介绍了该系统的基本原理及接口电路，以及在电路中用到的一些硬件设备。关键词： 交通信号灯、单片机、接口电路目录1 任务要求 .21.1应用系统实现功能： .21.2关键技术难点： .21.3工具：.32 工作计划安排： .33 系统设计 .33.1硬件设计： .33.1.1系统总框图： .43.1.2 LED 接口电路 .43.1.3按键电路： .53.

3、1.4单片机系统： .63.1.5交通灯演示模块： .63.1.6其它硬件元件 .73.1.7 硬件电路原理图 .83.2软件设计 .93.2.1交通灯的三种状态 .93.2.2程序流程图 .93.2.3源程序清单 .134 设计分工： .195 参考文献 .201 任务要求1.1 应用系统实现功能：1、十字路口常规自动控制，南北方向与东西方向红、黄、绿灯的自动切换，点阵 LED 显示红灯倒计时时间；2、按键实现人工控制，如实现双向红灯，某一向常绿，或人工调节自动控制中的红绿灯时间。1.2 关键技术难点：扩展 8*8 点阵 LED显示器一块，设计按键4 个，两组（红、黄、绿）模拟交通灯的发光二

4、极管。1.3 工具：1、电烙铁2、电烙铁架3、镊子4、小螺丝刀5、偏口钳6、焊锡7、电路板2 工作计划安排：7月 1日7月 2 日7月 3 日7月 4 日7月 5 日7月 6 日7月 7日7月 8日7月 9日7月 10日7月 11日上网、请教老师以及通过图书馆查找了一小部分资料。确定程序的具体实现功能。上网查找资料， 并且进过讨论确定了程序设计思路， 画出程序流程图，各自对参考程序先进行理解下。编写按键程序，针对各个按键的不同功能设计，并综合调试，找出错误地方并标记。对参考程序进行分析，一起读程序， 对如何实现功能进行探讨。编程，编写主程序并对如何编写按键程序进行了探讨。通知领取所需功能元器件

5、，并将电路板缺漏部分焊接完成。程序综合，读程序，找错误，然后进行讨论，修改程序，直到运行正常。讨论创新点，确定其功能。对创新部分进行翻译，编程调试，正常运行。总体调试，撰写报告。3 系统设计3.1 硬件设计：系统的核心部分为89C51 和 8155 芯片，一方面通过接口电路89C51 控制交通灯的正常显示，另一方面通过8155 芯片控制 LED 倒计时，同时通过K1 ，K2， K3， K4 按键的中断响应再控制交通灯演示模块，按键中断也由89C51 控制。3.1.1 系统总框图：LED 显示按键控制电路单片机系统接口电路交通灯演示模块3.1.2 LED 接口电路连接方式：LED 点阵由 815

6、5 芯片控制，8155 的 A 口和 B 口均选用输出方式，该 LED为 8*8 共阳数码显示点阵管，其连接方式如图 1：图 1 LED 点阵图北京交通大学微机原理与接口技术综合实践说明书要使点阵上 Aa二极管点亮，则 A为高电平， a为低电平。其余依此类推。因第一排至第八排发光二极管的阳极是连接在一起的，因此，该点阵为共阳点阵。当然我们也可以理解成共阴连接方式。显示方式：扫描字由 PA口控制，数据由 PB口控制。根据 8155与89C51的连接方式可以确定 8155的命令状态口以及 A、B口的地址。连接电路如图 2：图 2 8155 与 LED连接电路图3.1.3 按键电路：按键电路原理图如

7、图 3：- 5 -北京交通大学微机原理与接口技术综合实践说明书图 3 按键电路原理图它由按键 K1，K2，K3，K4 组成，如图 3，若闭合按键， 由于按键系统接地， 给0电平，通过反向器后变为高电平 1送给系统响应。各个口的响应由 89C51的 P3口来进行控制。3.1.4 单片机系统：由89C51和8155两块芯片组成，系统的主控制器， 用以控制其他模块协调工作。 89C51 与交通灯演示模块的接口电路图如图 4：图4 89C51 与交通灯演示模块的接口电路图3.1.5 交通灯演示模块：该模块由 12个发光二极管构成，由P1 口控制，每位控制相对方向相同颜色的两个灯- 6 -北京交通大学微

8、机原理与接口技术综合实践说明书的亮暗， P1.0控制灯 1、2，P1.1 控制灯 3、 4， P1.2控制灯 5、6 以次类推。由图示看出当 P1都给高电平 1时，经过反向器变为低电平0，二极管通，灯亮。连接图如图 5所示：图 5交通灯演示模块连接图3.1.6 其它硬件元件74LS14：六反相器，主要作用就是反向，它的逻辑图如图6所示：引出端符号：1A 6A 输入端1Y 6Y 输出端图 6 74LS14 逻辑图三极管： 依照极性可分成 NPN 、PNP 两种类，本实验使用的是PNP型三极管- 7 -北京交通大学微机原理与接口技术综合实践说明书3.1.7 硬件电路原理图- 8 -北京交通大学微机

9、原理与接口技术综合实践说明书3.2 软件设计3.2.1 交通灯的三种状态（1）正常状态下红绿灯的定时切换。切换时间在本组设计为 8s初始化后，两个方向通行时间相等。各灯运行及倒计时情况良好。倒计时显示的字为 “15 14 13 12 05 04 03 02 01 00”，在倒计时为 “ 03 02 01” 时绿灯变黄灯，黄灯闪烁 6次。（2）按一下 K1 键，南北向绿灯常亮，无倒数计时，LED显示器显示南北方向的箭头。再按一下 k1 键，东西向绿灯常亮，无倒数计时，LED显示器显示东西方向的箭头。两者交替进行。（ k1 按键的指令是通过判断p2.1 口的高低电平来执行的，期间检测k1 与 k4

10、按键）（3）按K2键，切换倒计时的显示动画方式。（k2按键的功能带有延续性，即k3，k4口复位后 k2口功能不初始化。）（4）按键 K3后，出现黄灯闪烁三次，然后出现灯全红状态，LED显示字“ X”。当再按一下该键，黄灯闪烁，LED回到进入黄灯前的状态，继续完成按键K3前的程序。（5）按复位键 K4，灯会恢复到初始状态重新循环。（通道由F0标志位决定）示意图如图 7所示：图 7 交通灯示意图3.2.2 程序流程图程序总共有三大部分，分别是主程序（按键服务程序）、按键中断子程序、显示子程序。通过原理图可以看出， 判断是否有按键是通过判断89C51 的 P3 口的各个位的电平信号。- 9 -北京交

11、通大学微机原理与接口技术综合实践说明书开始开场初始化灯全闪亮A 道放行标志0 F0A 道通行时间送R3.R7A 道亮红灯， B 道亮绿灯检查有无R3/R7-1=0按键动作动作YY亮黄灯调用中断子程序并调用显示程序黄灯亮NN检查有无时间 t=5s？按键动作Y动作置 B 道放行标志 1F0Y调用中断子程序并B 道通行时间送 R3.R7调用显示程序B 道亮红灯， A 道亮绿灯检查有无按键R3/R7-1=0 ？动作动作YY亮黄灯调用中断子程序并调用显示程序黄灯亮检查有无N按键动作N动作时间 t=5s？YY调用中断子程序并调用显示程序-10-北京交通大学微机原理与接口技术综合实践说明书调用中断子程序NN

12、按下 K1按下 K2YA 道亮红灯，A 道亮红灯B 道亮红灯B 道亮绿灯P3.1=0?P3.3=0?YYNYN保持原来状态NP3.1=0?Y A 道绿B 道红P3.1=0?A 道绿B 道红YN按下 K3按下 K4YY模式二模式二红灯亮红灯亮的时间的时间加一加一P3.2=0?YNP3.1=0?NP3.1=0?Y返回-11-北京交通大学微机原理与接口技术综合实践说明书显示子程序B 口地址送DPTR字位码送B 口对 A 口地址进行修查字形码表A 口地址送DPTR字形码送A 口显示扫描四列显示R0 是否指向低四位YN扫描前四列显示扫描后四列显示（ 31H） +1N31H= ？ 0Y延时返回-12-北京

13、交通大学微机原理与接口技术综合实践说明书3.2.3 源程序清单ORG 0000HAJMP MAINORG 000BHAJMP ZDORG 0100HMAIN:MOVA ,#00111111BMOVP1, AMOVTMOD,#01H;定时器初始化MOVIE,#82HMOVTH0,#3CH; 设置 50ms 中断MOVTL0,#0B0HMOVR2,#20MOVR3,#30;设置红灯时间为30 SMOVR6,#20;设置红灯时间为20 SKPP:MOV50H,R3MOVR7,#01HMOVA,#11100001B; 点亮路口 1 红灯与路口2 绿灯MOVP1,ACYCLE:ACALL KEY; 调用

14、键盘扫描程序ACALL DISPLAY; 调用显示程序AJMP CYCLE; 循环KEY: ACALLKEY1; 键盘扫描子程序CJNER4,#0FFH,PROKEY; 有键按下转到PROKEY 执行AJMPNOKEY;无键按下转到NOKEY 执行PROKEY: MOVDPTR,#KEYTAB; 按键表首地址CLRCRLCA;为查表正确，累加器变量乘2JMPA+DPTRKEYTAB:AJMPK1;按键表AJMPK2AJMPK3AJMPK4-13-北京交通大学微机原理与接口技术综合实践说明书NOKEY:AJMP KD;无按键时返回K1:CLR TR0; 按键 1 子程序 ,关闭中断MOVA,#1

15、1001001B; 点亮双向红灯MOVP1,AMOVDPTR,#0100H;关闭 LED 显示MOVA,#03HMOVXDPTR,AMOVDPTR,#0101HMOVA,#0FFHMOVXDPTR,ADP1:MOVA,P3; 判断按键1 是否按下CJNEA,#0F1H,DP1; 没有则循环判断等待ACALL DEL0;有按键 1 延时消抖ACALL COM; 松手检测AJMP KPP; 返回初始化K2:CLR TR0; 按键 2 子程序，关闭中断MOVA,#11100001B; 设置路口1 常绿MOVP1,AMOVDPTR,#0100H; 关闭显示MOVA,#03HMOVXDPTR,AMOVD

16、PTR,#0101HMOVA,#0FFHMOVXDPTR,ADP2:MOVA,P3; 判断按键2 是否按下CJNEA,#0F2H ,DP2; 没有则循环判断等待ACALL DEL0; 有按键2 延时消抖ACALL COM;松手检测MOVA,#11001100B; 设置路口2 常绿MOVP1,ADP3:MOVA,P3; 判断按键2 是否按下CJNEA,#0F2H ,DP3; 没有则循环判断等待ACALLDEL0; 有按键2 延时消抖ACALLCOM;松手检测MOVA,#11100001BMOVP1,AAJMP KPP; 返回初始化K3:INCR3; 按键 3 子程序 红灯时间加 1CJNER3,

17、#99,HP; 若增加至 99 则从 0 重新开始MOVR3,#00HHP:AJMPKPP; 返回红灯倒计时K4:INCR6; 按键 3 子程序 红灯时间加 1CJNER6,#99,HP1; 若增加至 99 则从 0 重新开始MOVR6,#00HHP1:AJMPKPP1; 返回绿灯倒计时KD:RET; 子程序返回-14-北京交通大学微机原理与接口技术综合实践说明书KEY1:MOVA,P3;按键扫描子程序XRLA,#0F0H;各位取反JZRETURN;无键按下，转到RETURN 执行ACALLDEL0;有键按下，延时消抖MOVA,P3;再读入各按键状态MOVR5,AXRLA,#0F0HJZRET

18、URN;无键按下，转到RETURN 执行CJNER5,#0F1H,NEXT1;不是按键 1 转到 NEXT1 执行MOVR4,#0;将对应按键表中偏移量送入R4SJMPCOM;执行松手检测NEXT1:CJNER5,#0F2H,NEXT2;不是按键2 转到 NEXT2执行MOVR4,#1SJMPCOMNEXT2:CJNER5,#0F4H,NEXT3;不是按键3 转到 NEXT3执行MOVR4,#2SJMPCOMNEXT3:CJNER5,#0F8H,RETURN;不是按键4 转到 RETURN执行MOVR4,#3COM:MOVA,P3;松手检测XRLA,#0F0HJNZCOM;等待，直到按键释放M

19、OV A,R4SJMPRETURN1RETURN: MOVR4,#0FFH; 无键按下 ,给 R4 赋 FFHRETURN1:RET; 返回DEL0:MOV40H,#18H; 延时 12msDEL2:MOV41H,#0FFHDEL3:DJNZ41H,DEL3DJNZ40H,DEL2RETDISPLAY: SETB TR0; 显示子程序开启中断DISP:MOV R1,#53HMOVR0,#50H; 显示的数放在50H 中MOVA,R0MOVB,#0AHDIVABMOVR1,A; 显示的数十位放在53H 中INCR1MOVR1,B; 显示的数个位放在54H 中MOVR0,#53HMOVR4,#0F

20、EH; 列扫描初值ACALL DISINC R0-15-北京交通大学微机原理与接口技术综合实践说明书ACALL DISMOVA,50HCJNEA,#00H,KPMOVA,R7CJNEA,#04H,KP7; 判断是否为状态 4AJMPKPP; 是则返回状态 1KP7:MOVA,R7CJNEA,#01H,KP2; 不是则判断是否为状态1MOVA,#11010001B; 是则调整为状态 2MOVP1,AMOV50H,#5; 黄灯时间 5SMOVR7,#02HAJMPKPKP2:MOVA,R7CJNEA,#02H,KP3; 不是则判断是否为状态2KPP1: MOVA,#11001100B; 是则调整为

21、状态 3MOVP1,AMOV50H,R6MOVR7,#03HAJMP KPKP3:MOVA,#11001010B; 不是则调整为状态 4MOVP1,AMOV50H,#5MOVR7,#04HKP:RETDIS:MOV31H,#4;4 列扫描显示子程序MOVA,R0;取显示数字RLARLA; 为查表正确，累加器变量乘4MOVR5,ALP:MOVDPTR,#0100H;关显示MOVA,#03HMOVXDPTR,AMOVA,#0FFHMOVDPTR,#0101HMOVXDPTR,AMOVA,R5; 查表变量送入 ACCINCR5MOVDPTR,#DTAB; 字形表首地址MOVCA,A+DPTR;查表M

22、OVR1,AMOVDPTR,#0100HMOVA,#03HMOVXDPTR,A-16-北京交通大学微机原理与接口技术综合实践说明书MOVDPTR,#0102HMOVA,R1MOVXDPTR,A;字形码输出MOVDPTR,#0100HMOVA,#03HMOVXDPTR,AMOVA,R4MOVDPTR,#0101HMOVXDPTR,A;列扫描字输出RLA; 下一列MOVR4,AACALLDEL1; 延时DJNZ31H,LPRETDEL1:MOV30H,#02H; 延时子程序DL0:MOV32H,#0FFHDL6:DJNZ32H,DL6DJNZ30H,DL0RETDTAB:DB 83H,7DH,7DH,83H;0行字型码表DB 0FFH,0BDH,01H,0FDH;1DB 0B1H,6DH,6DH,9DH;2DB 0BBH,6DH,6DH,93H;3DB 0E7H,0D7H,01H,0F7H;4DB 0DH,6DH,6DH,73H;5DB 83H,6DH,6DH,0B3H;6DB 3FH,7FH,41H,3FH;7DB 93H,6DH,6DH,93H;8DB 9BH,6DH,6DH,83H;9ZD:DJNZR2,LOOP; 中断服务子程序M