基于5單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)

1、 江蘇師范大學(xué) 電氣工程及自動(dòng)化 實(shí)習(xí)報(bào)告姓 名：班 級：學(xué) 號：實(shí)習(xí)科目：單片機(jī)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師：實(shí)習(xí)時(shí)間： 1智能交通信號燈摘 要本設(shè)計(jì)是在熟練掌握單片機(jī)及其仿真系統(tǒng)使用方法基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用單片機(jī)原理、微機(jī)原理等課程方面的知識，設(shè)計(jì)一個(gè)采用STC89C52單片機(jī)控制的交通燈控制電路。該設(shè)計(jì)結(jié)合實(shí)際情況給出了一種簡單低成本城市交通燈控制系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計(jì)方案、各個(gè)路口交通燈的狀態(tài)循環(huán)顯示，并對程序流程圖進(jìn)行詳細(xì)講解分析。交通在人們的日常生活中占有重要的地位，隨著人們社會活動(dòng)的日益頻繁，這點(diǎn)更是體現(xiàn)的淋漓盡致。交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故

2、有明顯效果。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)日益更新。在實(shí)時(shí)檢測和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。根據(jù)給出的要求設(shè)計(jì)交通燈東西、南北兩干道交于一個(gè)十字路口各干道有一組紅、黃、綠三色的指示燈指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮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)即將切換且黃燈亮的時(shí)間為東西、南北兩干道的公共停車時(shí)間。關(guān)鍵詞：電子線路、STC89C52、交通燈目錄第一章 引言11.概述12.設(shè)計(jì)目的 43.設(shè)計(jì)要求 44.實(shí)驗(yàn)原理 4第二章 芯

3、片與元件51.MCU52.74HC57363.led數(shù)碼管6第三章 外圍電路61.單片機(jī)最小系統(tǒng)62.數(shù)碼管顯示電路73.12位流水燈8第四章 整體設(shè)計(jì)81.交通控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)82.單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理83.系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)9 第五章 總結(jié)10參考文獻(xiàn)11附錄A 智能交通燈電路原理圖12附錄B 智能交通燈匯編源程序133第1章 引言1概述 在城鎮(zhèn)街道的十字交叉路口，為了保證交通秩序和行人安全，一般在每條道路上各有一組紅黃綠信號燈。其中紅燈亮，表示該條道路禁止；黃燈亮表示該條道路上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行；綠燈亮表示該條道路允許通行。交通燈控制電路自動(dòng)

4、控制十字路口紅黃綠交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，指揮各種車輛和行人安全通行，實(shí)現(xiàn)十字路口交通管理的自動(dòng)化。2設(shè)計(jì)目的2.1 通過本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步熟悉和掌握單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理，鞏固和加深“單片機(jī)原理與應(yīng)用”課程的基本知識，掌握電子設(shè)計(jì)知識在實(shí)際中的簡單應(yīng)用。2.2 綜合運(yùn)用“單片機(jī)原理與應(yīng)用”課程和先修課程的理論及生產(chǎn)實(shí)際知識去分析和解決電子設(shè)計(jì)問題，進(jìn)行電子設(shè)計(jì)的訓(xùn)練。2.3 學(xué)習(xí)電子設(shè)計(jì)的一般方法，掌握STC89C52芯片以及簡單電子設(shè)計(jì)過程和運(yùn)行方式，培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想和分析問題、解決問題的能力，特別是總體設(shè)計(jì)能力。2.4 通過計(jì)算和繪制原理圖、布線圖和流程圖，學(xué)會運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊和查

5、閱有關(guān)技術(shù)資料等，培養(yǎng)電子設(shè)計(jì)的基本技能。2.5 通過完成一個(gè)包括電路設(shè)計(jì)和程序開發(fā)的完整過程，了解開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)全過程，為今后從事的工作打基礎(chǔ)。3設(shè)計(jì)要求3.1 利用單片機(jī)的定時(shí)器定時(shí)，實(shí)現(xiàn)道路的紅綠燈交替點(diǎn)亮和熄滅。3.2 以STC89C52單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口交通燈控制系統(tǒng)。用單片機(jī)控制LED燈模擬交通信號燈顯示。假定東西、南北方向方向通行（綠燈）時(shí)間為30秒，緩沖（黃燈）時(shí)間5秒，停止（紅燈）時(shí)間30秒。3.3 南北方向、東西方向車道除了有紅、黃、綠燈指示外，每一種燈亮的時(shí)間都用顯示器進(jìn)行顯示（采用倒計(jì)時(shí)的方法）。4實(shí)驗(yàn)原理4.1 基本原理 主體電路：交通燈自動(dòng)控制模塊。

6、這部分電路主要由80C51單片機(jī)的I/O端口、定時(shí)計(jì)數(shù)器等組成。 本設(shè)計(jì)先是從普通三色燈的指示開始進(jìn)行設(shè)計(jì)，用P1口作為輸出。程序的初始化是東西南北方向的紅燈全亮。然后南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮，60秒后東西方向黃燈閃亮5秒后南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮。重復(fù)執(zhí)行。倒計(jì)時(shí)用到定時(shí)器T0，用P2口作為LED的顯示。二位一體的LED重復(fù)執(zhí)行60秒的倒計(jì)時(shí)。作為突發(fā)事件的處理，本設(shè)計(jì)主要用到外部中斷EX0。用一模擬開關(guān)作為中斷信號。實(shí)際中可以接其它可以產(chǎn)生中斷信號的信號源。 第二章 芯片與元件1MCU：STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 系統(tǒng)可編程Flash存

7、儲器。高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。主要性能：與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容；8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器；1000次擦寫周期；全靜態(tài)操作：0Hz-33MHz；三級加密程序存儲器；32個(gè)可編程I/O口線；三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；8個(gè)中斷源；全雙工UART串行通道；低功耗空閑和掉電模式；掉電后中斷可喚醒；看門狗定時(shí)器；雙數(shù)據(jù)指針；掉電標(biāo)識符。274HC573:74HC

8、573包含八進(jìn)制3態(tài)非反轉(zhuǎn)透明鎖存器，是一種高性能硅門CMOS器件。當(dāng)鎖存使能端LE為高時(shí)，這些器件的鎖存對于數(shù)據(jù)是透明的（也就是說輸出同步）。當(dāng)鎖存使能變低時(shí)，符合建立時(shí)間和保持時(shí)間的數(shù)據(jù)會被鎖存。主要功能：三態(tài)總線驅(qū)動(dòng)輸出、置數(shù)全并行存取、緩沖控制輸入、使能輸入有改善抗擾度的滯后作用。3led數(shù)碼管：led數(shù)碼管（LED Segment Displays）由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。數(shù)碼管實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)。這些段分別由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來表示。 第三章 電路

9、設(shè)計(jì)1單片機(jī)最小系統(tǒng)：STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)主要由電源、復(fù)位、振蕩電路三個(gè)部分組成。最小系統(tǒng)原理圖如圖3.1所示。 圖3.1 51單片機(jī)最小系統(tǒng)版2. 數(shù)碼管顯示電路：由8位共陰LED數(shù)碼管即驅(qū)動(dòng)芯片74HC573組成，單片機(jī)控制兩片鎖存器是使能端，通過不停打開關(guān)閉使能端達(dá)到單片機(jī)一個(gè)8位I/O口控制8位數(shù)碼管顯示的效果。數(shù)碼管顯示電路如圖3.2所示。圖3.2 數(shù)碼管顯示電路312位LED燈：由12個(gè)LED小燈排列起來，加上限流電阻就組成了12位交通燈。12位流水燈的陰極接在單片機(jī)的I/O端口，以灌電流輸進(jìn)單片機(jī)從而驅(qū)動(dòng)LED。交通LED燈的原理圖如圖3.3所示。圖3.3 12位LED

10、燈 第四章 整體設(shè)計(jì)1交通控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 設(shè)在十字路口，分為東西向和南北向，在任一時(shí)刻只有一個(gè)方向通行，另一方向禁行。共有4種狀態(tài)，這4種狀態(tài)如下，周而復(fù)始，循環(huán)變化。4個(gè)狀態(tài)歸納如下：.南北方向紅燈亮，倒計(jì)時(shí)30s同時(shí)東西方向綠燈亮，倒計(jì)時(shí)30s，此狀態(tài)下，南北方向禁止通行，東西方向直行。.南北方向黃燈亮，倒計(jì)時(shí)5s，同時(shí)東西方向紅燈亮，倒計(jì)時(shí)30s，此狀態(tài)下，除了已經(jīng)正常在通行的車輛外其他車輛禁止通行。.南北方向綠燈亮，倒計(jì)時(shí)30s，同時(shí)東西方向紅燈亮，倒計(jì)時(shí)30s，此狀態(tài)下，南北方向車輛可以直行。.南北綠燈亮，倒計(jì)時(shí)30s，東西黃燈亮，倒計(jì)時(shí)5s。2單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理單

11、片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機(jī)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(dāng)然，接入LED數(shù)碼管就可以顯示倒計(jì)時(shí)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(shí)間調(diào)整功能。據(jù)此，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，連接成最小系統(tǒng)，由按鍵設(shè)置模塊產(chǎn)生輸入，信號燈狀態(tài)模塊，LED倒計(jì)時(shí)模塊模塊接受輸出。系統(tǒng)的總體框圖如圖4.1所示。單片機(jī)上電后，系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，同時(shí)將時(shí)間數(shù)據(jù)倒計(jì)時(shí)輸入到LED數(shù)碼管上實(shí)時(shí)顯示。在此過程中隨時(shí)調(diào)用急停按鍵和時(shí)間調(diào)節(jié)中斷。 圖4.1 交通燈系統(tǒng)框圖3系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)全部控制程序?qū)嶋H上分為若干模塊：鍵盤設(shè)置處理

12、程序，狀態(tài)燈控制程序，LED顯示程序緊停程序，中斷服務(wù)子程序等。整個(gè)軟件程序方面主要分兩大部分：主程序部分和中斷處理程序。流程圖如圖4.2所示。具體程序見附錄2。 圖4.2 交通燈軟件程序流程圖第五章 總結(jié) 19通過這三周的單片機(jī)實(shí)訓(xùn)，我對51單片機(jī)有了很深入的了解，從匯編程序一行行的敲寫與硬件電路搭建，最終將他們看做一個(gè)整體一個(gè)系統(tǒng)，從系統(tǒng)的角度來設(shè)計(jì)單片機(jī)的整體框架。這次智能交通燈的整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)，起到了理論結(jié)合實(shí)踐的學(xué)習(xí)效果，也感謝學(xué)校學(xué)院為我們搭建的單片機(jī)實(shí)訓(xùn)室，也在此感謝張興奎老師在這次實(shí)訓(xùn)中對我的指導(dǎo)和幫助！參考文獻(xiàn)1 張鑫.單片機(jī)原理及應(yīng)用（第2版）.北京：電子工業(yè)出版社.2010

13、.102 劉海寬.包建華.張興奎.南京：東南大學(xué)出版社.2009.13 李廣弟等.單片機(jī)基礎(chǔ)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 20104 張靖武等.單片機(jī)系統(tǒng)PROTEUS設(shè)計(jì)與仿真M.北京：電子工業(yè)出版社， 2007.附錄A智能交通燈電路原理圖： 附錄B智能交通燈匯編源程序：/*/功能：交通燈/說明：使用74HC573驅(qū)動(dòng)共陰數(shù)碼管;紅綠燈各30s，黃燈5s/作者：楊勇/*/ DEYADDR EQU 40H;延時(shí)計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)定義DULA bit P2.6;段選引腳定義WELA bit P2.7;位選引腳定義SMGDU EQU 51H;數(shù)碼管段值TIMCTR EQU 52H;定時(shí)計(jì)數(shù)值LIGHT

14、CTR EQU 53H;交通燈計(jì)時(shí)狀態(tài)計(jì)數(shù)值SN_NUM EQU 54H;南北倒計(jì)時(shí)顯示值EW_NUM EQU 55H;東西倒計(jì)時(shí)顯示值ORG 0000HLJMP mainORG 000BH;定時(shí)器0的中斷入口地址LJMP T0_SER;跳到定時(shí)器0的中斷服務(wù)函數(shù)ORG 001BH;定時(shí)器1的中斷入口地址LJMP T1_SER;跳到定時(shí)器1的中斷服務(wù)函數(shù)ORG 0030Hmain: MOV SP,#60H;初始化堆棧指針MOV TIMCTR,#00H; /以下幾行為數(shù)據(jù)初始化MOV LIGHTCTR,#00H; /MOV SMGDU,#00H; /MOV SN_NUM,#30; /MOV EW

15、_NUM,#30; /CLR A; /LCALL T01_INIT;定時(shí)器0初始化BACK: MOV A,TIMCTR;讀出當(dāng)前計(jì)數(shù)值CJNE A,#20,BACK;若計(jì)數(shù)值達(dá)到20，則計(jì)時(shí)到1s，往下執(zhí)行 ;否則，繼續(xù)等待，知道加到1sMOV TIMCTR,#0;清定時(shí)計(jì)數(shù)值，重新計(jì)數(shù)MOV A,LIGHTCTR;/讀出交通燈計(jì)時(shí)狀態(tài)計(jì)數(shù)值 CJNE A,#0,Q1;如果相等，繼續(xù)執(zhí)行，否則，判斷下一個(gè)MOV P1,#0FEH;南北紅燈亮MOV P3,#0FBH;東西綠燈亮MOV SN_NUM,#30;南北倒計(jì)時(shí)顯示值給30sMOV EW_NUM,#30;東西倒計(jì)時(shí)顯示值給30sLJMP Q

16、5;LIGHTCTR繼續(xù)加1Q1:CJNE A,#30,Q2;如果相等，繼續(xù)執(zhí)行，否則，判斷下一個(gè)MOV P1,#0FDH;南北黃燈亮MOV P3,#0FEH;東西紅燈亮MOV SN_NUM,#5;南北倒計(jì)時(shí)顯示值給30sMOV EW_NUM,#30;東西倒計(jì)時(shí)顯示值給30sLJMP Q5;LIGHTCTR繼續(xù)加1Q2:CJNE A,#35,Q3;如果相等，繼續(xù)執(zhí)行，否則，判斷下一個(gè)MOV P1,#0FBH;南北綠燈亮MOV P3,#0FEH;東西紅燈亮MOV SN_NUM,#30;南北倒計(jì)時(shí)顯示值給30sLJMP Q5;LIGHTCTR繼續(xù)加1Q3:CJNE A,#60,Q4;如果相等，繼續(xù)

17、執(zhí)行，否則，判斷下一個(gè)MOV P1,#0FBH;南北綠燈亮MOV P3,#0FDH;東西黃燈亮MOV EW_NUM,#5;東西倒計(jì)時(shí)顯示值給5sLJMP Q5;LIGHTCTR繼續(xù)加1Q4:CJNE A,#65,Q5;如果相等，繼續(xù)執(zhí)行，否則，判斷下一個(gè)MOV LIGHTCTR,#0;LIGHTCTR重新計(jì)數(shù)LJMP BACK;Q5: MOV A,SN_NUM;/南北燈倒計(jì)時(shí)，即SN_NUM每秒減1DEC A; / MOV SN_NUM,A;/MOV A,EW_NUM;/東西燈倒計(jì)時(shí)，即EW_NUM每秒減1DEC A; / MOV EW_NUM,A;/MOV A,LIGHTCTR;/交通燈計(jì)時(shí)

18、狀態(tài)計(jì)數(shù)值加1INC A; /MOV LIGHTCTR,A;/ LJMP BACK; SHOW_SN: MOV A,SN_NUM;讀取南北燈倒計(jì)時(shí)MOV B,#10;十位放A中，各位放B中DIV AB;高位在A中，低位在B中/南北燈倒計(jì)時(shí)的高位顯示(計(jì)數(shù)值099s)MOV DPTR,#TABLE;MOVC A,A+DPTR;取出數(shù)碼管的編碼MOV P0,A;數(shù)字送P0，數(shù)碼管顯示SETB DULA;開段選送數(shù)CLR DULA;關(guān)段選MOV P0,#0FDH;南北燈倒計(jì)時(shí)的高位顯示SETB WELA;開位選送數(shù)CLR WELA;關(guān)位選MOV DEYADDR,#2;延時(shí)xms，改變該數(shù)可改變數(shù)碼管

19、掃描的速度LCALL deyxms;延時(shí)一會，動(dòng)態(tài)顯示/南北燈倒計(jì)時(shí)的低位顯示MOV DPTR,#TABLE;MOV A,B;十位放A中，各位放B中MOVC A,A+DPTR;取出數(shù)碼管的編碼MOV P0,A;數(shù)字送P0，數(shù)碼管顯示SETB DULA;開段選送數(shù)CLR DULA;關(guān)段選MOV P0,#0FEH;南北燈倒計(jì)時(shí)的低位顯示SETB WELA;開位選送數(shù)CLR WELA;關(guān)位選MOV DEYADDR,#2;延時(shí)xms，改變該數(shù)可改變數(shù)碼管掃描的速度LCALL deyxms;延時(shí)一會，動(dòng)態(tài)顯示RET SHOW_EW: MOV A,EW_NUM;讀取東西燈倒計(jì)時(shí)MOV B,#10;十位放A

20、中，各位放B中DIV AB;高位在A中，低位在B中/東西燈倒計(jì)時(shí)的高位顯示(計(jì)數(shù)值099s)MOV DPTR,#TABLE;MOVC A,A+DPTR;取出數(shù)碼管的編碼MOV P0,A;數(shù)字送P0，數(shù)碼管顯示SETB DULA;開段選送數(shù)CLR DULA;關(guān)段選MOV P0,#0F7H;東西燈倒計(jì)時(shí)的高位顯示SETB WELA;開位選送數(shù)CLR WELA;關(guān)位選MOV DEYADDR,#1;延時(shí)xms，改變該數(shù)可改變數(shù)碼管掃描的速度LCALL deyxms;延時(shí)一會，動(dòng)態(tài)顯示/南北燈倒計(jì)時(shí)的低位顯示MOV DPTR,#TABLE;MOV A,B;十位放A中，各位放B中MOVC A,A+DPTR

21、;取出數(shù)碼管的編碼MOV P0,A;數(shù)字送P0，數(shù)碼管顯示SETB DULA;開段選送數(shù)CLR DULA;關(guān)段選MOV P0,#0FBH;東西燈倒計(jì)時(shí)的低位顯示SETB WELA;開位選送數(shù)CLR WELA;關(guān)位選MOV DEYADDR,#1;延時(shí)xms，改變該數(shù)可改變數(shù)碼管掃描的速度LCALL deyxms;延時(shí)一會，動(dòng)態(tài)顯示RETT01_INIT: MOV TMOD,#11H;方式1,16位定時(shí)器MOV TH0,#3CH;T0 65535-50000=3CAFH,即50ms觸發(fā)中斷MOV TL0,#0AFH;MOV TH1,#0D8H;T1 65535-10000=D8EFH,即10ms觸發(fā)中斷MOV TL1,#0EFH;SETB EA;開總中斷SETB ET0;開定時(shí)器0中斷SETB ET1;開定時(shí)器1中斷SETB TR0;啟動(dòng)定時(shí)器0SETB TR1;啟動(dòng)定時(shí)器1RETT0_SER:PUSH ACC;/保存數(shù)據(jù)PUSH PSW;/MOV TH0,#3CH;重裝初值MOV TL0,#0AFH;MOV A,TIMCTR;/TIMCTR里的計(jì)數(shù)值加1INC A; /MOV TIMCTR,A;/POP PSW;/彈出數(shù)據(jù)POP ACC;/RETI/每10ms刷新一次數(shù)碼管顯示T1_SER:CLR TR1;關(guān)定時(shí)器1，防止延時(shí)函數(shù)執(zhí)行時(shí)跳入中