基于51單片機 簡單交通燈控制

1、項目設(shè)計報告項目名稱： 簡易交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計 課 程 名 稱： 單片機應(yīng)用工程技術(shù)訓(xùn)練 學(xué) 院： 機電學(xué)院 專 業(yè)： 機械工程及自動化 學(xué) 號： 2010090301304/22/37 姓 名： 張夢迪 張博文 崔劍鋒 成 績： 2013年06月 04日1、設(shè)計任務(wù)與要求1.1.設(shè)計任務(wù)設(shè)計基于51單片機的交通燈控制系統(tǒng)。1.2. 設(shè)計要求基本功能： （1）設(shè)計程序能夠控制紅燈、黃燈和綠燈的切換。假設(shè)十字路口為東西南北走向，南北方向為主干道，東西方向為輔干道，主干道通行時間長于輔干道。要求按表1實現(xiàn)過程控制。 交通燈控制順序要求如表1所示 表1. 交通燈控制順序要求過程順序紅綠燈狀態(tài)時 間

2、1東西紅燈，南北紅燈10秒2南北綠燈，東西紅燈40秒3南北綠燈閃爍3次，東西紅燈閃爍間隔1秒4南北黃燈，東西紅燈4秒5南北紅燈，東西綠燈30秒6南北紅燈，東西綠燈閃爍3次閃爍間隔1秒7南北紅燈，東西黃燈4秒8轉(zhuǎn)過程2，循環(huán)執(zhí)行（2）應(yīng)用兩位動態(tài)顯示的LED顯示器倒計時顯示通行時間，總時間應(yīng)包含綠燈閃爍和黃燈亮的時間。（3）當綠燈閃爍和黃燈亮?xí)r，蜂鳴器發(fā)聲提示。擴展功能：處理緊急狀況，由按鍵引發(fā)外部中斷進入緊急狀況。在緊急狀況下東西、南北均為紅燈，15秒鐘后恢復(fù)進入緊急狀況之前的正常運行狀態(tài)。1.3 材料清單本設(shè)計中所需的材料如表2所示：表2. 材料清單序號數(shù)量直流電機的控制規(guī)格11交通燈模擬模

3、塊 24獨立式按鍵 2、整體方案設(shè)計 單片機設(shè)計交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機直接控制信號燈的狀態(tài)變化，基本上可以指揮交通的具體通行，當然，接入LED數(shù)碼管就可以顯示倒計時以提醒行使者，更具人性化。本系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上，加入了緊急情況處理與時間調(diào)整功能。單片機最小系統(tǒng)外圍接口電路LED數(shù)碼管顯示紅黃綠信號燈按鍵控制電路圖1. 系統(tǒng)的總體框圖3、硬件設(shè)計3.1 交通燈模組本系統(tǒng)中使用的所使用的交通燈系統(tǒng)為凌陽科技股份有限公司生產(chǎn)的交通燈模組V3.0。本系統(tǒng)為一套交通燈系統(tǒng)：包括一塊驅(qū)動電路板（交通燈模組V3.0_驅(qū)動板）和四塊LED板（交通燈模組V3.0_LED板）。1）LED板中每個方向提供四組交通L

4、ED燈（包括左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)、人行道四組），每組交通燈包括紅、黃、綠三個燈，可以實現(xiàn)交通的通行控制； 2）LED板中每個方向提供兩個數(shù)碼管，可以實現(xiàn)100以內(nèi)的倒計時。 本系統(tǒng)包含一塊驅(qū)動板和四塊LED板，驅(qū)動板框圖如圖 2.1：其中J1、J2、J3、J4為LED板的插接口，使用時可以直接把四塊LED板插接在驅(qū)動板上；J5、J6、J7是單片機的接口，使用時可以直接用3根10pin排線與單片機連接；驅(qū)動電路模塊用來驅(qū)動LED燈和數(shù)碼管。驅(qū)動板結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，交通燈模組電路圖及單片機的接口電路如圖3所示。 圖2. 交通燈模組V3.0_驅(qū)動板結(jié)構(gòu)框圖3.2 按鍵設(shè)計本設(shè)計中要求用按鍵實現(xiàn)緊急狀態(tài)

5、觸發(fā)與解除，所以使用獨立式按鍵實現(xiàn)。按鍵部分電路圖如圖4所示。圖4. 按鍵部分電路圖3.3 功率驅(qū)動電路對單片機發(fā)出的脈沖信號進行放大，來支持交通燈模組的運轉(zhuǎn)。功率驅(qū)動電路如圖5所示。圖5. 驅(qū)動電路圖3.4 交通燈模組電路使用交通燈模組來實現(xiàn)簡易交通燈的控制。交通燈模組電路如圖6所示。圖6. 交通燈模組電路3.5 蜂鳴器部分 在東西和南北向綠燈閃爍和黃燈亮?xí)r，蜂鳴器響以提醒行人。蜂鳴器部分電路圖如圖7所示。圖7. 蜂鳴器電路圖4、 軟件設(shè)計4.1 程序主體設(shè)計流程本設(shè)計的主體思路是：采用順序控制，每個狀態(tài)設(shè)置相應(yīng)的標志位，分別寫出每個狀態(tài)LED燈和數(shù)碼管顯示的情況，當定時中斷來臨后，判斷是否

6、改變狀態(tài)；若進入下一個狀態(tài)，則改變相對應(yīng)的變量，反之則循環(huán)執(zhí)行顯示子程序。4.2 主程序設(shè)計主程序中主要是進行系統(tǒng)的初始化，設(shè)置系統(tǒng)相應(yīng)的標志位，判斷是否中斷，并且調(diào)用相應(yīng)的子程序。主程序流程圖如圖8所示。 圖8. 主程序流程圖4.3 定時器子程序設(shè)計 定時器可以使用查雙字表，也可以通過設(shè)定一個基本定時時間再循環(huán)來實現(xiàn)。在本次設(shè)計中，使用第二種定時方案比較簡單；再根據(jù)定時器四種工作方式以及本次設(shè)計的要求，所以使用定時器0，工作方式TMOD=1，根據(jù)所需定時時間的分析，設(shè)定定時器的基本定時時間為t=50ms，計算計數(shù)初值： X=216-50*10-3*12*106/12=63163=3CB0H，

7、即定時器初值為：TH1=3CH TL1=0B0H定時器子程序流程圖如圖10所示 圖10. 定時器部分流程圖4.4 顯示子程序設(shè)計顯示子程序中，實現(xiàn)LED燈的亮滅以及數(shù)碼管的倒計時顯示，數(shù)碼管的顯示采用動態(tài)顯示。顯示子程序流程圖如圖9所示。 圖9. 顯示子程序流程圖5、 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果5.1列出調(diào)試內(nèi)容、調(diào)試方法以及具體步驟調(diào)試內(nèi)容及具體操作控制方法如下：當程序開始執(zhí)行時，各個路口的燈及顯示器顯示按照表3所示進行變化。其中數(shù)碼管顯示使用倒計時表3. 交通燈控制順序過程順序紅綠燈狀態(tài)時 間1東西紅燈，南北紅燈10秒2南北綠燈，東西紅燈40秒3南北綠燈閃爍3次，東西紅燈閃爍間隔1秒4南北黃燈，東西紅

8、燈4秒5南北紅燈，東西綠燈30秒6南北紅燈，東西綠燈閃爍3次閃爍間隔1秒7南北紅燈，東西黃燈4秒8轉(zhuǎn)過程2，循環(huán)執(zhí)行具體調(diào)試方法為斷點調(diào)試方法，單步執(zhí)行。5.2說明調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決方法1. 在實現(xiàn)燈閃爍的時候，一開始不知道如何實現(xiàn)，后來經(jīng)過討論，決定用查表方式來實現(xiàn)燈閃爍。2. 數(shù)碼管顯示的數(shù)字一開始變化太慢，為了節(jié)省時間，后來將基本定時時間縮短了一倍，數(shù)字變化就變快了，節(jié)省了時間。6、 設(shè)計總結(jié)這次的設(shè)計是做一個交通燈，題目雖然很簡單，但是我們也遇到了不少困難，在編程仿真的時候，很多時候都達不到我們想要的效果，我們就三個人一起討論，一遍一遍的修改程序，最終實現(xiàn)了我們想要的結(jié)果。布線是很

9、關(guān)鍵的一步，怎樣布線才能使電路看起來不亂，電路看起來美觀非常重要，我們一起討論，一起嘗試，終于達到了比較滿意的效果。程序的設(shè)計業(yè)是非常重要的，從開始的不太理解，通過不斷地嘗試，最后終于達到了比較滿意的結(jié)果，達到了本次設(shè)計的基本要求。在這次的設(shè)計過程中，我們?nèi)讼嗷ヅ浜?，相互磨合，都有了默契，為以后的設(shè)計做了很好的鋪墊。7、 參考資料1. 參考教材一：單片機接口技術(shù)實訓(xùn)指導(dǎo)書作者：北京聯(lián)合大學(xué)機電學(xué)院2. 參考教材二：微機原理與接口技術(shù)實驗指導(dǎo)書2009作者：北京聯(lián)合大學(xué)機電學(xué)院3參考教材三：單片機應(yīng)用技術(shù)，科學(xué)出版社作者：趙林惠 8、 附件8.1 系統(tǒng)電路原理圖；見附錄I8.2 程序清單及注釋

10、。見附錄II 組員簽字：、附錄I 系統(tǒng)電路原理圖附錄II 程序清單及注釋;-BZ1 BIT 40HBZ2 BIT 41HBZ3 BIT 42HBZ4 BIT 43HBZ5 BIT 44HBZ6 BIT 45HBZ7 BIT 46HBZ8 BIT 47H;-系統(tǒng)初始化-ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP INT_0ORG 000BHAJMP T_0ORG 0050H MAIN:MOV TMOD,#01H ;使用定時器T0狀態(tài)1MOV TH0,#3CH ;定時50msMOV TL0,#0B0HSETB EASETB IT0 ;使用外部中斷0SETB EX0SETB ET

11、0SETB BZ1MOV P0,#00H ;對輸出口清零MOV P1,#00HMOV P2,#00HSETB P3.0MOV R1,#10 ;對運行中間值設(shè)置初值MOV R2,#10MOV R4,#10MOV R5,#10MOV R6,#15SETB TR0 ;打開定時器T0，開始計時/-計時和紅綠燈顯示-DISPLAY: ACALL LOOPSJMP DISPLAYLOOP:MOV A,R4 ;南北向計時顯示MOV DPTR,#TAB_1MOVC A,A+DPTRMOV R3,AANL A,#0FHMOV DPTR,#TAB_2MOVC A,A+DPTRMOV P0,AMOV P2,#22H

12、ACALL DELAYMOV P2,#00HMOV P0,#00HMOV A,R3SWAP AANL A,#0FHMOV DPTR,#TAB_2MOVC A,A+DPTRMOV P0,AMOV P2,#11HACALL DELAYMOV P2,#00HMOV P0,#00HMOV A,R5 ;東西向計時顯示MOV DPTR,#TAB_1MOVC A,A+DPTRMOV R6,AANL A,#0FHMOV DPTR,#TAB_2MOVC A,A+DPTRMOV P0,AMOV P2,#88HACALL DELAYMOV P2,#00HMOV P0,#00HMOV A,R6SWAP AANL A,

13、#0FHMOV DPTR,#TAB_2MOVC A,A+DPTRMOV P0,AMOV P2,#44HACALL DELAYMOV P2,#00HMOV P0,#00HD1:JNB BZ1,D2 ;東西紅燈，南北綠燈 MOV P0,#08HMOV P1,#11HACALL DELAYMOV P1,#00HMOV P0,#08H MOV P1,#44HACALL DELAYMOV P0,#00HMOV P1,#00HAJMP D8D2:JNB BZ2,D3 ;南北綠燈，東西紅燈SETB P3.0MOV P0,#20HMOV P1,#11HACALL DELAYMOV P1,#00HMOV P0,

14、#08H MOV P1,#44H ACALL DELAYMOV P0,#00HMOV P1,#00HAJMP D8D3:JNB BZ3,D4 ;南北綠燈閃爍三次，東西紅燈 ,蜂鳴器響CLR P3.0MOV A,R4MOV DPTR,#TAB_3MOVC A,A+DPTRMOV P0,AMOV P1,#11HACALL DELAYMOV P1,#00HMOV P0,#08H MOV P1,#44HACALL DELAYMOV P0,#00HMOV P1,#00HAJMP D8D4:JNB BZ4,D5 ;南北黃燈，東西紅燈，蜂鳴器響CLR P3.0MOV P0,#10HMOV P1,#11HAC

15、ALL DELAYMOV P1,#00HMOV P0,#08H MOV P1,#44HACALL DELAYMOV P0,#00HMOV P1,#00HSJMP D8D5:JNB BZ5,D6 ;南北紅燈，東西綠燈SETB P3.0MOV P0,#08HMOV P1,#11HACALL DELAYMOV P1,#00HMOV P0,#20H MOV P1,#44HACALL DELAYMOV P0,#00HMOV P1,#00HSJMP D8D6:JNB BZ6,D7 ;南北紅燈，東西綠燈閃爍三次 ，蜂鳴器響CLR P3.0MOV P0,#08HMOV P1,#11HACALL DELAYMO

16、V P1,#00HMOV A,R5MOV DPTR,#TAB_3MOVC A,A+DPTRMOV P0,A MOV P1,#44HACALL DELAYMOV P0,#00HMOV P1,#00HSJMP D8D7:JNB BZ7,JJ ;南北紅燈，東西黃燈 ，蜂鳴器響CLR P3.0MOV P0,#08HMOV P1,#11HACALL DELAYMOV P1,#00HMOV P0,#10H MOV P1,#44HACALL DELAYMOV P0,#00HMOV P1,#00HSJMP D8JJ:SETB P3.0MOV P0,#08HMOV P1,#11HACALL DELAYMOV P

17、1,#00HMOV P0,#08H MOV P1,#44HACALL DELAYMOV P0,#00HMOV P1,#00HD8:RET/-定時T0中斷- T_0: MOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HDJNZ R2,K2MOV R2,#10 LOOP1:JNB BZ1,LOOP2;判斷是否處于標志位1，即狀態(tài)1DJNZ R1, K1 ;進行狀態(tài)1的運算CLR BZ1SETB BZ2MOV R1,#40MOV R4,#46MOV R5,#50AJMP EXIT_0LOOP2: JNB BZ2,LOOP3 ;判斷是否處于標志位2，即狀態(tài)2DJNZ R1,K1 ;進行狀態(tài)2的運算CL

18、R BZ2SETB BZ3MOV R1,#6MOV R4,#6DEC R5SJMP EXIT_0LOOP3: JNB BZ3,LOOP4;判斷是否處于標志位3，即狀態(tài)3DJNZ R1,EXIT_1;進行狀態(tài)3的運算CLR BZ3SETB BZ4MOV R1,#4MOV R4,#4DEC R5SJMP EXIT_0LOOP4: JNB BZ4,LOOP5;判斷是否處于標志位4，即狀態(tài)4DJNZ R1,EXIT_1;進行狀態(tài)4的運算CLR BZ4SETB BZ5MOV R1,#30MOV R4,#40MOV R5,#30SJMP EXIT_0LOOP5: JNB BZ5,LOOP6;判斷是否處于標志位5，即狀態(tài)5DJNZ R1,EXIT_1;進行狀態(tài)5的運算CLR BZ5SETB BZ6MOV R1,#6MOV R5,#6DEC R4K2:SJMP EXIT_0K1:SJMP EXIT_1LOOP6: JNB BZ6,LOOP7;判斷是否處于標志位6，即狀態(tài)6DJNZ R1,EXIT_1 ;進行狀態(tài)6的運算CLR BZ6SETB BZ7MOV R1,#4MOV R5,#4DEC R4SJMP EXIT_0LOOP7:JNB BZ7,LOOP8;判斷是否處于標志位7，即狀態(tài)7DJNZ R1,EXIT_1;進行狀態(tài)7的運算 CLR BZ7SETB BZ2MOV R1,#