模擬交通燈課程設(shè)計(jì)

《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)根本要求和步驟53.1根本要求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。在此根底上，參加了特種車輛自動(dòng)通行控制模塊和車流量檢測(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)特種車輛自動(dòng)通行控制模塊、車輛檢測(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，在此過程中假設(shè)有控制信號(hào)和實(shí)時(shí)車流量檢測(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，到達(dá)修正通行時(shí)間滿足不同時(shí)間不同路況的需求。3、設(shè)計(jì)根本要求和步驟十字路口車輛穿梭，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？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根本要求模擬交通燈就是通過AT89C51并接數(shù)碼管及發(fā)光二極管來模擬交通燈的變化規(guī)律。8個(gè)數(shù)碼管用來顯示秒值，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，開始3s倒計(jì)時(shí)，并且南北方向綠燈開始閃爍，東西方向紅燈亮。當(dāng)3s倒計(jì)時(shí)結(jié)束后再開始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，接著又開始循環(huán)。3.3設(shè)計(jì)步驟Proteus仿真軟件按以下要求繪制仿真實(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.按照根本要求編制程序?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)局部組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)、驅(qū)示電路。P1P3AT89C51RST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〔1±0.2〕V且典型值為5V,最高工作頻率為24MHz.AT89C51各局部的組成：外部中斷TXDRXDP0P1P2P3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)器外部中斷TXDRXDP0P1P2P3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)連接電路如以下圖所示：圖1整體實(shí)驗(yàn)連接電路圖主程序開始4.3程序流程圖主程序開始顯示下一個(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)行過程運(yùn)行過程SN:綠燈(20)，EW:紅燈是否到1秒SN:黃燈亮，EW:紅燈Count<10？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Count<10？EW:黃燈滅，EW:紅燈是否到1秒YYYNNNLED顯示區(qū)YLED顯示程序LED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)通過這次交通燈的課程設(shè)計(jì)，使我們得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決現(xiàn)實(shí)問題的能力。使我們?cè)趩纹瑱C(jī)的根本原理、單片機(jī)應(yīng)用學(xué)習(xí)過程中，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根底。綜合課程設(shè)計(jì)讓我們把以前學(xué)習(xí)到的知識(shí)得到穩(wěn)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)中碰到了很多的問題，通過查閱相關(guān)書籍、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)打下根底。由于我們的水平有限，設(shè)計(jì)中難免會(huì)有一些不合理的局部，系統(tǒng)的穩(wěn)定性還有待提高。6、附錄6.1匯編語言源程序SECOND EQU 30HH_RED BIT P2.1 ;定義IO端口H_YELLOW BI ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030HMAIN: 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)50ms MOV TL0,#0B0H CLR TF0 ;清定時(shí)器0溢出標(biāo)志 SETB TR0 ;啟動(dòng)定時(shí)器START: CLR A MOV 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,#21 MOV SECOND,#20 ;20秒初值 LCALL STATE1 LCALL 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,#2 MOV R3,#4 MOV R4,#10 MOV SECOND,#3 ;3秒初值 LCALL DISPLAY LCALL STATE2 LCALLCOUNT1;***********************************;狀態(tài)3,東西方向黃燈閃,南北方向紅燈亮;***********************************MOVR0,#02H ;標(biāo)志位,南北方向黃燈閃MOV R2,#2 MOV R3,#3 MOV R4,#10 MOV SECOND,#2 ;2秒初值 LCALL STATE3 LCALLCOUNT1;************************************;狀態(tài)4,東西方向紅燈亮,南北方向綠燈亮;************************************ MOV R2,#20 MOV R3,#21 MOV SECOND,#20 ;20秒初值 LCALL STATE4 LCALL COUNT;************************************;狀態(tài)5,東西方向紅燈亮,南北方向綠燈閃;************************************ MOVR0,#03H ;標(biāo)志位,東西方向綠燈閃 MOV R2,#2 MOV R3,#4 MOV R4,#10 MOV SECOND,#3 ;3秒初值 LCALL STATE5 LCALLCOUNT1;************************************;狀態(tài)6,東西方向紅亮,南北方向黃燈閃;************************************ MOVR0,#04H ;標(biāo)志位,東西方向黃燈閃 MOV R2,#2 MOV R3,#3 MOV R4,#10 MOV SECOND,#2 ;2秒初值 LCALL STATE6 LCALLCOUNT1 LJMPSTART;************************************;計(jì)時(shí)程序;************************************COUNT: LCALL DISPLAYWAIT1: JNB TF0,WAIT1 ;定時(shí)器50ms未到,那么等待 CLR TF0 ;定時(shí)器50ms到了,;清定時(shí)器0溢出標(biāo)志 MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H LCALL DISPLAY DJNZ R2,WAIT1 ;是否到1秒 MOV R2,#20 DEC SECOND ;到1秒那么秒值減1 DJNZ R3,WAIT1 ;20秒是否倒計(jì)時(shí)減完,未完那么返回 RETCOUNT1: LCALL DISPLAYWAIT2: JNB TF0,WAIT2 CLR TF0 MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H LCALL DISPLAY DJNZ R4,WAIT2 ;是否到500ms,未到那么返回 CJNER0,#01H ,D1 CPLL_GREEN ;到了500ms,那么閃南北方向綠燈D1: CJNER0,#02H ,D2 CPLL_YELLOW ;閃南北方向黃燈D2: CJNER0,#03H ,D3 CPLH_GREEN ;閃東西方向綠燈D3: CJNER0,#04H ,D4 CPLH_YELLOW ;閃東西方向黃燈D4: MOV R4,#10 DJNZ R2,WAIT2 ;是否到1秒 MOV R2,#2 DEC SECOND DJNZ R3,WAIT2 RET;********************************;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_GREEN CLR H_YELLOW CLR L_RED SETB L_GREEN CLR L_YELLOW RETSTATE2: CLR H_GREEN ;東西方向綠燈閃，南北方向紅燈亮 CLR H_YELLOW CLR L_RED CLR L_GREEN CLR L_YELLOW RETSTATE3: CLR H_RED ;東西方向黃燈閃，南北方向紅燈亮 CLR H_YELLOW SETB H_RED CLR L_GREEN SETB L_YELLOW RETSTATE4: CLR H_RED ;東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮 SETB H_GREEN CLR H_YELLOW SETB L_RED CLR L_GREEN CLR L_YELLOW RETSTATE5: CLR H_RED ;東西方向紅燈亮，南北方向綠燈閃 SETB H_GR