用5單片機(jī)控制交通燈匯編語(yǔ)言編寫(xiě)

1、基于51單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：在日常生活中，交通信號(hào)燈的使用，市交通得以有效管理，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。交通燈控制系統(tǒng)由80C51單片機(jī)、鍵盤(pán)、LED顯示、交通燈延時(shí)組成。系統(tǒng)除具有基本交通燈功能外，還具有時(shí)間設(shè)置、LED信息顯示功能，市交通實(shí)現(xiàn)有效控制。關(guān)鍵詞：交通燈，單片機(jī)，自動(dòng)控制一引言 當(dāng)今，紅綠燈安裝在個(gè)個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車(chē)輛最常見(jiàn)和最有效的手段。但這個(gè)技術(shù)在19世紀(jì)就已經(jīng)出現(xiàn)了。 1858年，在英國(guó)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)械般手勢(shì)信號(hào)燈，用以指揮馬車(chē)通行。這是世界上最早的交通信號(hào)燈。1868年，英國(guó)機(jī)械

2、工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的會(huì)議大廈前的廣場(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)方式玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，是警察受傷，遂被取消！ 電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國(guó)，這種紅綠燈由紅黃綠三色圓形的投光器組成，1914年始裝于紐約市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”。 信號(hào)燈的出現(xiàn)，使得交通得以有效的管理，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。1968年，聯(lián)合國(guó)道路交通和道路標(biāo)志信號(hào)協(xié)定對(duì)各種信號(hào)燈的含義作了規(guī)定。綠燈時(shí)通行信號(hào)燈，面對(duì)綠燈的車(chē)輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非兩一種

3、標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車(chē)輛必需讓合法的正在路口內(nèi)行駛的車(chē)輛和過(guò)人行橫線的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號(hào)燈，面對(duì)紅燈的車(chē)輛必需在交叉路口的停車(chē)線后停車(chē)。黃燈是警告信號(hào)，面對(duì)黃燈的車(chē)輛不能越過(guò)停車(chē)線，但車(chē)輛已經(jīng)十分接近停車(chē)線而不能安全停車(chē)的可以進(jìn)入交叉路口！二概要設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)思路 利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)交通燈的控制，該任務(wù)分以下幾個(gè)方面： a 實(shí)現(xiàn)紅、綠、黃燈的循環(huán)控制。要實(shí)現(xiàn)此功能需要表示三種不同顏色的LED燈分別接在P1個(gè)管腳，用軟件實(shí)現(xiàn)。 b 用數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)?？梢岳脛?dòng)態(tài)顯示或靜態(tài)顯示，串行并出或者并行并出實(shí)現(xiàn)。 C 實(shí)現(xiàn)急通車(chē)。這需要人工實(shí)現(xiàn)，編程時(shí)利用到中斷才能帶到目的，只要有按鈕按

4、下，那么四個(gè)方向全部顯示紅燈，禁止以誒車(chē)輛通行。當(dāng)情況解除，讓時(shí)間回到只能隔斷處繼續(xù)進(jìn)行。2.2總體設(shè)計(jì)框圖 見(jiàn)圖一：交通燈循環(huán)最小系統(tǒng)倒計(jì)時(shí)顯示強(qiáng)通車(chē)控制圖一三 硬件設(shè)計(jì)3.1LED循環(huán)電路設(shè)計(jì) 3.1.1 89cs51單片機(jī)概述 MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 89CS51是MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，我們以這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。 89CS51單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器（ROM）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等極大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在分別加以說(shuō)明。 *中央處理器： 中央處理器（CPU）是整個(gè)單片機(jī)的核心部

5、件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出等操控。 *數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）： 89CS51內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)及存儲(chǔ)單元和128個(gè)寄存器單元，他們是統(tǒng)一編址的，專營(yíng)寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問(wèn)，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個(gè)，可存放讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶自定義的字型表。 *程序存儲(chǔ)器（ROM）： 89CS51共有4096個(gè)8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 *定時(shí)/計(jì)數(shù)器（ROM）： 89CS51有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一時(shí)想定

6、時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。 *并行輸入輸出（I/O）口： 89CS51共有4組8位I/O口（P0、P1、P2或P3），用于對(duì)外數(shù)據(jù)傳輸。 *全雙工串行號(hào)： 89CS51內(nèi)置一個(gè)全雙行串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳輸，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。 *中斷系統(tǒng)： 89CS51具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，客滿著不同的控制要求，并具有2級(jí)優(yōu)先級(jí)別選擇。 *時(shí)鐘電路： 89CS51內(nèi)置最高頻率高達(dá)12Hz的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但89CS51單片繼續(xù)外置震蕩電容。 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一

7、種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)的形式，即哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓（Princeton）結(jié)構(gòu)。 MCS-51系統(tǒng)的引腳說(shuō)明： MCS-51系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，圖二是它們的引腳配置，40個(gè)引腳中，正電源和底線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組8位共32個(gè)I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RSTRXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4Y1/P3.5

8、WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1GNDPDIPVCCP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7EA/VPPALE/PROGPESNP2.7/A15P2.6/A14P2.5/A13P2.4/A12P2.3/A11P2.2/A10P2.1/A9P2.0/A840393837363534333231302928272625242322211234567891011121314151617181920 圖二 8951的撫慰方式可以自動(dòng)復(fù)位，也可以是手動(dòng)復(fù)位，見(jiàn)下圖。除此之外，RESET/Vpd還是一復(fù)

9、用腳，Vcc掉電其間，此腳可以接上沒(méi)用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。 在編程時(shí)，EA/Vpp腳還需加上21V的編程電壓。 3.1.2 LED循環(huán)說(shuō)明 東西、南北兩干道交于一個(gè)十字路口，各干道有一組紅、綠、黃三色的指示燈，指揮車(chē)輛和行人的安丘按通行。紅燈禁止通行，綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換，且黃燈燃亮?xí)r間為東西，南北兩干道的公共停車(chē)時(shí)間。狀態(tài)循環(huán)時(shí)間45s5s45s5s45s。南北通道紅燈亮紅燈亮綠燈亮黃燈閃紅燈亮。東西通道綠燈亮黃燈閃紅燈亮紅燈亮綠燈亮。 上表說(shuō)明東西路口亮綠燈的同時(shí)，南北路口紅燈亮，同時(shí)開(kāi)始45s倒計(jì)時(shí)。倒計(jì)時(shí)結(jié)束后開(kāi)始5s倒計(jì)時(shí)，東

10、西黃燈閃爍南北還是亮紅燈，計(jì)時(shí)結(jié)束后狀態(tài)交換然后依次循環(huán)下去。完成一次這樣的循環(huán)要50s。電路圖如圖三所示。 圖三3.2 倒計(jì)時(shí)顯示電路 3.2.1 74LS164芯片 74LS164用于擴(kuò)展并行輸出口。用89CS51串行口外接164串入-并出移位寄存器擴(kuò)展8位并行口。8位并行口的每位分別接到數(shù)碼顯示管的不同顯示端。74LS164芯片管腳排列如下圖，管腳1、2相連共同接單片機(jī)管腳RXD，8管腳接單片機(jī)管腳TXD，9管腳接高電平，7管腳接地，14管腳接高電平，其他管腳依次接數(shù)碼顯示管管腳。倒計(jì)時(shí)顯示可以提醒駕駛員在信號(hào)燈燈色發(fā)生改變的時(shí)間、在“停止”和“通過(guò)”兩者間作出合適的選擇。駕駛員和行人普

11、遍都愿意選擇有倒計(jì)時(shí)顯示的信號(hào)控制方式，并且認(rèn)為有倒計(jì)時(shí)顯示的路口更安全。倒計(jì)時(shí)顯示是用來(lái)減少駕駛員在信號(hào)燈色改變的關(guān)鍵時(shí)刻做出復(fù)雜判斷的1種方法，它可以提醒駕駛員燈色發(fā)生改變的時(shí)間，幫助駕駛員在“停止”和“通過(guò)”兩者間作出合適的選擇 。 圖四3.2.2 共陰極數(shù)碼顯示管這里列出了共陰和共陽(yáng)數(shù)碼管的管腳平排列和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。數(shù)碼管3、8管腳內(nèi)部連在一起。如果是共陽(yáng)極則將其接到高電平。如果是共陰極則將其接地。為了數(shù)碼顯示管的安全這里用三個(gè)二極管與其串聯(lián)來(lái)降壓。 圖五3.2.3 倒計(jì)時(shí)電路 倒計(jì)時(shí)顯示電路如圖六。利用兩個(gè)74LS164芯片并聯(lián)后，其1、2管腳至單片機(jī)RXD管腳8管腳至單片機(jī)TXD管腳。

12、然后其他管腳依次接至數(shù)碼管個(gè)管腳。對(duì)于數(shù)碼管其3、8管腳經(jīng)過(guò)三個(gè)串聯(lián)的二極管接地。 圖六3.2.4 急通車(chē)電路 為了實(shí)現(xiàn)此功能，利用單片機(jī)中斷達(dá)到目的。利用一個(gè)手動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān)接至單片機(jī)外部中斷0，同時(shí)在軟件設(shè)計(jì)時(shí)將其設(shè)為最高優(yōu)先級(jí)。當(dāng)有按鍵按下，四方全為紅燈，同時(shí)將終端位置的PSW、ACC進(jìn)棧保護(hù)。當(dāng)再按下按鈕，將PSW、ACC出棧，回到原來(lái)的位置繼續(xù)執(zhí)行，電路圖如下圖。4.2 交通燈中的中斷處理流程（）現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)：有特殊車(chē)輛要通過(guò)時(shí)就要進(jìn)行中斷，在中斷之前，先將交通燈中斷前情況保護(hù)好，當(dāng)中斷執(zhí)行后再恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，包括信號(hào)燈和時(shí)間顯示電路。（）中斷打開(kāi)和中斷關(guān)閉：為了使特殊車(chē)輛通行按一下打開(kāi)

13、中斷開(kāi)關(guān)就可以打開(kāi)中斷，關(guān)閉中斷開(kāi)關(guān)就關(guān)閉中斷。（）中斷服務(wù)程序：有中斷產(chǎn)生，就必然有其具體的需執(zhí)行的任務(wù)，中斷服務(wù)程序就是執(zhí)行中斷處理的具體內(nèi)容：即如果南北方向有特殊車(chē)輛要求通過(guò)，南北方向轉(zhuǎn)換為綠燈，東西方向?yàn)榧t燈；如果東西方向有特殊車(chē)輛要求通過(guò)，東西方向轉(zhuǎn)換為綠燈，南北方向?yàn)榧t燈。（）中斷返回：執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后，必然要返回，即回交通燈信號(hào)回到中斷前狀態(tài)，顯示時(shí)間也和中斷前一樣。系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成及原理實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)要求的具體功能，可以選用AT89C51單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，12個(gè)發(fā)光二極管分成4組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號(hào)燈指示模塊，8個(gè)LED東西南北各兩個(gè)構(gòu)成倒計(jì)時(shí)顯示模塊，若干按

14、鍵組成時(shí)間設(shè)置和緊急按鈕。4.3.1系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，系統(tǒng)硬件電路由狀態(tài)燈，LED顯示，按鍵，組成。其具體的硬件電路總 圖七四 軟件按設(shè)計(jì) 4.1 程序流程圖：如圖八所示。開(kāi)始設(shè)置中斷工作方式、觸發(fā)方式、初始化是否有中斷運(yùn)行過(guò)程執(zhí)行中斷YN中斷結(jié)束，退出中斷，返回主程序運(yùn)行過(guò)程SN:綠燈(45)，EW:紅燈是否到45秒SN:黃燈亮，EW:紅燈Count<5？SN:黃燈滅，EW:紅燈是否到0秒NYYNNEW:綠燈(45s)，SN:紅燈是否到45秒EW:黃燈每秒閃一次，SN:紅燈Count<5？EW:黃燈滅，EW:紅燈是否到0秒YYYNNNLED顯示緩沖區(qū) DISP

15、Y 圖八 4.2 LED紅綠燈顯示 如圖三所示，當(dāng)P1端口輸出高電平，即P1各端口=1時(shí)，根據(jù)發(fā)光二極管的單向?qū)щ娦钥芍@是發(fā)光二極管熄滅；當(dāng)P1個(gè)端口輸出低電平，即P1各端口=0時(shí)，發(fā)光二極管亮。我們可以使用SETB指令使P1各端口輸出高電平，使用CLR指令時(shí)P各端口輸出低電平。至于循環(huán)需要軟件控制，程序見(jiàn)附錄。 4.3倒計(jì)時(shí)顯示 此處采用LED靜態(tài)顯示方式，當(dāng)顯示器顯示某個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的段恒定的導(dǎo)通或截止，直到顯示另個(gè)字符為止。89C51的串行口RXD和TXD為一個(gè)全雙工串行通信口，但工作在方式0下可作同步移位寄存器，其數(shù)據(jù)由RXD端串行輸出或輸入；而同步移位時(shí)鐘由TXD端串行輸出，在同

16、步時(shí)鐘的作用下，實(shí)現(xiàn)由串行到并行的數(shù)據(jù)通信。在不需要使用串行通信的場(chǎng)合，利用串行口加外圍芯片74LS164就可構(gòu)成一個(gè)或多個(gè)并行輸入輸出口，用于串并轉(zhuǎn)換或顯示器LED驅(qū)動(dòng)。此利用后者。 4.4 急通車(chē)控制 將一按鈕接到單片機(jī)外部中斷0端口。另一端接地，通過(guò)在程序里設(shè)置外部中斷0為最高優(yōu)先級(jí)。當(dāng)檢測(cè)到有按鈕按下時(shí)，產(chǎn)生中斷，停止剛才的程序，轉(zhuǎn)向中斷執(zhí)行。在此過(guò)程必須利用PUSH、POP指令保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，這樣當(dāng)情況解除可以回到原來(lái)的地方繼續(xù)執(zhí)行。4.5程序代碼系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)上電或手動(dòng)復(fù)位之后，系統(tǒng)先顯示狀態(tài)燈及LED數(shù)碼管，將狀態(tài)碼值送顯P1口，將要顯示的時(shí)間值的個(gè)位和十位分別送顯P0口，在此同時(shí)用

17、軟件方法計(jì)時(shí)1秒，到達(dá)1s就要將時(shí)間值減1，刷新LED數(shù)碼管。時(shí)間到達(dá)一個(gè)狀態(tài)所要全部時(shí)間，則要進(jìn)行下一狀態(tài)判斷及銜接，并裝入次狀態(tài)的相應(yīng)狀態(tài)碼值以及時(shí)間值，當(dāng)然，還要開(kāi)啟兩個(gè)外部中斷，其一為緊急情況處理中斷，一旦信號(hào)有效，即K鍵為低電平時(shí)進(jìn)入中斷服務(wù)子程序，東西南北路口的保持現(xiàn)有通行狀態(tài)，再按一下鍵，中斷結(jié)束返回。其二為通行時(shí)間調(diào)整中斷，若按鍵有效，進(jìn)入相應(yīng)的中斷子程序，對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，可延長(zhǎng)或減少某一路段的通行時(shí)間，此后再按鍵則中斷結(jié)束返回。4.4其它硬件介紹及連接顯示數(shù)值dp,g,f,e,d,c,b,a驅(qū)動(dòng)代碼011111100FCH10110000060H211011010DAH311

18、110010F2H40110011066H510100110B6H610101110BEH711100000E0H811111110FEH911110110F6H0FCH,60H,0DAH,0F2H,66H,0B6H,0BEH,0E0H,0FEH,0F6H五 總結(jié) 在學(xué)習(xí)單片機(jī)理論課時(shí)候就感覺(jué)到內(nèi)容很多，知識(shí)點(diǎn)很雜，分繁瑣。在老師的講解下，在通過(guò)自己的努力也更進(jìn)一步了解了單片機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造和工作原理，以及接外部電路的情況。當(dāng)然光有理論知識(shí)那只是“紙上談兵”，還需要實(shí)際動(dòng)手去實(shí)踐。真正把所學(xué)的用到日常生活中，理論聯(lián)系實(shí)際，做出實(shí)物模型。這次單片機(jī)實(shí)習(xí)，我選的是交通燈設(shè)計(jì)，通過(guò)這次設(shè)計(jì)我感覺(jué)到要想做

19、成功，必須花時(shí)間多準(zhǔn)備，查閱大量資料，認(rèn)證分析每一步每一個(gè)模塊要實(shí)現(xiàn)的功能，然后分步進(jìn)行，最后正和一個(gè)整體。 通過(guò)這次實(shí)習(xí)，我們要對(duì)所做的事情有耐性，在編程的時(shí)候會(huì)有困難，也可能變得不一定成功，所以要經(jīng)過(guò)多次調(diào)試，分析，改正，反復(fù)去做。 在這次實(shí)習(xí)中，經(jīng)歷了多次失敗的洗禮，我明白在以后學(xué)習(xí)和實(shí)踐中，我要努力掌握知識(shí)，多動(dòng)手，多思考，以免在以后的學(xué)習(xí)工作中犯同樣的錯(cuò)誤。經(jīng)過(guò)兩周的努力工作，終于在同組人的共同合作下完成了簡(jiǎn)易智能交通燈設(shè)計(jì)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)。雖然設(shè)計(jì)仿真調(diào)試的過(guò)程很艱辛，但結(jié)果還是好的，看到仿真結(jié)果出來(lái)，看到交通燈的循環(huán)閃爍，心情頓時(shí)好起來(lái)，調(diào)試過(guò)程中的種種怨言都沒(méi)有了。這次課程設(shè)計(jì)主

20、要是軟件仿真，由于器材有限就沒(méi)有弄硬件部分。在軟件的設(shè)計(jì)與調(diào)試過(guò)程中，我覺(jué)得它主要考驗(yàn)?zāi)愕乃季S邏輯能力及你對(duì)指令的熟悉程度?？梢哉f(shuō)再整個(gè)軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，我感覺(jué)又重新學(xué)了一次單片機(jī)，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中不僅學(xué)會(huì)了延時(shí)的兩種方法，即軟件延時(shí)和硬件延時(shí)，還掌握數(shù)碼管的兩種顯示方式（即動(dòng)態(tài)顯示與靜態(tài)顯示）及其如何選擇。通過(guò)幾次反復(fù)調(diào)試過(guò)程，使得我對(duì)c語(yǔ)言有了更深刻的理解。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)過(guò)程我還學(xué)會(huì)熟練使用Keil、proteus等軟件，對(duì)我在今后的學(xué)習(xí)中會(huì)有很大的幫助。 同時(shí)，在這次課程設(shè)計(jì)中，老師和同組的馬柱國(guó)，李臻同學(xué)給了我很大的幫助，要特別感謝他們。參考文獻(xiàn) 1 葉挺秀.應(yīng)用電子學(xué)M.杭州：浙江大學(xué)出

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22、: MOV 70H,#0 MOV 71H,#5 LCALL DISPLAY MOV P1, #21H;?1 MOV R3, #45KK1: LCALL WAIT1 LCALL YUNSUAN LCALL DISPLAY DJNZ R3,KK1 MOV R3,#5KK2: CLR P1.0 CPL P1.2 LCALL WAIT1 LCALL YUNSUAN LCALL DISPLAY DJNZ R3, KK2 MOV P1, #12H;?3 MOV 70H,#0 MOV 71H,#5 LCALL DISPLAY MOV R3,#45KK3: LCALL WAIT1 LCALL YUNSUAN LCALL DISPLAY DJNZ R3,KK3 MOV R3,#5KK4: CLR P1.