課程設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的交通燈控制的設(shè)計(jì)軟件程序設(shè)計(jì)

1、 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書分院信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)自動(dòng)化學(xué)生姓名學(xué)號(hào)設(shè)計(jì)題目基于單片機(jī)的交通燈控制的設(shè)計(jì) -軟件程序設(shè)計(jì)課程內(nèi)容及要求：內(nèi)容：1. 軟件程序的設(shè)計(jì)2. 利用wave設(shè)計(jì)程序3. 編程、測(cè)試4. 運(yùn)行，測(cè)試要求：1.控制led燈，完成交通燈的管理任務(wù)；2.按照分析、設(shè)計(jì)、調(diào)試和測(cè)試的軟、硬件開發(fā)過程完成這個(gè)控制任務(wù)。進(jìn)度及安排：1 查資料 （2天）2 軟件程序設(shè)計(jì)（2天）3 編程與測(cè)試（2天）、4 利用wave設(shè)計(jì)程序并運(yùn)行測(cè)試（2天）5 寫報(bào)告（2天）指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日分院院長（簽字）： 年 月 日 摘要當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)自動(dòng)化時(shí)代，交通燈控制等很多行業(yè)的設(shè)備都與計(jì)

2、算機(jī)密切相關(guān)。因此，一個(gè)好的交通燈控制系統(tǒng)，將給道路擁擠、違章控制等方面給予技術(shù)革新。隨著大規(guī)模集成電路及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，以及人工智能在控制技術(shù)方面的廣泛運(yùn)用，智能設(shè)備有了很大的發(fā)展，是現(xiàn)代科技發(fā)展的主流方向。本文介紹了一個(gè)智能交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該智能交通燈控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的功能有：對(duì)某市區(qū)的四個(gè)主要交通路口進(jìn)行監(jiān)控；各路口有固定的工作周期，并且在道路擁擠時(shí)中控中心能改變其周期；該設(shè)計(jì)介紹了以80c51單片機(jī)為路口控制核心，以磁感應(yīng)傳感器采集違章信號(hào)，中控室以微機(jī)為控制器對(duì)路口進(jìn)行監(jiān)視違章處理等操作，圖象傳輸采用電信adsl公共網(wǎng)進(jìn)行傳輸。對(duì)單片機(jī)的通信采用max232進(jìn)行轉(zhuǎn)換，當(dāng)意外死

3、機(jī)時(shí)本系統(tǒng)還有防死機(jī)等功能。關(guān)鍵字：8051單片機(jī) 交通燈 led顯示 引腳目 錄1.緒論.11.1 概述.11.2 設(shè)計(jì)目的.11.3 設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容.12.硬件電路設(shè)計(jì).22.1180c51內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部引腳.2 2.2、led數(shù)碼顯示器.3 2.3、雙色led.43.主程序設(shè)計(jì).5 3.1設(shè)計(jì)思想.5 3.2繪制軟件流程圖.53.3、程序的源代碼清單及注釋.64、上機(jī)調(diào)試運(yùn)行結(jié)果及分析.144.1.硬件調(diào)試.14 4.2.軟件調(diào)試.15結(jié)束語.16參考文獻(xiàn).171.1 緒 論當(dāng)今，紅綠燈安裝在各個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。1858年

4、，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號(hào)燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號(hào)燈。1868年，英國機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會(huì)大廈前的廣場(chǎng)上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，1914年始安裝于紐約市5號(hào)大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測(cè)器安在地下，車輛一

5、接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對(duì)壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號(hào)燈的紅燈延長一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1.2 設(shè)計(jì)目的(1)加強(qiáng)對(duì)單片機(jī)和匯編語言的認(rèn)識(shí)，充分掌握和理解設(shè)計(jì)各部分的工作原理、設(shè)計(jì)過程、選擇芯片器件、模塊化編程等多項(xiàng)知識(shí)。(2)用單片機(jī)模擬實(shí)現(xiàn)具體應(yīng)用，使個(gè)人設(shè)計(jì)能夠真正使用。(3)把理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，充分發(fā)揮個(gè)人能力，并在實(shí)踐中鍛煉。(4)提高利用已學(xué)

6、知識(shí)分析和解決問題的能力。(5)提高實(shí)踐動(dòng)手能力。1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容 題目描述：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)交通燈控制電路，并且編寫相應(yīng)的軟件，完成交通燈的管理任務(wù)。題目要求:該控制任務(wù)應(yīng)該完成下列功能：1.控制led燈，完成交通燈的管理任務(wù)；2. 按照分析、設(shè)計(jì)、調(diào)試和測(cè)試的軟、硬件開發(fā)過程完成這個(gè)控制任務(wù)。功能描述：要先了解實(shí)際交通燈的控制變化規(guī)律。假設(shè)一個(gè)十字路口為東西南北走向。初始狀態(tài)0為東西紅燈，南北紅燈。然后轉(zhuǎn)狀態(tài)1南北綠燈通車，東西紅燈。過20秒鐘轉(zhuǎn)狀態(tài)2，南北綠燈閃幾次轉(zhuǎn)亮黃燈，延時(shí)幾秒，東西仍然紅燈。再轉(zhuǎn)狀態(tài)3，東西綠燈通車，南北紅燈。過20秒鐘轉(zhuǎn)狀態(tài)4，東西綠燈閃幾次轉(zhuǎn)亮黃燈，延時(shí)幾秒，

7、南北仍然紅燈。最后循環(huán)至狀態(tài)1.2. 單片機(jī)概述單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。 通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和i/o接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)經(jīng)過1、2、3、3代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的cpu功能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引角的多功能化，以及低電壓底功耗。3. 硬件電路設(shè)計(jì)2.1、80c51內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部引腳80c51的40個(gè)引腳可分為：電源

8、引腳2根、時(shí)鐘引腳2根、控制引腳4根和i/o引腳32根。80c51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖所示。引腳功能：vss：接地端。vcc：電源端，接+5v。xtal1:接外部晶體的一個(gè)引腳。chmos單片機(jī)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，外部時(shí)鐘信號(hào)由此引入。xtal2：接外部晶體的一個(gè)引腳。hmos單片機(jī)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，外部時(shí)鐘信號(hào)由此引入。rst:復(fù)位信號(hào)輸入。vcc掉電后，此引腳可接備用電源，低功耗條件下保證內(nèi)部ram中的數(shù)據(jù)。ale：地址鎖存允許。當(dāng)單片機(jī)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，該引腳的輸出信號(hào)ale用于鎖存p0端口的低8位地址。ale輸出的頻率為時(shí)鐘振蕩頻率的1/6。對(duì)8751單片機(jī)片內(nèi)eprom編程時(shí)，編程

9、脈沖由此引腳接入。psen:程序存儲(chǔ)器允許。輸出讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。取指令操作期間，psen的頻率為振蕩頻率的1/6;但若此期間有訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作時(shí)，則有一個(gè)機(jī)器周期中的psen信號(hào)將不會(huì)出現(xiàn)。ea：ea=0，單片機(jī)只訪問外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于8031單片機(jī)此引腳必須接地。ea=1，單片機(jī)訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于內(nèi)部有程序存儲(chǔ)器的8xx51單片機(jī)，此引腳應(yīng)接高電平，但若地址超過4kb范圍（0fffh），單片機(jī)將自動(dòng)訪問外部程序存儲(chǔ)器。在8751單片機(jī)片內(nèi)eprom編程期間，此引腳接入21v編程電源vpp。p0.0p0.7:p0數(shù)據(jù)/低8位地址復(fù)用總線端口。p1.0p1.7:p1靜

10、態(tài)通用端口。p2.0p2.7:p2高八位地址總線動(dòng)態(tài)端口。p3.0p3.7:雙功能靜態(tài)端口。2.2、led數(shù)碼顯示器數(shù)碼管在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中主要用于顯示單片機(jī)的輸出數(shù)據(jù)和狀態(tài)等。led顯示器為發(fā)光二極管構(gòu)成的顯示器件。常用的led顯示器有兩種供應(yīng)狀態(tài)，既共陰極led與共陽極led。2.3、雙色led.雙色led是由一個(gè)紅色led管芯和一個(gè)綠色led管芯封裝在一起，公用負(fù)端。當(dāng)紅色正端加高電平，綠色正端加低電平時(shí)，紅燈亮；紅色正端加低電平，綠色正端加高電平時(shí)，綠燈亮；兩端都加高電平時(shí)，黃燈亮。5.程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)時(shí)，首先對(duì)東西南北路口計(jì)時(shí)寄存器進(jìn)行地址分配、對(duì)路口紅黃綠燈分配引腳、設(shè)置顯示碼緩沖

11、區(qū)、設(shè)置定時(shí)器初始時(shí)間。然后對(duì)各個(gè)狀態(tài)進(jìn)行編程，編程過程中應(yīng)注意各個(gè)狀態(tài)計(jì)時(shí)初值和顯示初值的設(shè)置，以及各個(gè)狀態(tài)led燈編程和調(diào)用。最后，數(shù)碼顯示的編程。一、 繪制硬件電路圖（用protel軟件）并對(duì)硬件電路進(jìn)行說明；80c51的引腳：p2.1p2.6分別控制東西路口綠燈、黃燈、紅燈和南北路口綠燈、黃燈、紅燈。p3.0和p3.1控制led數(shù)碼顯示。3. 主程序的設(shè)計(jì)3.1、設(shè)計(jì)思想交通燈根據(jù)其顯示情況可以分為四個(gè)狀態(tài)，可以通過定時(shí)來控制每個(gè)狀態(tài)的時(shí)間；通過定時(shí)也可以向led數(shù)碼管中每隔1秒送一個(gè)數(shù)，顯示該狀態(tài)剩余的時(shí)間。3.2、繪制軟件流程圖（用visio軟件）并對(duì)軟件流程進(jìn)行說明；開始 四個(gè)路

12、口紅燈亮 南北綠燈亮，東西紅燈亮，延時(shí) 南北黃燈閃爍，東西紅燈亮，延時(shí) 南北紅燈亮，東西綠燈亮，延時(shí) 南北紅燈亮，東西黃燈閃爍，延時(shí) 流程說明：程序開始進(jìn)入狀態(tài)0四個(gè)路口紅燈亮；然后進(jìn)入狀態(tài)1南北綠燈亮，東西紅燈亮，延時(shí)；然后進(jìn)入狀態(tài)2南北黃燈閃爍，東西紅燈亮，延時(shí)；然后進(jìn)入狀態(tài)3南北紅燈亮，東西綠燈亮，延時(shí)；然后進(jìn)入狀態(tài)4南北紅燈亮，東西黃燈閃爍，延時(shí)；循環(huán)至狀態(tài)1。3.3、程序的源代碼清單及注釋（匯編語言或c51程序）；second1equ30h ;東西路口計(jì)時(shí)寄存器second2equ31h;南北路口計(jì)時(shí)寄存器 dbufequ40h;顯示碼緩沖區(qū)1tempequ44h;顯示碼緩沖區(qū)2le

13、d_g1bitp2.1;東西路口綠燈led_y1bitp2.2;東西路口黃燈led_r1bitp2.3;東西路口紅燈led_g2bitp2.4;南北路口綠燈led_y2bitp2.5;南北路口黃燈led_r2bitp2.6;南北路口紅燈org0000hljmp startorg0100hstart:movtmod,#01h;置t0為工作方式1movth0,#3ch;置t0定時(shí)初值50msmovtl0,#0b0hclrtf0setb tr0;啟動(dòng)t0clramovp1,a;關(guān)閉不相關(guān)的led;*movr2,#20;置1s計(jì)數(shù)初值,50ms*20=1smovr3,#5;紅燈亮5smovsecond

14、1,#5;東西路口計(jì)時(shí)顯示初值5smovsecond2,#5;南北路口計(jì)時(shí)顯示初值5slcall displaywait0:lcall state0;調(diào)用狀態(tài)0jnbtf0,wait0;查詢50ms到否clrtf0movth0,#3ch;恢復(fù)t0定時(shí)初值50msmovtl0,#0b0hdjnz r2,wait0;判斷1s到否？未到繼續(xù)狀態(tài)0movr2,#20;置50ms計(jì)數(shù)初值 decsecond1;東西路口顯示時(shí)間減1sdecsecond2;南北路口顯示時(shí)間減1slcall displaydjnz r3,wait0;狀態(tài)0維持5s;*loop:movr2,#20;置50ms計(jì)數(shù)初值movr3

15、,#20;紅燈閃20smovsecond1,#25;東西路口計(jì)時(shí)顯示初值25smovsecond2,#25;南北路口計(jì)時(shí)顯示初值25slcall displaywait1:lcall state1;調(diào)用狀態(tài)1jnbtf0,wait1;查詢100ms到否clrtf0movth0,#3ch;恢復(fù)t0定時(shí)初值100msmovtl0,#0b0hdjnz r2,wait1;判斷1s到否？未到繼續(xù)狀態(tài)1movr2,#20;置100ms計(jì)數(shù)初值decsecond1;東西路口顯示時(shí)間減1sdecsecond2;南北路口顯示時(shí)間減1slcall displaydjnz r3,wait1;狀態(tài)1維持20s;* m

16、ov r2,#5;置50ms計(jì)數(shù)初值5*4=20movr3,#3;綠燈閃3smovr4,#4;閃爍間隔200msmovsecond1,#5;東西路口計(jì)時(shí)顯示初值5smovsecond2,#5;南北路口計(jì)時(shí)顯示初值5slcall displaywait2:lcall state2;調(diào)用狀態(tài)2jnbtf0,wait2;查詢50ms到否clrtf0movth0,#3ch;恢復(fù)t0定時(shí)初值50msmovtl0,#0b0hdjnz r4,wait2;判斷200ms到否？未到繼續(xù)狀態(tài)2cplled_g2;南北綠燈閃movr4,#4;閃爍間隔200msdjnz r2,wait2;判1s到否？未到繼續(xù)狀態(tài)2m

17、ovr2,#5;置50ms計(jì)數(shù)初值decsecond1;東西路口顯示時(shí)間減1sdecsecond2;南北路口顯示時(shí)間減1slcall displaydjnz r3,wait2;狀態(tài)2維持3s;*movr2,#20;置50ms計(jì)數(shù)初值movr3,#2;黃燈閃2smovsecond1,#2;東西路口計(jì)時(shí)顯示初值2smovsecond2,#2;南北路口計(jì)時(shí)顯示初值2slcall displaywait3:lcall state3;調(diào)用狀態(tài)3jnbtf0,wait3;查詢100ms到否clrtf0movth0,#3ch;恢復(fù)t0定時(shí)初值100msmovtl0,#0b0hdjnz r2,wait3;判斷

18、1s到否？未到繼續(xù)狀態(tài)3movr2,#20;置100ms計(jì)數(shù)初值decsecond1;東西路口顯示時(shí)間減1sdecsecond2;南北路口顯示時(shí)間減1slcall displaydjnz r3,wait3;狀態(tài)3維持2s;*movr2,#20;置50ms計(jì)數(shù)初值movr3,#20;紅燈閃20smovsecond1,#25;東西路口計(jì)時(shí)顯示初值25smovsecond2,#25;南北路口計(jì)時(shí)顯示初值25slcall displaywait4:lcall state4;調(diào)用狀態(tài)4jnbtf0,wait4;查詢100ms到否clrtf0movth0,#3ch;恢復(fù)t0定時(shí)初值100msmovtl0,

19、#0b0hdjnz r2,wait4;判斷1s到否？未到繼續(xù)狀態(tài)4movr2,#20;置100ms計(jì)數(shù)初值decsecond1;東西路口顯示時(shí)間減1sdecsecond2;南北路口顯示時(shí)間減1slcall displaydjnz r3,wait4;狀態(tài)4維持20s;*movr2,#5;置50ms計(jì)數(shù)初值movr4,#4;紅燈閃20msmovr3,#3;綠燈閃3smovsecond1,#5;東西路口計(jì)時(shí)顯示初值5smovsecond2,#5;南北路口計(jì)時(shí)顯示初值5slcall displaywait5:lcall state5;調(diào)用狀態(tài)5jnbtf0,wait5;查詢100ms到否clrtf0m

20、ovth0,#3ch;恢復(fù)t0定時(shí)初值100msmovtl0,#0b0hdjnz r4,wait5;判斷200ms到否？未到繼續(xù)狀態(tài)5cplled_g1;東西綠燈閃movr4,#4;閃爍200msdjnz r2,wait5;判斷1s到否？未到繼續(xù)狀態(tài)5movr2,#5;置100ms計(jì)數(shù)初值decsecond1;東西路口顯示時(shí)間減1sdecsecond2;南北路口顯示時(shí)間減1slcall displaydjnz r3,wait5;狀態(tài)5維持3s;*movr2,#20;置50ms計(jì)數(shù)初值movr3,#2;紅燈閃2smovsecond1,#2;東西路口計(jì)時(shí)顯示初值2smovsecond2,#2;南北

21、路口計(jì)時(shí)顯示初值2slcall displaywait6:lcall state6 ;調(diào)用狀態(tài)6jnbtf0,wait6;查詢100ms到否clrtf0movth0,#3ch;恢復(fù)t0定時(shí)初值100msmovtl0,#0b0hdjnz r2,wait6;判斷1s到否？未到繼續(xù)狀態(tài)6movr2,#20;置100ms計(jì)數(shù)初值decsecond1;東西路口顯示時(shí)間減1sdecsecond2;南北路口顯示時(shí)間減1slcall displaydjnz r3,wait6;狀態(tài)6維持2sljmp loop;大循環(huán);*state0:;狀態(tài)0setb led_r1;東西路口紅燈亮clrled_y1clrled_

22、g1clrled_g2clrled_y2setb led_r2;南北路口紅燈亮retstate1:;狀態(tài)1 setb led_r1 ;東西路口紅燈亮clrled_y1clrled_g1clrled_r2clrled_y2setb led_g2;南北路口綠燈亮retstate2:;狀態(tài)2clrled_y2clrled_r2clrled_g1clrled_y1setb led_r1;東西路口紅燈亮retstate3:;狀態(tài)3clrled_g2clrled_r2clrled_g1clrled_y1setb led_r1;東西路口紅燈亮setb led_y2 ;南北路口黃燈亮retstate4:;狀態(tài)

23、4clrled_g2clrled_y2setb led_r2;南北路口紅燈亮setb led_g1;東西路口綠燈亮clrled_y1clrled_r1retstate5:;狀態(tài)5clrled_g2clrled_y2setb led_r2;南北路口紅燈亮clrled_y1clrled_r1retstate6:;狀態(tài)6clrled_g2clrled_y2setb led_r2 ;南北路口紅燈亮clrled_g1clrled_r1setb led_y1;東西路口黃燈亮retdisplay:;數(shù)碼顯示mova,second1;東西路口計(jì)時(shí)寄存器movb,#10;16進(jìn)制數(shù)拆成兩個(gè)10進(jìn)制數(shù)divabm

24、ovdbuf+3,amova,bmovdbuf+2,amova,second2;南北路口計(jì)時(shí)寄存器movb,#10;16進(jìn)制數(shù)拆成兩個(gè)10進(jìn)制數(shù)divabmovdbuf+1,amova,bmovdbuf,amovr0,#dbufmovr1,#tempmovr7,#4dp10:movdptr,#ledmapmova,r0movc a,a+dptrmovr1,aincr0incr1djnz r7,dp10movr0,#tempmovr1,#4dp12:movr7,#8mova,r0dp13:rlcamovp3.0,cclrp3.1setb p3.1djnz r7,dp13incr0djnz r1,dp12retledmap:db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh;0，1，2，3，4，5db 7dh,07h,7fh,6fh,77h,7ch;6，7，8，9，a，bdb 58h,5eh,7bh,71h,0,40h;c，d，e，f， ，-end4、上機(jī)調(diào)試運(yùn)