模擬交通燈課程設(shè)計(jì).doc

單片機(jī)微機(jī)原理及應(yīng)用 題 目：模擬交通燈的設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 班 級(jí)： 姓 名： 姓 名： 姓 名： 姓 名： 指導(dǎo)老師: 2015年1月10日目 錄1、設(shè)計(jì)任務(wù)32、模擬交通燈控制系統(tǒng)工作原理42.1 模擬交通燈控制系統(tǒng)的工作原理43、設(shè)計(jì)基本要求和步驟53.1 基本要求53.2 設(shè)計(jì)思路53.2 設(shè)計(jì)步驟54、硬件和軟件設(shè)計(jì)74.1 交通燈控制系統(tǒng)硬件框圖74.2 硬件電路圖94.3 程序流程圖105、心得體會(huì)136、附錄145.1 匯編語(yǔ)言源程序145.2 模擬交通燈仿真效果圖181、設(shè)計(jì)任務(wù)：模擬交通燈的設(shè)計(jì)1.1、模擬交通燈控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)研究的是基于at89c51單片機(jī)的交通燈智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理及闡述。主控系統(tǒng)采用at89c51單片機(jī)作為控制器，控制通行倒計(jì)時(shí)及直行、行人的通行，占用端口少，耗電也最小。系統(tǒng)電源采用獨(dú)立的+5v穩(wěn)壓電源，有各種成熟電路可供選用，使此方案可靠穩(wěn)定。該設(shè)計(jì)精簡(jiǎn)并優(yōu)化了電路。結(jié)合實(shí)際情況，顯示界面采用點(diǎn)陣led數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描的方法，滿(mǎn)足了倒計(jì)時(shí)的時(shí)間顯示輸出和狀態(tài)燈提示信息輸出的要求，減少系統(tǒng)的復(fù)雜度。2、交通燈控制系統(tǒng)工作原理 2.1、交通燈控制系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)運(yùn)用單片機(jī)對(duì)交通燈控制系統(tǒng)實(shí)施控制，通過(guò)直接控制信號(hào)燈的狀態(tài)變化，指揮交通的具體運(yùn)行，運(yùn)用了led數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)以提醒行駛者，更添加了盲人提示音電路，方便視力障礙群體通行，更具人性化。在此基礎(chǔ)上，加入了特種車(chē)輛自動(dòng)通行控制模塊和車(chē)流量檢測(cè)電路為系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，經(jīng)單片機(jī)進(jìn)行具體處理，及時(shí)調(diào)整通行方向。由此，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，構(gòu)成最小系統(tǒng)，根據(jù)特種車(chē)輛自動(dòng)通行控制模塊、車(chē)輛檢測(cè)模塊和按鍵設(shè)置模塊等產(chǎn)生輸入，由信號(hào)燈狀態(tài)模塊，led倒計(jì)時(shí)模塊輸出。系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)，led數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)倒計(jì)時(shí)，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，在此過(guò)程中若有控制信號(hào)和實(shí)時(shí)車(chē)流量檢測(cè)信號(hào)，可對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，隨時(shí)調(diào)用中斷，達(dá)到修正通行時(shí)間滿(mǎn)足不同時(shí)間不同路況的需求。3、設(shè)計(jì)基本要求和步驟十字路口車(chē)輛穿梭，行人熙攘，車(chē)行車(chē)道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來(lái)實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。交通信號(hào)燈控制方式很多。3.1 基本要求 模擬交通燈就是通過(guò)at89c51并接數(shù)碼管及發(fā)光二極管來(lái)模擬交通燈的變化規(guī)律。8個(gè)數(shù)碼管用來(lái)顯示秒值，東，西，南，北，各兩個(gè)。12個(gè)發(fā)光二極管，東，西，南，北，各三個(gè)，分別為紅，綠，黃，三種顏色。3.2 設(shè)計(jì)思路 本程序的設(shè)計(jì)思路是：首先南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，同時(shí)開(kāi)始倒計(jì)時(shí)20s , 在7段數(shù)碼管上顯示時(shí)間。當(dāng)20s倒計(jì)時(shí)結(jié)束后，開(kāi)始3s倒計(jì)時(shí)，并且南北方向綠燈開(kāi)始閃爍，東西方向紅燈亮。當(dāng)3s倒計(jì)時(shí)結(jié)束后再開(kāi)始2s倒計(jì)時(shí)，并且南北方向黃燈亮，東西方向還是紅燈亮。當(dāng)2s倒計(jì)時(shí)結(jié)束后開(kāi)始20s的倒計(jì)時(shí)，此時(shí)是東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮。接下來(lái)就是東西方向綠燈閃爍3s，再東西方向黃燈閃爍2s，接著又開(kāi)始循環(huán)。3.3 設(shè)計(jì)步驟1.利用proteus仿真軟件按下列要求繪制仿真實(shí)例 12個(gè)發(fā)光二極管，東，西，南，北，各三個(gè)，分別為紅，綠，黃，三種顏色。 用8個(gè)共陽(yáng)極led數(shù)碼管的分別表示東、西、南、北四個(gè)方向路口的秒值。2.按照基本要求編制程序?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)功能。4、硬件和軟件設(shè)計(jì)4.1 交通燈控制系統(tǒng)硬件框圖該交通燈控制系統(tǒng)有以下幾個(gè)部分組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)、驅(qū)示電路。 p1 p3at89c51 p2.1p2.3rstp2.4p2.6數(shù)碼管十位數(shù)碼管個(gè)位led顯示器南北方向led顯示器東西方向上電復(fù)位自動(dòng)/手動(dòng)鍵盤(pán)圖 1.2系統(tǒng)硬件組成總框圖 at89c51引腳at89c51單片機(jī)的主要工作特性：內(nèi)含4kb的flash存儲(chǔ)器，擦寫(xiě)次數(shù)1000次；內(nèi)含28字節(jié)的ram；具有32根可編程i/o線；具有2個(gè)16位可編程定時(shí)器；具有6個(gè)中斷源、5個(gè)中斷矢量、2級(jí)優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)；具有1個(gè)全雙工的可編程串行通信接口；具有一個(gè)數(shù)據(jù)指針dptr;兩種低功耗工作模式，即空閑模式和掉電模式；具有可編程的3級(jí)程序鎖定定位；at89c51的工作電源電壓為5（10.2）v且典型值為5v,最高工作頻率為24mhz.at89c51各部分的組成：外部中斷txdrxdp0 p1 p2 p3擴(kuò)展控制振蕩器和時(shí)鐘電路數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器128字節(jié)程序存儲(chǔ)器14kbcpu兩個(gè)16位定時(shí)器計(jì)數(shù)器中斷控制總線擴(kuò)展控制器并行可編程i/o口可編程串行口內(nèi)部總線4.2 硬件電路圖整體實(shí)驗(yàn)連接電路如下圖所示： 圖1 整體實(shí)驗(yàn)連接電路圖主程序 開(kāi) 始4.3 程序流程圖 顯示下一個(gè)狀態(tài)秒值是否為0？秒值減1，并顯示時(shí)間，led是否到1s?設(shè)置定時(shí)，顯示初始化運(yùn)行過(guò)程sn:綠燈(20)，ew:紅燈是否到1秒sn:黃燈亮，ew:紅燈count10？sn:黃燈滅，ew:紅燈是否到0秒nyynnew:綠燈(20)，sn:紅燈是否到3秒ew:黃燈亮，sn:紅燈count10？ew:黃燈滅，ew:紅燈是否到1秒yyynnnled顯 示區(qū) yled顯示程序ay獲取當(dāng)前通行剩余時(shí)間e/s/w/n狀態(tài)送p1口位選碼送p2口倒計(jì)時(shí)個(gè)/十位送p2口調(diào)用delay延時(shí)加1兩位顯示完？yn返回主程序5、心得體會(huì)通過(guò)這次交通燈的課程設(shè)計(jì)，使我們得到了一次用專(zhuān)業(yè)知識(shí)、專(zhuān)業(yè)技能分析和解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力。使我們?cè)趩纹瑱C(jī)的基本原理、單片機(jī)應(yīng)用學(xué)習(xí)過(guò)程中，以及在常用編程設(shè)計(jì)思路技巧的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為一名合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。綜合課程設(shè)計(jì)讓我們把以前學(xué)習(xí)到的知識(shí)得到鞏固和進(jìn)一步的提高認(rèn)識(shí)，對(duì)已有知識(shí)有了更深層次的理解和認(rèn)識(shí)。在此，由于自身能力有限，在課程設(shè)計(jì)中碰到了很多的問(wèn)題，通過(guò)查閱相關(guān)書(shū)籍、資料以及交流得到解決。還有交通燈是我們生活中非常常見(jiàn)的一種東西，對(duì)于我們學(xué)以致用的這種能力得到了很好鍛煉，能夠?yàn)槲覀円院蟮墓ぷ饔趯W(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。由于我們的水平有限，設(shè)計(jì)中難免會(huì)有一些不合理的部分，系統(tǒng)的穩(wěn)定性還有待提高。6、附錄6.1 匯編語(yǔ)言源程序secondequ30hh_redbit p2.1;定義io端口h_green bit p2.2h_yellowbit p2.3l_red bit p2.4l_green bit p2.5l_yellowbit p2.6 org 0000hljmpmainorg0030hmain: mov tmod,#01h;設(shè)置定時(shí)器0,為方式1 mov th0,#3ch ;置定時(shí)器的初始值,定時(shí)50msmov tl0,#0b0hclr tf0 ;清定時(shí)器0溢出標(biāo)志setb tr0 ;啟動(dòng)定時(shí)器start: clr amov p1,a ;首先關(guān)閉顯示mov p3,a;*;狀態(tài)1,東西方向綠燈亮,南北方向紅燈亮;*mov r2,#20 mov r3,#21mov second,#20 ;20秒初值lcall state1lcall count;*;狀態(tài)2,東西方向綠燈閃,南北方向紅燈亮;* mov r0,#01h;標(biāo)志位,南北方向綠燈閃 mov r2,#2mov r3,#4mov r4,#10mov second,#3 ;3秒初值lcalldisplay lcall state2lcall count1;*;狀態(tài)3,東西方向黃燈閃,南北方向紅燈亮;* mov r0,#02h ;標(biāo)志位,南北方向黃燈閃 mov r2,#2mov r3,#3mov r4,#10mov second,#2;2秒初值lcall state3lcall count1;*;狀態(tài)4,東西方向紅燈亮,南北方向綠燈亮;* mov r2,#20mov r3,#21mov second,#20;20秒初值lcall state4 lcallcount;*;狀態(tài)5,東西方向紅燈亮,南北方向綠燈閃;* mov r0,#03h;標(biāo)志位,東西方向綠燈閃 mov r2,#2mov r3,#4mov r4,#10mov second,#3;3秒初值 lcall state5lcall count1;*;狀態(tài)6,東西方向紅亮,南北方向黃燈閃;* mov r0,#04h;標(biāo)志位,東西方向黃燈閃 mov r2,#2mov r3,#3mov r4,#10mov second,#2;2秒初值 lcall state6lcall count1ljmp start;*;計(jì)時(shí)程序 ;*count: lcall displaywait1: jnb tf0,wait1;定時(shí)器50ms未到,則等待 clr tf0 ;定時(shí)器50ms到了,;清定時(shí)器0溢出標(biāo)志mov th0,#3chmov tl0,#0b0hlcall displaydjnz r2,wait1 ;是否到1秒mov r2,#20dec second ;到1秒則秒值減1djnz r3,wait1 ;20秒是否倒計(jì)時(shí)減完,未完則返回retcount1: lcall displaywait2:jnb tf0,wait2clr tf0mov th0,#3chmov tl0,#0b0hlcall displaydjnz r4,wait2 ;是否到500ms,未到則返回cjne r0,#01h,d1cpl l_green ;到了500ms,則閃南北方向綠燈d1:cjne r0,#02h,d2cpl l_yellow ;閃南北方向黃燈d2:cjne r0,#03h,d3cpl h_green;閃東西方向綠燈d3:cjne r0,#04h,d4cpl h_yellow ;閃東西方向黃燈d4:mov r4,#10djnz r2,wait2 ;是否到1秒mov r2,#2dec seconddjnz r3,wait2ret;*;led顯示狀態(tài);*state1:setb h_red;東西方向綠燈亮,南北方向紅燈亮 clr h_greenclr h_yellowclr l_redsetb l_greenclr l_yellowretstate2:clr h_green;東西方向綠燈閃，南北方向紅燈亮clr h_yellowclr l_redclr l_greenclr l_yellowretstate3:clr h_red;東西方向黃燈閃，南北方向紅燈亮clr h_yellowsetb h_redclr l_greensetb l_yellowretstate4:clr h_red;東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮 setb h_greenclr h_yellowsetb l_redclr l_greenclr l_yellowretstate5:clr h_red;東西方向紅燈亮，南北方向綠燈閃 setb h_greenclr h_yellow setb l_redclr l_greenclr l_yellowretstate6:clr h_red;東西方向紅燈亮，南北方向黃燈閃 clr h_greensetb h_yellowsetb l_redclr l_yellowret;*;顯示程序;*display:mov a,second mov b,#10div ab mov dptr,#ledmapmo