51單片機(jī)交通燈課設(shè)

1、 西安石油大學(xué)單片機(jī)控制臨時(shí)交通燈班級(jí)：電信1502 小組成員： 趙勃 權(quán)偉力 艾克拜爾 2017.12.7臨時(shí)交通燈設(shè)計(jì)原因隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，汽車數(shù)量急劇增加，城市道路日漸擁擠，交通擁塞已成為一個(gè)國(guó)際性的問題。因此，設(shè)計(jì)可靠、安全、便捷的多功能交通燈控制系統(tǒng)有極大的現(xiàn)實(shí)必要性。根據(jù)交通燈在實(shí)際控制中的特點(diǎn)，結(jié)合單片機(jī)的控制功能，提出了一種用單片機(jī)自動(dòng)控制交通燈的簡(jiǎn)易方法。設(shè)計(jì)中包括硬件電路的設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)兩大步驟，對(duì)單片機(jī)學(xué)習(xí)中的幾個(gè)重要內(nèi)容都有涉足。單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，單片機(jī)可以用來仿真各個(gè)系統(tǒng)。在自動(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(shí)是不夠的，還

2、應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？對(duì)于路口信號(hào)燈出現(xiàn)問題或者需要進(jìn)行道路施工，時(shí)，臨時(shí)信號(hào)燈就變得非常重要，在沒有紅綠燈的交通路口也可以放置臨時(shí)信號(hào)燈，來調(diào)節(jié)交通，對(duì)于社會(huì)有很大幫助。 1.課題任務(wù)及主要實(shí)現(xiàn)內(nèi)容本系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)、數(shù)碼管顯示、交通燈顯示系統(tǒng)組成。系統(tǒng)除基本的交通功能外，還具有倒計(jì)時(shí)。東西、南北兩個(gè)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。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。程序開始運(yùn)行先南北段通行、東西段禁止60s，后東西段通行、

3、南北段禁止60s，依此循環(huán)。 系統(tǒng)分三種工作模式：正常模式、繁忙模式、特殊模式，并且通過三個(gè)按鈕“正?！?、“繁忙”、“特殊”可相互轉(zhuǎn)化。正常模式：直行時(shí)間顯示數(shù)碼管顯示60。此時(shí)南北段直行通行（綠燈）、東西段禁止（紅燈）60s，倒計(jì)時(shí)到3s時(shí)，黃燈亮，提醒人們注意了。然后是東西段通行（綠燈），南北段禁行（紅燈），一直循環(huán)下去。繁忙模式：南北段、東西段的通行時(shí)間改為30s，其它與正常模式類似。特殊模式：特殊模式紅燈全亮，倒計(jì)時(shí)20s，到最后3秒黃燈閃3次后并轉(zhuǎn)入正常模式。2. 原理分析交通燈顯示的理論分析倒計(jì)時(shí)顯示的理論分析：利用定時(shí)器中斷，設(shè)TH0=TH1(65536-50000)/256，即

4、每0.05秒中斷一次。每到第20次中斷即過了20*0.05秒1秒時(shí)，產(chǎn)生一次參數(shù)傳遞，使時(shí)間的計(jì)數(shù)值減1，便實(shí)現(xiàn)了倒計(jì)時(shí)的功能。3.單片機(jī)選擇與外圍接口部件根據(jù)課題任務(wù)的要求，該系統(tǒng)具有交通燈的顯示功能，倒計(jì)時(shí)功能，改變時(shí)間設(shè)定功能，所以把系統(tǒng)分為幾個(gè)模塊，包括倒計(jì)時(shí)顯示器、交通信號(hào)燈、控制模塊。系統(tǒng)硬件框圖如下圖2-1： 交通燈發(fā)光源選取發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED，在此處設(shè)計(jì)中我們用他來模擬紅綠黃交通燈，普通單色發(fā)光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮。它屬于電流控制型半導(dǎo)體器件，使用時(shí)需串接合適的限流電阻。LE

5、D顯示器由七個(gè)發(fā)光二極管組成，因此也稱之為七段LED顯示器，此外，顯示器中還有一個(gè)圓點(diǎn)型發(fā)光二極管（在圖中以dp表示），用于顯示小數(shù)點(diǎn)。通過七段發(fā)光二極管的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母或者其他符號(hào)。動(dòng)態(tài)顯示采用多路復(fù)用技術(shù)的動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，利用人眼的暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)間的長(zhǎng)短，發(fā)光的亮度等因素。. 發(fā)光二極管模擬紅綠燈 它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能，常簡(jiǎn)寫為L(zhǎng)ED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自

6、發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。 發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過管子的電流。單片機(jī)c51管腳目前在單片機(jī)系統(tǒng)中，應(yīng)用較廣泛的微處理器芯片主要為8XC5X系列單片機(jī)。該系列單片機(jī)均采用標(biāo)準(zhǔn)MCS-51內(nèi)核，硬件資源相互兼容，品類齊全，功能完善，性能穩(wěn)定，體積小，價(jià)格低廉，貨源充足，調(diào)試和編程方便，所以應(yīng)用極為廣泛。若采用89C51芯片作為硬件核心，采用Flash ROM，內(nèi)部具有4KB ROM

7、存儲(chǔ)空間，能于3V的超低電壓工作，而且與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容， 圖3-1 STC89C51引腳圖引腳如圖3-1所示：VCC：40號(hào)管腳 供電電壓。 GND：20號(hào)管腳接地。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8個(gè)TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4個(gè)TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部

8、上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校

9、驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為STC89C52的一些特殊功能口，如下表3-1所示： P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的

10、頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H- FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH 編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 看門狗設(shè)置在單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)中，由于單片機(jī)的工作有可能受到外界的干擾，造成程序跑飛，從而陷入死循環(huán)，程序的正常運(yùn)行被打斷，由單片機(jī)控制的系統(tǒng)便無法繼續(xù)工作，這樣會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)陷入癱瘓狀態(tài)，發(fā)生不可預(yù)料的后果，所以出于對(duì)單片機(jī)程序的運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，便考慮一種的專用的監(jiān)測(cè)芯片用于監(jiān)