計算機控制技術(shù)課程設(shè)計報告-2

單片機原理與課程設(shè)計__交通燈PAGEPAGE5計算機控制技術(shù)課程設(shè)計報告題目交通燈控制器設(shè)計指導(dǎo)老師儲忠班級07自動化2班姓名陳鶴碧0705076040李揚虎0705076034廖濟森0705076035日期2010年6月27日《單片機原理與課程設(shè)計》課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目基于單片機的交通燈設(shè)計設(shè)計類型應(yīng)用型導(dǎo)師姓名儲忠主要內(nèi)容及目標(biāo)采用AT89C52單片機來設(shè)計交通燈，要求進行硬件、軟件系統(tǒng)設(shè)計。要求：(1)東西方向綠燈亮車道放行15s，，黃燈亮3s(用于警告)。(2)南北方向綠燈亮車道放行15s，，黃燈亮3s(用于警告)。具有的設(shè)計條件會用PROTEUS軟件，進行電路圖制作，仿真，調(diào)試。需要購買AT89C52單片機、LED燈、上拉電阻等電子元件一批。計劃學(xué)生數(shù)及任務(wù)計劃需要3人計劃設(shè)計進程1、從接題開始收集資料、準(zhǔn)備設(shè)計2、第1周畫出設(shè)計框圖，制定設(shè)計方案，然后畫出電路原理圖，進行實驗3、第2周用PROTEUS畫出電路圖，然后對電路調(diào)試和完善，同時編寫設(shè)計報告參考文獻《計算機控制原理技術(shù)》機械工業(yè)出版社于海生編著《微型計算機原理及接口技術(shù)》中國科技大學(xué)出版社吳秀清周荷琴編著《單片機原理及接口技術(shù)》西安電子科技大學(xué)出版社余錫存曹國華編著前言隨著社會的發(fā)展，交通問題也變得更嚴(yán)重，這就要求有很好的交通管理系統(tǒng)。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，減少交通事故有明顯效果。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)檢測，交通信號燈控制與交通疏導(dǎo)的計算機綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮中最重要的部分。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應(yīng)用正在不斷深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)日益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機往往作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。本系統(tǒng)采用單片機為中心器件來設(shè)計交通燈控制器，系統(tǒng)實用性強、操作簡單、擴展性強。本設(shè)計就是采用單片機模擬十字路口交通燈的各種狀態(tài)顯示。本設(shè)計系統(tǒng)由單片機I/O口擴展系統(tǒng)、交通燈狀態(tài)顯示系統(tǒng)等幾大部分組成。系統(tǒng)具有基本的交通燈功能，較好的模擬實現(xiàn)了十字路口可能出現(xiàn)的狀況。軟件上采用匯編編程，主要編寫了主程序，中斷程序延時程序等，其中還用到定時器。從最初編寫到一步步調(diào)試，終于實現(xiàn)了交通信號燈功能的模擬。摘要：本系統(tǒng)由單片機系統(tǒng)、數(shù)碼管顯示、交通燈演示板三部分組成。系統(tǒng)主要實現(xiàn)基本的交通燈的功能，包括南北與東西方向的交通燈，東西方向綠燈亮車道放行15s，，黃燈亮3s，提示路面行駛的車輛停止；南北方向綠燈亮車道放行15s，，黃燈亮3s，提示路面行駛的車輛停止。關(guān)鍵詞：AT89C52，數(shù)碼管，交通燈一、設(shè)計目的（1）加強對單片機和匯編語言的認(rèn)識，充分掌握和理解設(shè)計各部分的工作原理、設(shè)計過程、選擇芯片器件、模塊化編程等多項知識。（2）把理論知識與實踐相結(jié)合，用單片機模擬實現(xiàn)具體應(yīng)用，充分發(fā)揮團隊配合能力，并在實踐中鍛煉。（3）提高實踐動手能力。二、設(shè)計任務(wù)和內(nèi)容1．設(shè)計任務(wù)單片機采用用AT89C52芯片，使用發(fā)光二極管（紅，黃，綠）代表各個路口的交通燈（東西路口紅燈15秒，東西路口綠燈15秒，南北路口紅燈15秒，南北路口綠燈15秒，黃燈時間3秒）。2．設(shè)計內(nèi)容具體內(nèi)容：利用單片機的定時器產(chǎn)生秒信號，控制十字路口的紅綠黃燈交替點亮和熄滅。系統(tǒng)的工作符合一般交通燈控制要求。三、方案比較、設(shè)計與論證1.電源提供方案為使模塊穩(wěn)定工作，須有可靠電源。我們考慮了兩種電源方案。方案一：采用獨立的穩(wěn)壓電源。此方案的優(yōu)點是穩(wěn)定可靠，且有各種成熟電路可供選用；缺點是各模塊都采用獨立電源，會使系統(tǒng)復(fù)雜，且可能影響電路電平。方案二：采用單片機控制模塊提供電源。改方案的優(yōu)點是系統(tǒng)簡明扼要，節(jié)約成本；缺點是輸出功率不高。綜上所述，我們選擇第二種方案。2.顯示界面方案該系統(tǒng)要求完成狀態(tài)燈、時間顯示功能。基于上述原因，我們考慮了三種方案。方案一：數(shù)碼管顯示。傳統(tǒng)數(shù)碼管具有低能耗、低損耗、低壓、長壽命、耐老化、曬、防潮、防火、防高（低）溫的特點；對外界環(huán)境要求低，易于維護；同時其精度比較高，精確可靠，操作簡單，程序編寫容易，資源占用少。本設(shè)計要求顯示的內(nèi)容較少，僅僅用兩個數(shù)碼管來顯示即可，所以綜上考慮后選擇此方案。方案二：完全采用點陣式LED顯示。這種方案實現(xiàn)復(fù)雜，且須完成大量的軟件工作；但功能強大，可方便的顯示各種英文字符，漢字，圖形等。方案三：采用液晶顯示屏（LCD）顯示時間液晶顯示器具有功耗低、無輻射危險、平面直角顯示以及影像穩(wěn)定等，可視面積大，畫面效果好，也可以顯示漢字，分辨率高，抗干擾能力強，顯示內(nèi)容多等特點。因此，只要用一塊液晶顯示器就可以顯示設(shè)計要求的全部內(nèi)容。此外，液晶顯示器與單片機連接電路較簡單，且占用的I/O口較少。然而液晶顯示在編寫程序方面相對復(fù)雜，由于初學(xué)單片機不久而且液晶顯示不那么直觀，所以我們不采用該方案。四、電路圖及設(shè)計文件1．燈控制電路設(shè)計我們組設(shè)計的紅綠燈是放在馬路中間的，由5個LED來實現(xiàn)紅綠黃燈狀態(tài)，其中分為南北、東西各一組。所有方向公用一個黃燈2．倒計時顯示電路設(shè)計前面已經(jīng)分析過相向的燈的狀態(tài)和倒計時都是相同的，所以為了節(jié)省，南北、東西公用一組數(shù)碼管。3．端口設(shè)計端口功能備注P0.0P0.7數(shù)碼管段選P2.0P2.2數(shù)碼管位選使用74HC138實現(xiàn)P1.0P1.4交通燈控制五、程序設(shè)計思路與流程圖1．主程序流程圖系統(tǒng)程序流程圖如下圖所示：開始開始輸入TH0、TL0開始計時輸入TH0、TL0開始計時延時紅黃A=2?綠黃A=4？A=0,2?？調(diào)用LED程序R7-1=0？調(diào)用數(shù)碼管程序延時紅黃A=2?綠黃A=4？A=0,2?？調(diào)用LED程序R7-1=0？調(diào)用數(shù)碼管程序YNNYNYNY結(jié)束掃描結(jié)束

結(jié)束掃描結(jié)束六、測試、數(shù)據(jù)及結(jié)果分析系統(tǒng)上電，下載完程序即可開始測試，觀測一個周期（共18秒）燈的顯示狀態(tài)是否正常，同時觀察倒計的計數(shù)是否正常，是否與燈的亮滅同步。七、總結(jié)本次試驗是非常具有綜合性的實驗，軟件上我們使用到了循環(huán)，定時器0，中斷等，硬件上我們使用到了數(shù)碼管、LED燈等。關(guān)于帶數(shù)碼管的倒計時交通燈，主要是定時器0的使用比較有挑戰(zhàn)性，由于我使用的是現(xiàn)成的單片機開發(fā)板，所以有許多引腳的功能已經(jīng)固定，很難在外接一些芯片，比如，在開始試驗的時候，我不想放棄以往的單片機實驗的成果，我嘗試著將8255加入其中，但是很遺憾失敗了，其中一個很重要的原因就是引腳的復(fù)用問題，比如P2口用于數(shù)碼管的位選，但在8255的使用中是用來做讀寫等的控制。如果我們想要完成理想的設(shè)計，使用購買的單片機開發(fā)板式不合適的，還需要我們自己動手設(shè)計，并焊接屬于自己的單片機最小系統(tǒng)，這在以后也是我們的努力方向。這次課程設(shè)計雖然結(jié)束了，但是我們的學(xué)習(xí)工作遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有結(jié)束。基于現(xiàn)有的硬件電路，我們還有很多的功能可以去完善，也許現(xiàn)在是上課期間，課程比較多，任務(wù)比較重，但是在暑假里，我們會有很多的空余時間，通過這次課程設(shè)計，培養(yǎng)了我們對單片機和計算機控制技術(shù)的濃厚的興趣，在以后的時間里，我們一定會利用課余時間充分利用好手中的單片機并學(xué)習(xí)好它。附錄系統(tǒng)總體電路圖、原程序、實物圖。一、交通燈系統(tǒng)電路圖基于51單片機的設(shè)計仿真圖二、交通燈系統(tǒng)源程序GEWEIEQU21H;個位數(shù)據(jù)SHIWEIEQU23H;十位數(shù)據(jù)SCANLEDEQU25HSCANMODEEQU26HREDEQU28H;定義燈的緩沖區(qū)GREENEQU29HYELLOWEQU32HNUMTIMEQU33HLEDEQU34HORG000HJMPSTARTORG0BHJMPTIMER0;定時器0中斷入口ORG100HSTART:MOVSP,#50HMOVR0,#20H↑MOVR5,#20CLR0:MOV@R0,#00HINCR0DJNZR5,CLR0 ;源操作數(shù)減一，不為零則轉(zhuǎn)移MOVTMOD,#01H;設(shè)置定時器，定時器0工作于方式一MOVTH0,#HIGH(65536-5000)MOVTL0,#LOW(65536-5000)SETBTR0 ;開定時器1MOVIE,#10000010B;端口初始化P82，開總中，開內(nèi)部T0中斷MOVP0,#0FFH ;各個端口付初值MOVP1,#0FFHMOVP2,#00HMOVP3,#0FFHMOVR3,#10MOVR2,#3MOVR1,#10MOVR7,#200MOVRED,#15 ;兩紅燈綠燈十秒，黃燈三秒MOVYELLOW,#3MOVGREEN,#15MOVNUMTIM,#15MOVLED,#0FFHAJMP$TIMER0:PUSHACC;定時器部分，負(fù)責(zé)交通燈的計時和數(shù)碼管動態(tài)掃描PUSHPSW ;ACC累加器PSW程序狀態(tài)字P23MOVTH0,#HIGH(65536-5000);重新賦初值MOVTL0,#LOW(65536-5000)DJNZR7,RET0 ;R7減一不為零則跳轉(zhuǎn)MOVR7,#200 ;R7重新賦值MOVA,SCANMODE;調(diào)用掃描MOVB,#4DIVAB ;A：AB之商，B：AB之余MOVA,B RLA ;A是AB的余數(shù)，A循環(huán)左移MOVDPTR,#TAB_SCAN ;數(shù)碼管查表掃描JMP@A+DPTRTAB_SCAN:AJMPRED_LIGHT ;程序的跳轉(zhuǎn)AJMPYEL_LIGHTAJMPGRE_LIGHTAJMPYEL_LIGHTRET0:MOVA,NUMTIM ;給A賦值#10LCALLBIN_BCD ;調(diào)用子程序？？？MOVSHIWEI,AMOVGEWEI,BINCSCANLEDMOVA,SCANLED ;加一付AMOVB,#4DIVAB MOVA,B ;A是余數(shù)RLAMOVDPTR,#TAB_SCAN0JMP@A+DPTRTAB_SCAN0:AJMPSCAN_L1AJMPSCAN_L2SCAN_L1:MOVP2,#0 ;選中十位數(shù)碼管（最左端數(shù)碼段）MOVA,SHIWEIJMPEND_SCANSCAN_L2:MOVP2,#1 ;選中個位數(shù)碼管MOVA,GEWEIJMPEND_SCANEND_SCAN:MOVDPTR,#TABLE ;數(shù)碼管表MOVCA,@A+DPTRMOVP0,A ;數(shù)碼管段碼MOVA,LED ;LED是#ffhMOVP1,A ;關(guān)掉所有燈POPPSWPOPACCRETIRED_LIGHT:MOVLED,#0E7HMOVNUMTIM,RED ;燈的計時時間DECRED ;燈的計數(shù)值遞減MOVA,REDCJNEA,#0FFH,RET0 ;不等則轉(zhuǎn)移MOVRED,#10MOVA,SCANMODE ADDA,#01HMOVSCANMODE,AJMPRET0YEL_LIGHT:MOVLED,#0FBH MOVNUMTIM,YELLOWDECYELLOWMOVA,YELLOWCJNEA,#0FFH,RET0