單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告基于單片機(jī)系統(tǒng)的交通燈設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題目: 基于單片機(jī)系統(tǒng)的交通燈設(shè)計(jì) 專業(yè)： 姓 名 學(xué)號(hào): 同組人： 指 導(dǎo) 教 師: 完成日期：2010年12月26日南北東西1 設(shè)計(jì)任務(wù)和性能指標(biāo)1.1設(shè)計(jì)任務(wù)利用單片機(jī)完成交通信號(hào)燈控制器的設(shè)計(jì)，該交通信號(hào)燈控制器由一條主干道和一條支干道匯合成十字路口，在每個(gè)入口處設(shè)置紅、綠、黃三色信號(hào)燈，紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮則給行駛中的車輛有時(shí)間停在禁行線外。用紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號(hào)燈。如圖右圖所示。設(shè)東西向?yàn)橹鞲傻?，南北為支干道?.2性能指標(biāo)（1）處于常允許通行的狀態(tài)，支干道有車來(lái)時(shí)才允許通行。主干道亮綠燈時(shí)，支干道亮紅燈；支干道亮綠燈時(shí)，主干道亮紅燈

2、。（2）干道均有車時(shí)，兩者交替允許通行，主干道每次放行60秒，支干道每次放行40秒，設(shè)立60秒、40秒計(jì)時(shí)、顯示電路。（3）綠燈亮到紅燈亮的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，要亮5秒黃燈作為過(guò)渡。黃燈亮?xí)r，原紅燈按1hz的頻率閃爍。（4）支干道通行時(shí)間及黃燈亮的時(shí)間均可在099秒內(nèi)任意設(shè)置。2 設(shè)計(jì)方案2.1任務(wù)分析模擬交通燈控制器就是使用單片機(jī)來(lái)控制一些led 和數(shù)碼管，模擬真實(shí)交通燈的功能。紅、黃、綠交替閃亮，利用數(shù)碼管倒計(jì)數(shù)顯示間隔等，用于管理十字路口的車輛及行人交通，計(jì)時(shí)牌顯示路口通行轉(zhuǎn)換剩余時(shí)間等2.2方案設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)的要求可知，系統(tǒng)的硬件原理框圖如下圖所示。 系統(tǒng)硬件框圖單片機(jī)可選用at89c51，它與

3、8051系列單片機(jī)全兼容，但其內(nèi)部帶有4kb的flash rom，設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)需外接程序存儲(chǔ)器，為設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來(lái)極大的方便。南北向和東西向各采用2個(gè)數(shù)碼管計(jì)時(shí)，同時(shí)需要對(duì)該方向的指示燈的點(diǎn)亮?xí)r間進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。鍵盤系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)的需要設(shè)置不同的鍵的個(gè)數(shù)，可以選擇線式鍵盤或矩陣式鍵盤，若單片機(jī)的io口不夠用時(shí)，可以考慮擴(kuò)展8255或8155滿足系統(tǒng)的要求。2. 3軟件方案 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，程序框圖如圖所示。軟件可由匯編語(yǔ)言完成，也可由c語(yǔ)言完成。軟件設(shè)計(jì)可以分為以下幾個(gè)功能模塊：主程序：初始化及鍵盤監(jiān)控。計(jì)時(shí)程序模塊：為定時(shí)器的中斷服務(wù)子程序，完成0.1秒（或其他時(shí)間）和1秒的時(shí)間定時(shí)。 顯示程序模塊：

4、完成60個(gè)發(fā)光二極管（實(shí)際上只需驅(qū)動(dòng)30個(gè)）和8個(gè)led數(shù)碼管的顯示驅(qū)動(dòng)。調(diào)用緊急狀態(tài)子程序調(diào)用正常運(yùn)行子程序判斷當(dāng)前狀態(tài)初始化開始 程序流程圖3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)的最小系統(tǒng)atmel公司生產(chǎn)的at89c52單片機(jī)它是硬件電路的核心部分，時(shí)鐘電路晶振使用12mhz，復(fù)位電路采取按鍵復(fù)位方式。具體連接圖3.1和圖3.2。 單片機(jī)系統(tǒng)的時(shí)鐘電路 單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位電路3.2電源電路設(shè)計(jì) 電源用5v直流變壓器直接供電。 3.3數(shù)碼管顯示電路 顯示電路采用8個(gè)共陰數(shù)碼管，p1口作為數(shù)碼管的輸入，p3.4、p3.5、p3.6 p3.7分別作為東西南北四路數(shù)碼管的位選端。 數(shù)碼管顯示電路3.4信號(hào)燈控

5、制電路 中斷處理顯示子程序參數(shù)初始化開始 應(yīng)急電路4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 主程序設(shè)計(jì) 緊急中斷子程序中斷處理 系統(tǒng)程序流程圖 5 調(diào)試及性能分析5.1 調(diào)試分析5.1.1 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試主要是利用proteus仿真軟件完成電路的搭建，運(yùn)行以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤及時(shí)改正。5.1.2 硬件調(diào)試硬件調(diào)試主要是檢測(cè)硬件電路是否有短路、斷路、虛焊等。具體步驟及測(cè)試結(jié)果如下：（1）檢查電源與地線是否全部連接上，用萬(wàn)用表對(duì)照電路原理圖測(cè)試各導(dǎo)線是否完全連接，對(duì)未連接的進(jìn)行修復(fù)。（2）參照原理圖，檢查各個(gè)器件之間的連接是否連接正確，是否存在虛焊，經(jīng)測(cè)試，各連接不存在問(wèn)題。（3）以上兩項(xiàng)檢查并修復(fù)完后，給該硬件

6、電路上電，電源指示燈點(diǎn)亮。5.1.3 系統(tǒng)功能調(diào)試 通過(guò)軟件仿真顯示，系統(tǒng)基本能完成要求，由于設(shè)計(jì)思路出現(xiàn)問(wèn)題，鍵盤沒(méi)有正確的做出來(lái)，沒(méi)有鍵盤電路，緊急情況也可以通過(guò)一個(gè)按鈕來(lái)采取相關(guān)的動(dòng)作。6 心得體會(huì) 由于使用的是單片機(jī)作為核心的控制元件，使得電路的可靠性比較高，功能也比較強(qiáng)大，而且可以隨時(shí)的更新系統(tǒng)，進(jìn)行不同狀態(tài)的組合。經(jīng)過(guò)這次單片機(jī)設(shè)計(jì)，我認(rèn)識(shí)到自己在這方面的很大不足，還好有同學(xué)的幫助，一起研究，同時(shí)查閱了許多資料，最后終于把這個(gè)交通燈的設(shè)計(jì)搞出來(lái)。以前我們做實(shí)驗(yàn)也做出來(lái)過(guò)交通燈這個(gè)項(xiàng)目，但是那跟這個(gè)相比很容易了，因?yàn)槟侵恍枰斎氩⒉恍枰酒某绦蛟O(shè)計(jì)，而這個(gè)設(shè)計(jì)則完全是我們一手起草并

7、借鑒前人經(jīng)驗(yàn)而做成的，很有成就感，感覺(jué)單片機(jī)這門課真的很重要，因?yàn)樗δ芴珡?qiáng)大了，我們學(xué)好了可以做許多有用的東西。以前對(duì)單片機(jī)還心里面一直對(duì)單片機(jī)害怕，感覺(jué)太深?yuàn)W了不好理解。但是經(jīng)過(guò)這次仿真，給人以很真實(shí)的感覺(jué)，它確實(shí)就是這樣，從現(xiàn)象觀察發(fā)現(xiàn)，我們的思維是對(duì)的，程序是正確的，因此，感覺(jué)單片機(jī)又不是那樣難以理解，我以后要更加的努力學(xué)習(xí)更多的關(guān)于單片機(jī)設(shè)計(jì)的知識(shí)，把它學(xué)好，以后能夠用到的。我相信自己是能夠做到的！ 參考文獻(xiàn)1李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)（第3版）.北京：北京航空航天大學(xué)出版社2 徐維祥.單片微型機(jī)原理及應(yīng)用 大連理工大學(xué)出版社3 胡漢才.單片機(jī)原理與接口技術(shù)m.北京: 清華大學(xué)大學(xué)

8、出版社4 閆勝利.altium designer 6.中文版使用教程電子工業(yè)出版社附錄1 系統(tǒng)原理圖 附錄2 系統(tǒng)仿真圖 附錄3 程序清單;-;程序?qū)崿F(xiàn)功能;西南北路口直行與轉(zhuǎn)彎交替通行，數(shù)碼管顯示直行通行倒計(jì)時(shí)，紅綠黃燈顯示包括人行道在內(nèi)的道路交通狀態(tài)。;某一方向道路擁擠時(shí)，可以人工控制調(diào)節(jié)東西南北方向通行時(shí)間。;緊急情況時(shí)，各路口交通燈顯示紅燈，數(shù)碼管保持?jǐn)?shù)據(jù)不變。;工作寄存器及存儲(chǔ)單元分配;1.工作寄存器;r2設(shè)置為定時(shí)器定時(shí)中斷次數(shù),r6、r7用于延時(shí)程序中的寄存器;2.片內(nèi)存儲(chǔ)單元;30h、31h作為兩組數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元;32h、33h作為交通燈初始狀態(tài)存儲(chǔ)單元;40h、41h

9、作為交通燈顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元;3.標(biāo)志位;00h：南北通行標(biāo)志位 ; 01h：東西通行標(biāo)志位;02h：緊急事件標(biāo)志位 ;-snf equ 00h ;南北通行標(biāo)志位ewf equ 01h ;東西通行標(biāo)志位urf equ 02h ;緊急事件標(biāo)志位org 0000hljmp main ;上電轉(zhuǎn)主程序org 000bh ;定時(shí)中斷入口ljmp dszd org 0003h ;緊急中斷入口ljmp urzdorg 0030h main: lcall init ;調(diào)用初始化子程序loop: lcall dis ;循環(huán)執(zhí)行顯示子程序 ajmp loop;/初始化程序init: setb snf setb ew

10、f setb urf mov r2,#20 ;定時(shí)器中斷20次為1s mov tmod,#01h ;初始化定時(shí)器 mov tl0,#0b0h mov th0,#3ch setb ea ;開定時(shí)中斷與緊急中斷 setb et0 setb tr0 setb ex0 setb it0 ;設(shè)置中斷程控方式 mov dptr,#tab ;數(shù)值首地址放入dptr中 mov 40h,#40 ;東南西北通行時(shí)間設(shè)置 mov 41h,#40 mov 30h,#40 ;通行時(shí)間初始化 mov 31h,#60 mov p0,#4ch ;初始化時(shí)南北通行并把交通燈狀態(tài)分別放在32h和33h中 mov 32h,#4ch

11、 mov p2,#15h mov 33h,#15h ret;/顯示子程序dis: mov p3,#0dfh ;選中南北方向的十位數(shù)碼管 mov a,30h ;把顯示數(shù)據(jù)送人數(shù)碼管顯示 mov b,#10 div ab movc a,a+dptr mov p1,a ; lcall d1ms mov p3,#0efh ;選中南北方向的個(gè)位數(shù)碼管 mov a,b ;送入數(shù)碼管顯示 movc a,a+dptr mov p1,a lcall d1ms mov p3,#7fh ;選中第東西方向的十位數(shù)碼管 mov a,31h ;送入數(shù)碼管顯示 mov b,#10 div ab movc a,a+dptr

12、mov p1,a lcall d1ms mov p3,#0bfh ;選中第東西方向的個(gè)位數(shù)碼管 mov a,b movc a,a+dptr mov p1,a lcall d1ms setb p3.0 setb p3.1 jnb p3.0,dis_s ;查詢是否第一個(gè)按鍵按下 jnb p3.1,dis_e ;查詢是否第二個(gè)按鍵按下 ajmp dis_r ;沒(méi)有鍵按下則返回dis_s:lcall d5ms ;按鍵去抖 jnb p3.0,dis_sn ajmp dis_r dis_sn:mov 40h,#50 ;對(duì)通行時(shí)間從新分配，南北通行時(shí)間加長(zhǎng) mov 41h,#30 ajmp dis_rdis

13、_e:lcall d5ms ;按鍵去抖 jnb p3.1,dis_ew ajmp dis_rdis_ew:mov 40h,#30 ;東西通行時(shí)間加長(zhǎng) mov 41h,#50dis_r:ret ;/定時(shí)中斷處理程序ds_c: ljmp ds_r ;接力跳轉(zhuǎn)dszd: push acc ;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) push psw clr tr0 ;關(guān)定時(shí)器及中斷標(biāo)志位并重新賦值 clr tf0 mov tl0,#0b0h mov th0,#3ch djnz r2,ds_c ;判斷1m時(shí)間是否到達(dá) mov r2,#20 ;到達(dá)重新賦值 dec 30h ;南北方向通行時(shí)間減一 mov a,30h ;把減一后的時(shí)間送

14、入顯示存儲(chǔ)單元;南北通行到達(dá)最后4秒時(shí)黃燈閃爍ds_10:cjne a,#4,ds_11 ;如果通行時(shí)間剩余4秒 jnb snf,ds_11 ;判斷是否是南北通行 mov p0,#8ah mov 32h, #8ah ;把交通燈狀態(tài)存入存儲(chǔ)單元（后面類似）ds_11:cjne a,#3,ds_12 ;不是剩余3秒，返回 jnb snf,ds_12 ;不是南北通行時(shí)間，返回 mov p0,#88h mov 32h, #88hds_12:cjne a,#2,ds_13 jnb snf,ds_13 mov p0,#8ah mov 32h, #8ah ds_13:cjne a,#1,ds_14 jnb

15、snf,ds_14 mov p0,#88h mov 32h, #88h;-ds_14:jnz ds_ne ;通行時(shí)間沒(méi)有結(jié)束轉(zhuǎn)向改變東西方向的數(shù)碼管 cpl snf ;如果通行時(shí)間結(jié)束則對(duì)標(biāo)志位取反 jnb snf,ds_1 ;判斷是否南北通行 mov 30h,40h ;是，點(diǎn)亮相應(yīng)的交通燈 mov p0,#4ch mov 32h,#4ch ;存儲(chǔ)交通燈狀態(tài) mov p2,#15h mov 33h, #15h ;存儲(chǔ)交通燈狀態(tài)ds_ne:dec 31h ;東西方向通行時(shí)間減一 mov a,31h ;把通行剩余時(shí)間送入顯示存儲(chǔ)單元;東西方向通行時(shí)間剩余4秒鐘黃燈閃爍（程序注釋與南北方向類似 略）

16、ds_20:cjne a,#4,ds_21 jb ewf,ds_21 mov p0,#51h mov 32h, #51hds_21:cjne a,#3,ds_22 jb ewf,ds_22 mov p0,#41h mov 32h, #41hds_22:cjne a,#2,ds_23 jb ewf,ds_23 mov p0,#51h mov 32h, #51hds_23:cjne a,#1,ds_24 jb ewf,ds_24 mov p0,#41h mov 32h, #41h;-ds_24:jnz ds_r ;東西方向時(shí)間沒(méi)有結(jié)束，返回 cpl ewf ;對(duì)通行狀態(tài)取反 jnb ewf,ds_

17、2 ;東西方向通行時(shí)間到來(lái)，跳轉(zhuǎn) mov 31h,#80 ;東西方向通行結(jié)束，重新顯示時(shí)間 mov p0,#89h ;點(diǎn)亮相應(yīng)的交通燈 mov 32h, #89h mov p2,#29h mov 33h, #29h ajmp ds_r ds_1: mov 30h,#80 ;南北通行時(shí)間結(jié)束，重新對(duì)顯示存儲(chǔ)單元賦值 mov p0,#89h ;執(zhí)行轉(zhuǎn)彎狀態(tài)1 mov 32h, #89h mov p2,#26h mov 33h, #26h ajmp ds_ne ds_2: mov 31h,41h ;東西方向開始通行，賦值予顯示存儲(chǔ)單元 mov p0,#61h ;點(diǎn)亮相應(yīng)的交通燈 mov 32h, #61h mov p2,#15h mov 33h, #15hds_r: setb tr0 pop psw ;恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) pop acc reti;/緊急中斷處理程序urzd: push acc ;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) push psw clr ie0 ;清除中斷標(biāo)志位 clr tr0 ;關(guān)定時(shí)器 cpl urf ;緊急事件標(biāo)志位 jb urf,ur_con ;緊急結(jié)束；跳轉(zhuǎn) mov p0,#49h