單片機(jī)課程設(shè)計(jì)1

1、單片機(jī)原理及接口課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：十字路口交通燈模擬控制系統(tǒng)專業(yè)名稱：通信09班級(jí)：1 班學(xué)號(hào)： 6姓名：簡(jiǎn)必建2011 年 12月十字路口交通燈模擬控制系統(tǒng)簡(jiǎn)必建（電子信息工程系）中文摘要： 交通在人們的日常生活中占有重要的地位，隨著人們社會(huì)活動(dòng)的日益頻繁，這點(diǎn)更是體現(xiàn)的淋漓盡致。交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，使得交通得以有效管制，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。本系統(tǒng)采用單片機(jī)89c51 為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器， 系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、拓展性強(qiáng)。本系統(tǒng)就是采用單片機(jī)模擬十字路口交通燈的狀態(tài)顯示以及倒計(jì)時(shí)。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)由單片機(jī)I/O 口擴(kuò)展系統(tǒng)、交通燈狀態(tài)顯示系統(tǒng)、LE

2、D數(shù)碼顯示系統(tǒng)、等幾大部分組成。系統(tǒng)除基本的交通功能外還有倒計(jì)時(shí)功能，較好的模擬路口可能出現(xiàn)的狀況。軟件上采用C 語(yǔ)言編程，經(jīng)過(guò)整機(jī)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了對(duì)十字路口交通燈的模擬。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)交通燈闖紅燈檢測(cè)車流量二功能概述設(shè)計(jì)任務(wù) ：交通燈的硬件和軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目的1. 進(jìn)一步熟悉和掌握單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。2. 掌握單片機(jī)的接口技術(shù)及相關(guān)外圍芯片的外特性，控制方法。3. 通過(guò)課程設(shè)計(jì)， 掌握以單片機(jī)為核心的電路設(shè)計(jì)的基本方法和技術(shù)，了解有關(guān)電路參數(shù)的計(jì)算方法。4. 通過(guò)實(shí)際程序設(shè)計(jì)和調(diào)試，逐步掌握模塊化程序設(shè)計(jì)方法和調(diào)試技術(shù)。5. 通過(guò)完成一個(gè)包括電路設(shè)計(jì)和程序開(kāi)發(fā)的完整過(guò)程，為我們今后從事相應(yīng)工作

3、打下基礎(chǔ)。三設(shè)計(jì)思路交通燈的變化規(guī)律按照常規(guī)我們假設(shè)一個(gè)十字路口為東西南北走向。初始狀態(tài)為狀態(tài)1，南北方向綠燈通車，東西方向紅燈。經(jīng)過(guò)過(guò)一段時(shí)間（max-5）s 轉(zhuǎn)換狀態(tài)2，南北方向綠燈閃幾次轉(zhuǎn)亮黃燈，延時(shí) 5S，東西方向仍然紅燈。再轉(zhuǎn)換到狀態(tài)3，東西方向綠燈通車，南北方向紅燈。過(guò)一段時(shí)間（ 25S）轉(zhuǎn)換到狀態(tài)4，東西方向綠燈閃幾次轉(zhuǎn)亮黃等，延時(shí)5S，南北方向仍然紅燈。最后循環(huán)至南北綠燈，東西紅燈。在這些狀態(tài)下，有時(shí)鐘倒數(shù)計(jì)時(shí)。表一交通燈變化流程25S5S25S5S。東西道紅燈亮紅燈亮綠燈亮黃燈閃爍。南北道綠燈亮黃燈閃爍紅燈亮紅燈亮。四硬件介紹基礎(chǔ)知識(shí)交通燈控制器實(shí)例主要使用了89C51 單片

4、機(jī)的定時(shí)器，基礎(chǔ)知識(shí)主要包括交通燈的變化規(guī)律、定時(shí)器概念和工作方式、以及數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示方式。定時(shí)器定時(shí)器是單片機(jī)中最常用、最重要的功能模塊之一，本節(jié)通過(guò)交通燈控制器實(shí)例來(lái)演示定時(shí)器的使用。首先介紹交通燈以及定時(shí)器計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)知識(shí)，接著介紹本實(shí)例的硬件電路構(gòu)成，然后逐步分析定時(shí)器的變成以及程序的全貌，最后總結(jié)一下本實(shí)例的技巧與注意點(diǎn)。定時(shí)器計(jì)數(shù)器的概念89C51 單片機(jī)內(nèi)有兩個(gè)可編程的定時(shí)器計(jì)數(shù)器T0、 T1。當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)器用作“定時(shí)器”時(shí)，每經(jīng)過(guò)1 個(gè)機(jī)器周期（ 12 個(gè)時(shí)鐘周期） ，計(jì)數(shù)器加1。當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)器用作“計(jì)數(shù)器”時(shí)，計(jì)數(shù)器在對(duì)應(yīng)的外部輸入管腳（T0 為引腳， T1 為引腳）上每發(fā)

5、生一次1 到 0 的跳變時(shí)加1。使用“計(jì)數(shù)器”功能時(shí)，外部輸入每個(gè)機(jī)器周期被采樣一次。當(dāng)某一周期管腳狀態(tài)采樣為高電平而下一周期采樣為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器加1。由于檢測(cè)下降沿跳變需要兩個(gè)機(jī)器周期（24 個(gè)時(shí)鐘周期）的時(shí)間，所以技術(shù)頻率最大值只能為時(shí)鐘周期的1 24。計(jì)數(shù)器對(duì)外部輸入信號(hào)的占空比并無(wú)限制，但為了保證給定的電平信號(hào)在其改變之前至少被采樣一次，外部輸入信號(hào)必須至少保持一個(gè)完整的機(jī)器周期。定時(shí)器計(jì)數(shù)器的相關(guān)寄存器與定時(shí)器計(jì)數(shù)器相關(guān)的寄存器有定時(shí)器計(jì)數(shù)器工作方式寄存器（TMOD）、定時(shí)器計(jì)數(shù)器控制寄存器 （ TCON）。TCON已經(jīng)在節(jié)受控輸出實(shí)例中介紹過(guò)，因此，在本例中主要介紹TMOD寄存器

6、。定時(shí)器計(jì)數(shù)器工作方式寄存器（TMOD），字節(jié)地址89H，不可進(jìn)行位尋址。定時(shí)器計(jì)數(shù)器工作方式寄存器（ TMOD）的 8 位分為兩組，高4 位控制 T1，低 4 位控制 T0。TMOD每一位的功能如下。GATE：門控位。GATE 0，僅由運(yùn)行控制位TRX（ X 0，1） 1 來(lái)啟動(dòng)定時(shí)器計(jì)數(shù)器運(yùn)行；GATE 1，由運(yùn)行控制位TRX（ X0， 1） 1 和外部中斷引腳上的高電平共同來(lái)啟動(dòng)定時(shí)器計(jì)數(shù)器運(yùn)行。C T：定時(shí)器模式和計(jì)數(shù)器模式選擇位。C T 0，為定時(shí)器模式；C T 1，為計(jì)數(shù)器模式。M1、 M0：工作方式選擇位。M1、M0的 4 中編碼對(duì)應(yīng)4 種工作方式，對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表2 10。定時(shí)器計(jì)

7、數(shù)器的4 種工作方式定時(shí)器計(jì)數(shù)器的4 種工作方式下的邏輯結(jié)構(gòu)如表所示。表 2 定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器工作方式M1M2工作方式00方式 0，為 13位定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器01方式 1，為 16位定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器10方式 2，為初值自動(dòng)重裝的 8 位定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器11方式 3，僅 T0 有效，將 T0 分為兩個(gè)8 位定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器（1）方式 0。定時(shí)器計(jì)數(shù)器的工作方式0 稱為 13 位定時(shí)器計(jì)數(shù)器的。它由TLX的低 5 位和 TLX的 8位構(gòu)成 13 位的計(jì)數(shù)器， 此時(shí) TLX 的高 3 位未使用。 改工作方式是為了和 48 系列單片機(jī)兼容而設(shè)計(jì)的一種工作方式， 一般情況不使用方式0 進(jìn)行定時(shí)

8、計(jì)數(shù)。 方式 0 的控制方式與方式1 完全相同，下面重點(diǎn)介紹方式1 的控制方式。（2）方式 1定時(shí)器計(jì)數(shù)器的工作方式1 稱為 16 位定時(shí)器計(jì)數(shù)器。它由TLX 和 THX構(gòu)成， TLX 計(jì)數(shù)溢出向 THX進(jìn)位， THX計(jì)數(shù)溢出置位 TCON中溢出標(biāo)志位 TFX。GATE位的狀態(tài)定時(shí)器計(jì)數(shù)器運(yùn)行控制取決于TRX一個(gè)條件還是TRX和 INTX 引腳這兩個(gè)條件。當(dāng) GATE=0時(shí)，則只要TRX被置為 1，定時(shí)器計(jì)數(shù)器即被允許計(jì)數(shù)（定時(shí)器計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)控制僅由TRX的狀態(tài)確定， TRX=1計(jì)數(shù)， TRX=0停止計(jì)數(shù)）。當(dāng) GATE=1時(shí)，定時(shí)器計(jì)數(shù)器是否計(jì)數(shù)由INTX 輸入的電平和TRX的狀態(tài)共同確定：

9、當(dāng)TRX=1，且 INTX=1 時(shí)，才允許定時(shí)器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)（定時(shí)器計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)控制由TRX和 INTX 兩個(gè)條件控制） 。（3）方式 2定時(shí)器計(jì)數(shù)器的工作方式0 和方式 1 再計(jì)數(shù)溢出后，計(jì)數(shù)器的值為0，需要通過(guò)程序重新裝入計(jì)數(shù)初值。定時(shí)器計(jì)數(shù)器的工作方式1 稱為初值自動(dòng)重裝的8 位定時(shí)器計(jì)數(shù)器。在該工作方式下，TLX作為計(jì)數(shù)器，當(dāng)TLX 計(jì)數(shù)溢出時(shí)，在置1 溢出標(biāo)志TFX的同時(shí)，還自動(dòng)的將THX中的常數(shù)送至 TLX，使 TLX 從該常數(shù)開(kāi)始重新計(jì)數(shù)。這種工作方式可以省去用戶軟件中重裝常數(shù)的程序，簡(jiǎn)化定時(shí)常數(shù)的計(jì)算方法（確定計(jì)數(shù)初值），可以相當(dāng)精確地確定定時(shí)時(shí)間。（4）方式 3工作方式 3 僅

10、對(duì)定時(shí)器計(jì)數(shù)器 0 有效，在該工作方式之下，定時(shí)器計(jì)數(shù)器的0被拆成 2個(gè)獨(dú)立的定時(shí)器計(jì)數(shù)器： TL0、TF1。TL0 使用 T0 的狀態(tài)控制 C T、GATE、TR0、INT0，而TH0 被固定位一個(gè) 8 位定時(shí)器（不能作外部計(jì)數(shù)方式） ，并使用定時(shí)器計(jì)數(shù)器1 的狀態(tài)控制位 TR1、和 TF1，同時(shí)占用定時(shí)器T1 的中斷源。 此時(shí)，定時(shí)器計(jì)數(shù)器1 可設(shè)定為方式0、方式 1 和方式 2，作為串行口的波特率發(fā)生器。定時(shí)器計(jì)數(shù)器的編程（ 1）初始化定時(shí)器計(jì)數(shù)器的初始化編程包括以下幾個(gè)部分。根據(jù)要求給定時(shí)器計(jì)數(shù)器方式寄存器（ TMOD）送一個(gè)方式控制字，以設(shè)定定時(shí)器計(jì)數(shù)器的工作方式。根據(jù)需要給TH 和

11、 TL 寄存器送初值，以確定需要的定時(shí)時(shí)間或計(jì)數(shù)的初值。根據(jù)需要給中斷允許寄存器（IE ）送中斷控制字，以開(kāi)放相應(yīng)的中斷和設(shè)定中斷優(yōu)先級(jí)。給 TCON寄存器送命令字以啟動(dòng)或禁止定時(shí)計(jì)數(shù)器的運(yùn)行。（2）定時(shí)器計(jì)數(shù)器初值的計(jì)算。計(jì)數(shù)器初值：設(shè)計(jì)算器的模值位M，所需的計(jì)數(shù)值為C，計(jì)數(shù)初值設(shè)定為TC，則 TC=M-C (M 等于 2 的 13次方， 16次方， 8 次方)。定時(shí)器初值：設(shè)定時(shí)器的模值為M，需要的定時(shí)時(shí)間為T，定時(shí)器的初值設(shè)定為TC，則 TC=M-T/t （M等于2 的 13 次方， 16 次方， 8 次方）。五軟件程序設(shè)計(jì)交通燈控制器實(shí)例使用了89C51 單片機(jī)的定時(shí)器，首先分定時(shí)器初

12、始化，定時(shí)器中斷服務(wù)程序兩個(gè)部分介紹定時(shí)器計(jì)數(shù)器的軟件編程，其次在畫(huà)出程序流程圖的基礎(chǔ)上編寫(xiě)軟件程序，并給出完整的交通燈控制器程序?qū)嵗?。定時(shí)器初始化為了使定時(shí)器時(shí)間準(zhǔn)確，避免因?yàn)槎〞r(shí)器重裝而引起的累計(jì)誤差，應(yīng)將定時(shí)器設(shè)置為初值自動(dòng)裝置的8 位定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器，即定時(shí)器工作在工作方式2. 在 12MHz晶振條件下，8 位定時(shí)器的最長(zhǎng)定時(shí)時(shí)間是，為了方便計(jì)算取定時(shí)時(shí)間為，所以，定時(shí)需要定時(shí)器中斷2000 次。下面計(jì)算定時(shí)器的初值。定時(shí)器初值TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;定時(shí)器中斷服務(wù)程序void time() interrupt 1TH0

13、=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;i+;if(i=10)i=0;num+;if(num=2*max)num=0;flag=flag;每定時(shí)器中斷發(fā)生，num+1，程序跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序T0-INT開(kāi)始執(zhí)行。 中斷服務(wù)程序每次將定時(shí)器中斷計(jì)數(shù)變量減1，但定時(shí)器中斷計(jì)數(shù)變量為0 時(shí)，定時(shí)時(shí)間到，將位變量SECOND-FLAG置為1. 定時(shí)器中斷服務(wù)程序通過(guò)RETI 指令返回，程序?qū)⑻D(zhuǎn)到進(jìn)入中斷前的斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行。六電路圖及仿真設(shè)計(jì)手動(dòng)調(diào)時(shí)圖 1設(shè)計(jì)完成原理圖如下在電路連接完成后，將寫(xiě)好的程序放入單片機(jī)，運(yùn)行。圖 2電路原理圖在初始狀態(tài)南北綠燈，東西紅

14、燈，持續(xù)時(shí)間為25s圖 3初始狀態(tài)南北跳轉(zhuǎn)到黃燈5s，東西仍為紅燈圖4轉(zhuǎn)為狀態(tài)2在南北轉(zhuǎn)換為紅燈的同時(shí)，東西燈轉(zhuǎn)換到綠燈持續(xù)25s 。圖5轉(zhuǎn)為狀態(tài)3東西轉(zhuǎn)換為黃燈持續(xù)5s，南北紅燈不變；如此循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)交通燈的作用。圖6狀態(tài)4七總結(jié)本系統(tǒng)采用單片機(jī)89c51 為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器，系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、 操作簡(jiǎn)單、 拓展性強(qiáng)。本系統(tǒng)就是采用單片機(jī)模擬十字路口交通燈的狀態(tài)顯示以及倒計(jì)時(shí)。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)由單片機(jī)I/O 口擴(kuò)展系統(tǒng)、交通燈狀態(tài)顯示系統(tǒng)、LED數(shù)碼顯示系統(tǒng)、等幾大部分組成。系統(tǒng)除基本的交通功能外還有倒計(jì)時(shí)功能，較好的模擬路口可能出現(xiàn)的狀況。軟件上采用C 語(yǔ)言編程，經(jīng)過(guò)整機(jī)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了對(duì)十

15、字路口交通燈的模擬?；仡櫰鸫舜螁纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)，我仍感慨頗多， 學(xué)到了很多的東西。同時(shí)不僅鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)， 而且還學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中才發(fā)現(xiàn)， 書(shū)本上理論性的東西與在實(shí)際運(yùn)用中的還是有一定的出入的，所以有些問(wèn)題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯(cuò)誤思維。一切問(wèn)題必須要靠自己一點(diǎn)一滴的解決，而在解決的過(guò)程當(dāng)中你會(huì)發(fā)現(xiàn)自己在飛速的提升。對(duì)于單片機(jī)設(shè)計(jì)， 其硬件電路是比較簡(jiǎn)單的， 主要是解決程序設(shè)計(jì)中的問(wèn)題， 而程序設(shè)計(jì)是一個(gè)很靈活的東西，它反映了你解決問(wèn)題的邏輯思維和創(chuàng)新能力， 它才是一個(gè)設(shè)計(jì)的靈魂所在。因此可以說(shuō)單片機(jī)的設(shè)計(jì)是軟件和硬件的結(jié)合，二者是密不

16、可分的。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我發(fā)現(xiàn)單片機(jī)原理應(yīng)用行很強(qiáng)，只有老師的講解不行，只看也不中，只有自己動(dòng)手去做才會(huì)發(fā)現(xiàn)自己確實(shí)有太多的不足，許多的原理， 程序看似簡(jiǎn)單， 真正去做才知道知識(shí)并沒(méi)有自己想象的那樣扎實(shí)。從而懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)， 從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心， 相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。參考文獻(xiàn)：【1】單片機(jī)的 C 語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)馬忠梅籍順

17、心北京航空航天大學(xué)出版社2007【2】51單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)案例精選王為青邱文勛人民郵電出版社2007【3】51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例樓然苗李廣飛北京航空航天大學(xué)出版社2003【4】單片機(jī)原理與接口技術(shù)胡漢才清華大學(xué)出版社2006【5】單片機(jī)原理與應(yīng)用丁元杰機(jī)械工業(yè)出版社2007附程序：#include<>#define uchar unsigned char #define uint unsigned intsbit kai=P30;sbit jia=P31;sbit jian=P32;bit guan=1,flag=0,ci=0;uchar code table= 0xc0,0xf9,

18、0xa4,0xb0,0x99, 0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;uchar i,num;uchar max=30;void delay(uchar z)uchar x,y;for(x=0;x<z;x+)for(y=0;y<110;y+);void key()while(!kai)delay(10);if(!kai) guan=guan;while(!kai);void tiao()bit sub,add;if(bit)(P3&0x02)=0)delay(5);if(bit)(P3&0x02)=0)add=(bit)(P3&0x02);max

19、+;if(max>30)max=30;while(!add)void main()add=(bit)(P3&0x02);TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;while(1)if(bit)(P3&0x04)=0)key();delay(5);if(guan)if(bit)(P3&0x04)=0)ET0=1;TR0=1;sub=(bit)(P3&0x04);if(!flag)max-;if(max<6)if(num<2*(max-5)max=6;while(!sub)P2=0xde;P0=0XF2;sub=(bit)(P3&0x04);P1=table(max-num/2)/10;delay(1);P1=0xff;P0=0xf1;P1=table(max-num/2)%10;delay(1);P1=0x