单片机控制红绿灯系统

关键词：AT89C5１;7４48,LED２方案论证２.1设计任务设计基于单片机的智能交通红绿灯控制系统,要求能通过按键或遥控器设置系统参数,系统运行时，“倒计时等信息"能通过数码管或点阵发光管显示,设计时应考虑交通红绿灯控制的易操作性及智能性。以单片机的最小系统为基础设计硬件，用汇编语言、或C语言设计软件。通过本设计可以培养学生分析问题和解决问题的能力，掌握Mｃs５１单片机的硬件与软件设计方法，从而将学到的理论知识应用于实践中，为将来走向社会奠定良好的基础.东西（A）、南北（Ｂ）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三个指示灯,指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行,黄灯亮时车辆及行人小心通过。红灯的设计时间为4５秒，绿灯为4０秒，黄灯为5秒。2.２方案介绍方案1设计思想:采用分模块设计的思想，程序设计实现的基本思想是一个计数器，选择一个单片机，其内部为一个计数，是十六进制计数器，模块化后,通过设置或程序清除来实现状态的转换,由于每一个模块的计数多不是相同，这里的各模块是以预置数和计数器计数共同来实现的，所以要考虑增加一个置数模块,其主要功能细分为,对不同的状态输入要产生相应状态的下一个状态的预置数，如图中Ａ道和B道，分别为次干道的置数选择和主干道的置数选择。方案2设计思想：由两个传感器监视南北方向即A道与东西方向即B道的车辆来往情况,设开关K＝1为有车通过，Ｋ=0为没有车通过。则有以下四种情况：Ka=1时：Kb=０，表示Ａ有车B没有车，则仅通行B道:Ｋb=1，表示Ａ有车Ｂ有车，则优先通行A道;Ka=０时：Kb＝0表示Ａ没有车Ｂ也没有车，同样优先通行A道；Kb=1表示A没有车B有车，则仅通行B道。方案比较：方案１用了模块设计，而方案２采用逻辑设计，相比之下1有较强的可读性和较强的可修改性，而２则在设计上显得较简单，设计纯朴，便于测试,它的优势则在于提供了一条较为便捷的解决方案。２首先将许多逻辑关系简化到极点,而后将其一起集成用较少的芯片去完成所需功能。我们最终的设计应该尽量使用模块化设计。对工程设计人员来说,将来的产品无论从修改还是升级考虑对有好处,但另外我们又需将设计简单化,因此我觉得在设计初期尽可能的简单化设计，而一旦设计的各项测试通过了，在有可能的条件下将设计模块化，所以本设计以第一方案为主进行.我们最终的设计应该尽量使用模块化设计.对工程设计人员来说，将来的产品无论从修改还是升级考虑对有好处，但另外我们又需将设计简单化,因此我觉得在设计初期尽可能的简单化设计,而一旦设计的各项测试通过了,在有可能的条件下将设计模块化,所以本设计以第一方案为主进行。3交通灯系统硬件设计3．１单片机概述单片机是由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备共五个基本部分组成的。单片机是把包括运算器、控制器、少量的存储器、最基本的输入输出口电路、串行口电路、中断和定时电路等都集成在一个尺寸有限的芯片上。通常,单片机由单个集成电路芯片构成,内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和Ｉ／Ｏ接口电路等.因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。3.2系统构成电路板一块,ＡT89Ｓ51单片机一片,7４4８芯片2片，七段数码管八个。发光二极管20个(８个绿的，８个红的,４个黄的用于交通控制），100欧姆电阻20个,2个按键，２个开关,5１Ｋ欧姆电阻２个，5V稳定电源1个,３个电容２个单刀单掷开关等。系统结构框图:图３—1系统结构框图系统工作流程:（1)程序初始，通过两个传感器来判断南北与东西方向车辆通行情况。（２）情况判定后由AT89Ｓ５１单片机p１口及部分p２口输出二进制信号控制红绿黄灯亮的情况。(3）确定那些灯亮后,由对应的七段数码管来进行到计时显示。由p0口输出来控制七段数码管的显示,而p2口的高四位则用来控制数码管显示时的个位和十位（4）系统是否需要紧急工作状态，而此任务由外部中断来实现.（５)ＬED采用5V的直流电来驱动，低电平。3．３芯片选择与介绍3．３．1AＴ8９S５1芯片选用的AT８9S51与同系列的AT89Ｃ51在功能上有明显的提高,最突出是的可以实现在线的编程.用于实现系统的总的控制.其主要功能列举如下:１）为一般控制应用的８位单片机２)晶片内部具有时钟振荡器（传统最高工作频率可至3３ＭHz）3）内部程式存储器(ＲOM）为4ＫB4)内部数据存储器（ＲAM)为１2８B5）外部程序存储器可扩充至64KＢ６）外部数据存储器可扩充至64ＫB7）32条双向输入输出线,且每条均可以单独做I/Ｏ的控制8）6个中断向量源9)２组独立的16位定时器１0）1个全双工串行通信端口11）8751及8７5２单芯片具有数据保密的功能1２）单芯片提供位逻辑运算指令图3－1ＡＴ8９Ｃ51芯片３。３．2７４4８芯片介绍７44８七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器.该集成显示译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能，可将单片机输出的四位二进制数转换成10进制数与七段数码管显示对应,用于显示0-9的数字.图３—２7４4８芯片其中LT为测试输入。３.３.３红绿LＥD信号显示灯及七段数码显示管ＬEＤ灯的显示原理:通过同名管脚上所加电平的高低来控制发光二极管是否点亮.如下图：图3-3红绿ＬEＤ信号显示灯而七段数码管的显示不同的字形如SP,g，f，ｅ,ｄ，c,ｂ，ａ管角上加上OFEＨ所以SP上为0伏，不亮其余为TTL高电平，全亮则显示为８。采用共阴极连接:表3-4七段数码管的显示显示数值ａｂｃdefgdoｐ驱动代码（1６进制)０１１11１１11０FCH100００0１1060H2１1０110100ＤAＨ３1111001０0F2Ｈ401１０011０6６H５１01１０1１00B6H610１１１11０0ＢEH7１11００0０00Ｅ0H811１１１1100ＦEH9１1110１１0０F６H3.３.4交通灯控制线路图图3－5原理图4交通灯软件设计4。1程序设计流程图程序设计框图图４－1程序设计框图4。2延时的设定延时方法可以有两种一种是利用AT８9S51内部定时器的溢出中断来确定1秒的时间,另一种是采用软件延时的方法。实现1ms秒的方法：我们采用在主程序中设定一个初值为0的软件计数器和使T１定时１毫秒相应程序代码:Ｄ1MS：ＭＯＶＲ７，#２50；1ＭS延时程序DJＮＺＲ7,＄REＴ4.3子程序的实现Ａ道通车情况：STＡRT1：MOＶTEMＰ，#２５MOVP1，＃0Ｆ3HLOOＰ1:ＡCＡＬLＤELAYＤＥCTＥMＰＭＯVA，TEMＰMOＶP0，ＴEＭPＪＮBP１．６，ＳＴART3ＪNBP１．７，START1１CＪNＥA,＃0，NEＸT１LJMＰSTART2NEXＴ1:LJMＰLOOP1ＳTＡＲT１１:MOVTEMＰ，#６５ＭOVP1,#０F3HLＯＯP1１:ACＡLＬDELAYDEＣＴEMＰMOVA，ＴEMPMOVＰ0，ＴＥMPJNBP1。6，START3３ＪNBP１.７，ＳTＡRT１CＪNEＡ，＃0，ＮEXT11LJMPSＴAＲT１１NＥＸT11:LＪMPＬOOP１1SＴＡRＴ2:ＭOVP1,＃０Ｆ5HMOVＴEMN,＃05ＬOOＰ2:ACＡＬＬＤＥＬAＹ１ＤEＣＴEMＮMOVＡ，ＴEMNCＪＮＥA，＃0,ＮEＸＴ2LＪＭPSTＡRT３NEXT2：LＪMPLＯＯP2B道通车情况：SＴAＲT3：MOVTEMP,#25ＭＯVP1,＃0ＤEＨLＯOＰ3：ACAＬLDＥＬAYDＥＣＴＥMPＭOＶA,TＥMPＭOVP0,ＴEMPJNＢP１.６,ＳTART1JＮＢP1。7，ＳＴＡRＴ33CJNＥA,＃0，ＮEXT３LＪMPSTAＲT4NEＸT３:LJMＰLOOP3STAＲT３3：MOVTEＭＰ，#6５ＭOVP1,#0ＤEHLＯOP３3:ACALＬDELAＹＤＥCTＥMPMOVA，TＥMＰMOVP0,ＴＥMPJNＢP1.6,SＴART11ＪNＢP1。７，ＳＴAＲT3ＣJNEA,＃0，NEＸT33LJMＰSTART4NEXＴ３3：LＪMPLOＯＰ３3ＳTＡRT4:MＯVＰ1,#０EEHMOVＴEMN,＃05LOOＰ４:ＡＣAＬLDEＬAＹ1中断情况即紧急情况:ＯRＧ0０0０HTＥMPEQU24HＴEMＮEQU２5HLＪMPＭAＩＮOＲG000３ＨＬＪMPＴ0_INＴORＧ０01３HLJＭPＴＩ_INＴT0＿IＮT：MOVA,P1ＰＵSHACＣＭOVＰ1，#0FＦＨMＯVＰ1,＃０F3HＭOVＰ0，#０0HJNＢP3。２,$POＰACＣMOＶP1，ACCＲETＩTI＿IＮT:MＯVA，P1PUSHAＣＣMOＶP1,#0ＦFＨMＯVP1,#０DEHMＯＶＰ０,＃0０HJＮＢＰ３。3，＄POPACＣMOVP1,ARＥTＩ5实验仿真5。1仿真图根据对称性选用部分对称元件仿真,ﻩ图5—1仿真图5。２实验步骤５．2．1编写程序代码程序代码分为几个模块：中断模块,循环模块,延时模块。原程序实现:OＲＧ0000HＴEMPEＱU２4HTEMＮEQU25HLJMＰＭＡＩＮORＧ0003HＬＪMPT0_ＩNTOＲＧ0０13ＨLJMＰTI_ＩNTＴ０_ＩNT：MOVA,Ｐ1PUSHAＣCMOＶP1，#0FFHMOＶP1，#0F３ＨＭOVＰ0，#0０HＪNＢP3.2，＄POPACCMOＶP1，ACCRＥTIＴI＿INＴ:MOＶＡ，P1ＰUSHACCMＯVP1，#0FFＨMOVＰ１,#0ＤEHMＯVP０，＃00HJNBP３.3，$POPACCMOVＰ1，AREＴＩMＡIN：ＳＥＴBEASETBEX０ＳＥTＢEＸ1ＣＬRF０ＳTＡRT１：MＯVＴEMＰ，＃2５MＯVP1，＃0F3ＨLOOP1：AＣＡLLDＥＬAＹDEＣTＥＭPMOVＡ,TEＭPMOVＰ０，TＥＭＰJNＢＰ1。6，SＴART3JNBP1。７,START1１ＣJNEＡ,#0,NEXT１LJＭPSTＡRT2NEXT1:LJMPＬＯＯＰ１STAＲT１1:ＭOVTＥＭＰ,＃6５ＭOVP1,＃0F3HＬOOP11：ACALLDＥLAＹDＥCTＥMPＭＯVA，ＴEMPＭOＶP0，TＥMＰJNＢP1．６，STＡRT33JNBP1．7,SＴAＲＴ1CJNEA,＃0,ＮEXT11ＬＪＭPSTART11NEXＴ１1:ＬJMＰLOＯP１1STAＲＴ２：MＯVP1,＃0F５HMＯVTEMＮ,#０5LOOP２：ＡCALLDＥLＡＹ１DECＴEＭNMOVＡ，ＴＥMＮCＪNEA，＃０，NEXT２LＪMPSTAＲＴ3ＮEＸT2：ＬJＭPLOOP２ＳTAＲT３：MOＶTEMP,＃２５ＭOVP1，＃0DＥHLＯOP3：ＡCＡＬLDＥLＡYＤＥＣTＥMPMOＶＡ，ＴEMPMＯVP0,TEMPＪNＢP１．6，STARＴ1ＪNBP1.7,STAＲT33CJNＥＡ，＃０,NＥXＴ3LＪMＰＳTART4NEXT3：ＬJMPＬＯOP3SＴＡRＴ33：MOＶTＥMＰ，＃65ＭＯＶＰ1,#0DEHＬOOP３３:ACALＬＤELAＹDＥCTＥMPＭOVA,TEMＰMOVP0，ＴEＭPJNBP1。６，START11JＮBＰ1．7，ＳTARＴ3ＣJNＥＡ，#0,NEXT33LJMＰＳTAＲT4ＮEXＴ3３:LＪMPＬOOP33SＴAＲＴ４:ＭOVP1，＃0ＥEHMＯVＴEＭＮ，＃05LＯOＰ４:ACＡＬＬＤELAY1ＤＥＣＴEMＮMOVA,TEMNCJNEＡ,#0,ＮＥXＴ4LＪMPSＴＡRT１NEXT4:ＬJMPLOOＰ4ＲＥTIＤＥLＡＹ：ＭOVA，ＴEＭPMOVB，＃10DＩVAＢMOＶR5,AMOＶR6，BMOVR0，＃10L0:ＭOVR1,＃2５0Ｌ1：ＭOVA,R５MOVP０,AＣLＲＰ２.4ＡCＡＬＬＤIＭSSＥＴＢＰ2.４MOVＡ，Ｒ６MOVP0,Ｒ6CLRP2.5ACAＬLDＩMSＳETＢP2。5ＤＥＣR１DＪNZR１,L1DECＲ０DJNZR0,L0REＴIDEＬＡY１:MOVA,ＴEMNＭOVＢ，＃10DIＶABMOＶＲ5，AMOＶＲ６,ＢＭOVＲ2，#１0L2：MOVR3，#25０Ｌ３：MＯVA，Ｒ5MOＶP０,ACLRP2。4ACAＬLDIMＳＳＥTBP2．4MOＶＡ，R６MOＶP0,R6ＣLRP２.5ACＡLＬＤIＭSＳＥＴBP２.5DECＲ3ＤＪNZR３，L3DEＣR2ＤＪNZR２,Ｌ2RETIDＥＬＡY11：MＯVA,ＴEMPＭOVＢ,＃10DIVABＭOVR5,AＭOVＲ６,BMＯVＲ０，＃10Y0：MOVＲ1,#２50Y1：ＭOＶA,R5MOＶP2，ＡＣＬＲＰ2。６ACＡＬLＤＩＭSSETＢＰ2．６MOVＡ，R6MOVP２，R6CLＲP2.７AＣAＬLＤＩMSＳＥＴＢP2。7ＤECＲ１ＤJNZR1,Ｙ1DECR0DＪNＺR0，Y0ＲＥTIＤIMS：MOＶR7,#250DJNＺＲ7，＄RETＥNＤ５．２．2按照系统硬件连线图连接好系统并调试1）调试程序=1＼*GB2\*MERGEFORＭAＴ⑴打开仿真软件，新建文件；＝2\*GB2\＊MＥRGEＦORＭAT⑵选择芯片;=3＼＊ＧB2＼*ＭＥRGEＦＯRＭＡT⑶新建文档,把编写好代码写入文档并保存了ＡＳＭ文件；