基于單片機8255交通燈

1、8255控制交通燈一、實驗目的了解8255芯片的結構及編程方法，學習模擬交通燈控制的實現(xiàn)方法。二、實驗內(nèi)容用8255做輸出口，控制十二個發(fā)光二極管燃滅，模擬交通燈管理。三、實驗說明1.因為本實驗是交通燈控制實驗，所以要先了解實際交通燈的變化情況和規(guī)律。假設一個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。然后轉狀態(tài)1東西綠燈通車，南北紅燈。過一段時間轉狀態(tài)2，東西綠燈滅，黃燈閃爍幾次，南北仍然紅燈。再轉狀態(tài)3，南北綠燈通車，東西紅燈。過一段時間轉狀態(tài)4，南北綠燈滅，閃幾次黃燈，延時幾秒，東西仍然紅燈。最后循環(huán)至狀態(tài)1。四、實驗程序框圖四節(jié)路口紅斤高五、實驗接線圖IR3R4R7R8Ri

2、onRll1CR12LED11 LED12車A心 CN l O L H pq 8 工 g 1 d d a d d 43 C?jl1GJ:Vw:ddd六、實驗步驟 8255 PAO PA7、PB0- PB3依次接發(fā)光二極管 L1 L12。 以連續(xù)方式從OBBOH開始執(zhí)行程序，初始態(tài)為四個路口的紅燈全亮之后，東西路口的綠燈亮南北路口的紅燈亮，東西路口方向通車。延時一段時間后東西路口的綠燈熄滅，黃燈開始閃耀。閃耀若干次后，東西路口紅燈亮，而同時南北路口的綠燈亮，南北路口方向開始通車，延時一段時間后，南北路口的綠燈熄滅，黃燈開始閃耀。閃耀若干次后，再切換到東西路口方向，之后重復以上過程。一摘要：本系統(tǒng)

3、采用單片機、鍵盤、LED顯示、交通燈演示系統(tǒng)組成。設計一個用于十字路口的車輛及行人的交通管理，系統(tǒng)包括左拐、右拐、及行基本的交通燈的功能，計時牌顯示路口 通行轉換剩余時間，在出現(xiàn)緊急情況時可由交通手動實現(xiàn)全路口車輛禁行而行人通行狀 態(tài)。另外，在特種車輛如 119、120通過路口時，系統(tǒng)可自動轉為特種車輛放行，其他車輛 禁止通行的狀態(tài)，15s后系統(tǒng)自動恢復正常管理。其他還有84s與60s通行管理轉換等功能。采用數(shù)碼管與點陣 LED相結合的顯示方法，既要求倒計時數(shù)字輸出，又要求有狀態(tài)燈 輸出等。關鍵字： 單片機系統(tǒng)AT89C51）控制8255、交通規(guī)則、LED顯示、動態(tài)掃描、按鍵輸入、分時段調 整

4、參考文獻：單片機課程設計指導北京航天航空大學出版社基于MCS-51系列的單片機原理的應用設計國防工業(yè)出版社單片機實訓教程北京大學出版社單片機系統(tǒng)原理及應用微機原理及應用二、方案設計與論證1電源提供方案：采用獨立的穩(wěn)壓電源，此方案穩(wěn)定可靠，且有各種成熟電路可供選用LED1LED2LED 6 LED 7 LEDSLED9LED10N1OMlN3N4MSK7N8N9NilN12L12LED 5 3Ft LED4i v! LED3 乏A :L6I2顯示界面方案采用數(shù)碼管和點陣 LED相結合的方法，因為實際既要求倒計時施主輸出，又要求又狀態(tài)燈輸出等，為方便觀看并考慮到現(xiàn)實狀況，用數(shù)碼管與LED分別顯示時

5、間和提示信息。這種方案既滿足系統(tǒng)功能要求，又減少了系統(tǒng)實現(xiàn)的復雜度。3輸入方案直接在10 口上接按鍵開關。因為設計時精簡和優(yōu)化了電路，所以剩余口的資源還比較多。4主控制方案采用AT89C51單片機作為控制器，控制 8255實行通行倒計時及左拐、右拐、直行、行人通行指示采用單塊 LCD液晶點陣顯示器。這種方案設計占用單片機的端口最少，硬件也少。 耗電也最小；系統(tǒng)框圖正文一、 功能描述本系統(tǒng)由單片機系統(tǒng)、鍵盤、發(fā)光二極管、交通燈演示系統(tǒng)組成，單片機作為主控制器用于十字路口的車輛及行人的交通管理，每個方向具有左拐、右拐、直行及行人4種通行指示燈，計時牌顯示路口通行轉換剩余時間。另外，在特種車輛如11

6、9、120通過路口時，系統(tǒng)可自動轉為特種車輛放行，其他車輛禁止通行的狀態(tài)，15s后系統(tǒng)自動恢復正常管理。并有手動控制分時段 84s與60s通行管理轉換等功能。二、 系統(tǒng)硬件電路的設計整套電路系統(tǒng)由控制系統(tǒng)模塊、通行燈輸出控制顯示模塊、時間顯示模塊、時間顯示模塊和自動特種車輛控制模塊等組成。1、主控制系統(tǒng)單片機的P0 口用于控制8255。8255的PA 口和PB 口用于控制南北及東西的通行燈，。PC口及P3.0P3.2 口用于4組2位LED計時器的控制，特種車通過時使用外中斷1 口/0.006 計算，限流電阻應為 510Q .因為南北 通行時雙向指示牌相同，因此每個端口應具有12mA的吸收電流能

7、力。圖 7.4所示為指示燈電路圖。3、時間顯示模塊道口通行剩余時間采用高亮紅色7段LED發(fā)光數(shù)碼管顯示，采用共陽數(shù)碼管，如用單片機吸收電流驅動，列掃描驅動使用三極管，按每段6mA電流算，全顯示字形“ 8”時，每個數(shù)碼管需6mA 8=48mA因為時間顯示每個道口相同，4組需192mA因此設計中采用中功率三極管9012.因為單片機每個斷碼輸出口需吸收24mA電流，因此在電路設計中也使用了驅動集成塊74HC244其顯示驅動電路如圖示。4、特種車輛自動控制模塊自動道口燈在特種車輛到來時能自動關閉所有綠燈，讓特種車通過。設計中采用紅外線發(fā)生器作為特種車的發(fā)生器，使用實時中斷來影響特種車的通行要求。紅外線

8、接收器一般采用電視機上用的一體化紅外接收器，具有很高的靈敏度和較強的抗干擾能力5、電源電路因為整個系統(tǒng)采用的電源電壓需+5V電壓，所以采用不可調的 3端穩(wěn)壓器件，用常用的lm7850就可以滿足系統(tǒng)電源的要求。LM7850三端集成穩(wěn)壓電源內(nèi)部由準電壓回路、恒流源、過流保護、過壓保護和短路保護回路等8部分組成具有低功耗，高效率，波紋系數(shù)小，輸出電壓穩(wěn)定等優(yōu)點。三、系統(tǒng)主要程序的設計道口交通控制系統(tǒng)程序主要分為以下幾個模塊：初始化程序、主程序、定時中斷程序和特 種車實時響應程序等。1、 初始化程序初始化程序主要完成內(nèi)存劃，定時器的工作模式、中斷方式等的設定。因為子程序調用較 多，因此初始化時堆棧指針

9、設于80H處。定時器TO、T1設為16位定時器模式，定時時間位50ms,為秒計時用，T1為通行結束閃爍用。2、 主程序主程序要負責總體程序管理功能，實現(xiàn)人機交換設定。因為采用動態(tài)掃描方式顯示時間，因此主程序大部分時間要調用掃描顯示程序。主程序流程圖如下圖示。3、 夕卜中斷1中斷服務程序經(jīng)過時，車中發(fā)射紅外線信號，其信號被道口控制板上的接收器接收，并輸出一個低電平 處外中斷1中斷處理程序流程圖如下頁圖所示。4、 定時服務中斷程序序主要用于行車與行人的通行指示，按照交通規(guī)則，紅綠燈控制轉換邏輯表如7.1表所列。南北方向 端口 控制功能 120110s 11070s 7060s 6010s 100s

10、P*.7 左拐紅0 0 0 1 1P*.6 左拐綠 1 1 1 0 0/1P*.5 直行紅1 1 1 0 0P*.4 直行綠 0 0 0/1 1 1P*.3 右拐紅0 1 1 1 1P*.2 右拐綠 1 0 0 0 0/1P*.1 行人紅1 1 1 0 0P*.0 行人綠 0 0 0/1 1 1道口控制字 66H 6AH 6AH/7BH 99H 99H/DDH東西方向P*.7 左拐紅0 0 0 0 0P*.6 左拐綠1 1 1 1 1P*.5 直行紅0 0 0 0 0P*.4 直行綠1 1 1 1 1P*.3 右拐紅0 1 1 1 1P*.2 右拐綠 1 0 0 0 0/1P*.1 行人綠0

11、0 0 0 0P*.0 行人紅1 1 1 1 1道口控制字 55H 59H 59H 59H 59H/5DH通行規(guī)則如下：1）車輛南北直行、各路右拐，南北向行人通行。南北向通行時間為1mi n,各路右拐比直行滯后10s開放。2）車輛南北向左拐、各路右拐，行人禁行。通行時間為1min。3）車輛東西向直行、各路右拐，東西向行人通行。東西向通行時間為1mi n,各路右拐比直行滯后10s開放。4）車輛東西向左拐、各路右拐，行人禁行。通行時間為1min。表中通行規(guī)則，是以給控制紅綠燈端口送控制碼的方式實現(xiàn)的。它的原理是，將按不同通行規(guī)則時的各路口的紅綠燈亮滅情況轉換為單片機端口控制碼。其指示燈功能通過TO

12、定時中斷服務程序實現(xiàn)。定時器TO定時益出中斷周期為 10ms,中斷累計20次即1s）時對120s倒計時單元減1操 作。設計中將4種通行規(guī)則分成集中不同的亮燈方式，通過查詢秒倒計時單元的數(shù)據(jù)，實 現(xiàn)在不同的時間段給控制端口送不同的控制數(shù)據(jù)碼?？刂拼a分為5個時間段：84 74s、74 58s、5848s、48 10s、10 Os。交通管理定時功能程序流程圖如下頁圖所示。5、調試及性能分析設計時按紅綠交通燈控制程序和特種車輛經(jīng)過中斷程序兩大部分電路進行測試。1、 紅綠交通燈控制程序時器T0,直接按照表7.1中算好的數(shù)據(jù)碼送出來控制燈，觀察其邏輯狀態(tài)是否符合要求。 可多次、反復地進行調試，直至邏輯關系

13、正確。值得注意的是，南北方向、東西方向的指 示燈要同時調試。2、 特殊車輛通行時紅外線檢測電路的調試在模擬小車中放一塊紅外發(fā)射模塊，將示波器輸入端接在交通控制燈的紅外接收模塊的輸 出引腳上，當小車通過路口時，檢測紅外線是否被接收。若該腳輸出為低電平，則說明可 以收到信號，電路正常。本系統(tǒng)以AT89C51單片機為核心，開發(fā)程序調試階段采用W78E516BS行在線編程及修改，可大大加快調試進度。設計的交通燈可用于十字路口的車輛及行人的交通管理，顯示采用2位7段數(shù)碼管，可以很直觀的顯示紅綠燈的開放和關閉的時間；設計中應用了兩種倒計 時顯示方式，84S倒計時適用于車流量較大的城市，60s倒計時可用于中

14、小型城市；功能完整，不僅有普通交通燈的指示功能，還增加了特種車輛自動通行功能。其控制功能和效 果與真實道口管理紅綠燈完全一致。ORG 0630HHA4S: MOV SP,#60HMOV DPTR,#0FF2BHMOV A,#80HMOVX DPTR,AMOV DPTR,#0FF29HMOV A,#49HMOVX DPTR,AINC DPTRMOV A,#49HMOVX DPTR,AMOV R2,#25HLCALL DELAYHA4S3: MOV DPTR,#0FF29HMOV A,#08HMOVX DPTR,AINC DPTRMOV A,#61HMOVX DPTR,AMOV R2,#55HLC

15、ALL DELAYMOV R7,#05HHA4S1: MOV DPTR,#0FF29HMOV A,#04HMOVX DPTR,AINC DPTRMOV A,#51HMOVX DPTR,AMOV R2,#20HLCALL DELAYMOV DPTR,#0FF29HMOV A,#00HMOVX DPTR,AINC DPTRMOV A,#41HMOVX DPTR,AMOV R2,#20HLCALL DELAYDJNZ R7,HA4S1MOV DPTR,#0FF29HMOV A,#03HMOVX DPTR,AINC DPTRMOV A,#0cHMOVX DPTR,AMOV R2,#55HLCALL D

16、ELAYMOV R7,#05HHA4S2: MOV DPTR,#0FF29HMOV A,#02HMOVX DPTR,AINC DPTRMOV A,#8aHMOVX DPTR,AMOV R2,#20HLCALL DELAYMOV DPTR,#0FF29HMOV A,#02HMOVX DPTR,AINC DPTRMOV A,#08HMOVX DPTR,AMOV R2,#20HLCALL DELAYDJNZ R7,HA4S2LJMP HA4S3DELAY: PUSH 02HDELAY1: PUSH 02HDELAY2: PUSH 02HDELAY3: DJNZ R2,DELAY3POP 02HDJN

17、Z R2,DELAY2POP 02HDJNZ R2,DELAY1POP 02HDJNZ R2,DELAYRETEND交通燈 帶外部中斷）實驗作者：徐學軍一、實驗教案目的1、 學習外部中斷技術的基本使用方法。2、 .學習中斷處理程序的編程方法。3、 學習數(shù)據(jù)輸出程序的設計方法。4、 學習模擬交通燈控制的方法。5、 學習雙色燈的使用。6、 學習在單片機系統(tǒng)中擴展簡單I/O接口的方法。7、 復習軟件延時子程序的編寫和使用。二、實驗教案內(nèi)容1、 雙色燈的使用，數(shù)據(jù)輸出程序的設計。2、 P1、P0 口的特點，主要是做為普通輸入輸出口使用時的特點輸出可以鎖存，輸入可 以緩沖，包括它們的負載能力），P0 口

18、的擴展。3、 使用驅動芯片 這里主要講74LS240）驅動四只雙色燈，包括各個引腳的功能與連接方 法。4、 編寫三層循環(huán)程序，用來延時，會計算延時時間。5、 外部中斷的編程方法。三、實驗教案的重點與難點單片機I/O 口的使用和軟件延時子程序的編寫是重點，其中難點是軟件延時子程序延時時間的計算，但不是重點，因為我們用它來做不太精確的延時，準確的延時，我們會在后面用定時器來完 成。四、實驗的軟件與硬件微型計算機、愛迪克單片機實驗箱及相關附件、愛迪克實驗箱配套軟件五、實驗教案的過程1、讓學生打開愛迪克實驗軟件 實驗箱配套的軟件）幫助中的實驗幫助，參考實驗五約十分鐘時間），在黑板上寫下學生需要參考教材

19、的地方并畫出接口電路簡圖，寫下做本實驗時的幾點要 求。2、 學生熟悉實驗五幫助之后，跟學生講清楚，利用愛迪克實驗箱上的74LS240 作為驅動芯片。詳細講解硬件接口圖。3、 讓學生打開實驗五的原程序，給學生講解特別需要注意的地方。4、 講解本次實驗的具體要求，因為原程序太長，不適合讓學生在短時間內(nèi)編寫，需要刪 除部分狀態(tài)，但要突出中斷與交通燈的特點。5、 講解程序設計中關鍵的程序 下面附有參考程序），并在黑板上板述出來。6、 讓學生開始編程序，現(xiàn)在指導，并檢查學生連線是否正確。7、 如果有學生做完，并且程序運行正確，就給他驗收。采用直接問答的方式，問題點主 要在程序中幾個難點。跟據(jù)學生的答問的

20、情況進行評分，并且當堂記下成績根據(jù)學生實驗報告等情況最后還要綜合評分，作為學生的最終實驗成績）。8、 幫助部分學生修改程序。六、參考程序。系統(tǒng)晶振是 11.0592 MHzORG0000HLJMPSTARTORG0003H。INT 0 中斷入口地址LJMPINT_0ORG0040HSTART:MOVSP,#60HSETBEX0。INT 0 中斷有效SETBIT0SETBEALCALLSTATUS0。初始狀態(tài) （ 都是紅燈 CIRCLE: LCALLSTATUS1。南北綠燈 , 東西紅燈LCALLSTATUS2。南北綠燈閃轉黃燈 , 東西紅燈LCALLSTATUS3。南北紅燈 , 東西綠燈LCA

21、LLSTATUS4。南北紅燈 ,東西綠燈閃轉黃燈INT0_:LJMPCIRCLE。保護現(xiàn)場PUSHPSWPUSH2PUSHACCMOVDPTR,#8300H北, 東西都亮紅燈MOVA,#0FH。南MOVXDPTR,A時 10 秒MOVR2,#100。延LCALLDELAY?；謴同F(xiàn)場POPACCMOVXDPTR,APOP2STATUS0:紅燈POPRETIPSW。南北紅燈, 東西MOVDPTR,#8300HMOVA,#0FHMOVXDPTR,A延時 1 秒MOVR2,#10。STATUS1:紅燈LCALLRETDELAY。南北綠燈, 東西MOVDPTR,#8300H南北綠燈 , 東西紅燈MOVA,#96H。MOVXDPTR,A時 20 秒MOVR2,#200。延STATUS2: 燈, 東西紅燈LCALLRETDELAY。南北綠燈閃轉黃MOVDPTR,#8300HMOVR3,#03H。綠燈閃 3 次FLASH:MOVA,#