交通燈控制器課程設(shè)計(jì)--基于51單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)

1、<p>　　基于51單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)</p><p>　　摘要： 交通信號(hào)燈使交通得以有效管制，對(duì)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。在實(shí)時(shí)檢測(cè)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，故本系統(tǒng)采用單片機(jī)STC89C52為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，模擬十字路口交通燈的各種狀態(tài)顯示以及倒計(jì)時(shí)時(shí)間。</p><p>　　本設(shè)計(jì)系統(tǒng)

2、由單片機(jī)I/O口擴(kuò)展系統(tǒng)、交通燈狀態(tài)顯示系統(tǒng)、LED數(shù)碼顯示系統(tǒng)、復(fù)位電路等幾大部分組成。系統(tǒng)除基本的交通燈功能外，還具有倒計(jì)時(shí)顯示、更改倒計(jì)時(shí)時(shí)間的功能，簡(jiǎn)單模擬了十字路口可能出現(xiàn)的一些狀況。軟件上采用匯編編程，主要編寫了主程序、LED數(shù)碼管顯示程序、更改時(shí)間程序和延時(shí)程序等。</p><p>　　我們根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)電路板硬件連接圖，編寫程序，燒錄并成功運(yùn)行出結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了對(duì)十字路口交通燈的模擬。</p&g

3、t;<p>　　關(guān)鍵字： 交通燈，單片機(jī)，自動(dòng)控制</p><p><b>　　一、總體設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　程序開始運(yùn)行先南北段通行、東西段禁止30s，后東西段通行、南北 段禁止30s，依此循環(huán)。 </p><p>

4、;　　系統(tǒng)可以增減通行時(shí)間，通過兩個(gè)按鍵“時(shí)間-”和“時(shí)間+”在已設(shè)定的30s基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)減10s或加10s。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　1) 了解交通燈管理的基本工作原理 2)熟悉STCT89C52的工作原理和應(yīng)用編程 3)熟悉STC89C52并行接口的各種工作方式和應(yīng)用

5、 4)熟悉STC89C52計(jì)數(shù)器/定時(shí)器的工作方式 5)掌握多位LED顯示以及數(shù)碼管顯示問題的解決</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容</b></p><p>　　單片機(jī)采用用STC89C52芯片，使用發(fā)光二極管（紅，黃，綠）代表各個(gè)路口的交通燈，用8段數(shù)碼管對(duì)轉(zhuǎn)換時(shí)間進(jìn)行倒時(shí)（東西路口30秒，南北路口30秒，黃燈時(shí)間5秒）。</p

6、><p>　　1) 使用protues軟件繪制硬件電路圖</p><p>　　2) 根據(jù)電路圖編寫實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容的匯編程序</p><p>　　3) 軟件仿真和實(shí)物調(diào)試</p><p><b>　　4.設(shè)計(jì)原理分析</b></p><p>　　1.1交通燈顯示時(shí)序的理論分析與計(jì)算</p>

7、<p>　　一般情況下時(shí)間顯示數(shù)碼管顯示30。此時(shí)南北段直行通行（綠燈）、東西段禁止（紅燈）30s，南北段的數(shù)碼管從30s開始倒計(jì)時(shí)，東西段方向數(shù)碼管從25s開始倒計(jì)時(shí)，至最后5s時(shí)南北段綠燈變成黃燈閃爍，東西段依然禁止（紅燈），兩個(gè)方向數(shù)碼管同時(shí)變成從5s倒計(jì)時(shí)。再后東西段直行通行（綠燈）、南北段禁止（紅燈）30s，東西段的數(shù)碼管從30s開始倒計(jì)時(shí)，南北段方向數(shù)碼管從25s開始倒計(jì)時(shí)，至最后5s時(shí)東西段綠燈變成黃燈閃爍，南北

8、段依然禁止（紅燈），兩個(gè)方向數(shù)碼管同時(shí)變成從5s倒計(jì)時(shí)。再后變成東西段直行通行（綠燈）、南北段禁止（紅燈）30s，這樣循環(huán)下去。</p><p>　　1.2交通燈顯示時(shí)間的理論分析與計(jì)算</p><p>　　倒計(jì)時(shí)顯示利用定時(shí)器中斷，設(shè)置TH0=TH1＝(65536-50000)/256，即每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)，使時(shí)間的計(jì)數(shù)值減1，便實(shí)現(xiàn)了倒

9、計(jì)時(shí)的功能。</p><p>　　狀態(tài)燈顯示中黃燈閃爍同樣可以利用定時(shí)器中斷。每到第10次中斷即過了10*0.05秒＝0.5秒時(shí)，使黃燈標(biāo)志位反置，即可讓黃燈1秒閃爍一次。</p><p>　　1.3 更改交通燈時(shí)間原理與方法</p><p>　　P3.4和P3.5分別與按鍵通過共陰極連接，在單片機(jī)上電之前更改按鍵，上電后掃描P3口，根據(jù)P3口的狀態(tài)確定紅綠燈倒計(jì)時(shí)

10、初始時(shí)間。上電之后更改時(shí)間，只能在下一個(gè)完整四個(gè)狀態(tài)循環(huán)時(shí)實(shí)現(xiàn)。P3.4和P3.5的狀態(tài)表：</p><p>　　程序設(shè)計(jì)（時(shí)間更改和P1口亮燈部分）</p><p>　　1、時(shí)間更改程序設(shè)計(jì)</p><p>　　按鍵處理程序，89C52通過對(duì)P3口掃描，確定是否有鍵按下，再判斷具體是那個(gè)鍵按下，根據(jù)鍵值跳轉(zhuǎn)到按鍵處理程序。這里根據(jù)不同按鍵處理程序選擇不同初始時(shí)間。

11、</p><p>　　MAIN:MOV SP,#60H</p><p>　　MOV A,P3 ;掃描P3口</p><p>　　ANL A, #00110000B；保留P3.4、P3.5口</p><p>　　CJNE A,#00110000B,TO_35；P3.4=1且P3.5=1？否則跳轉(zhuǎn)到35s</p>&

12、lt;p>　　MOV 25H,#25； 設(shè)置南北通行時(shí)間初值25秒，存放到25單元</p><p>　　MOV 26H,#25； 設(shè)置東西通行時(shí)間初值25秒，存放到26單元</p><p><b>　　JMP NBLD </b></p><p>　　TO_35:CJNE A,#00100000B,TO_15；P3.4=0且P3.5=

13、1？否則跳轉(zhuǎn)到15s</p><p>　　MOV 25H,#35； 設(shè)置南北通行時(shí)間初值35秒，存放到25單元</p><p>　　MOV 26H,#35； 設(shè)置東西通行時(shí)間初值35秒，存放到26單元</p><p><b>　　JMP NBLD</b></p><p>　　TO_15:CJNE A,#00010

14、000B,EXIT1；P3.4=1且P3.5=0？否則跳轉(zhuǎn)到退出</p><p>　　MOV 25H,#15</p><p>　　MOV 26H,#15</p><p><b>　　JMP NBLD</b></p><p>　　EXIT1:RET ；退出</p><p>　　2、P1口亮燈程序設(shè)計(jì)

15、</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，實(shí)際控制的燈只有6個(gè)，即：東西紅燈，東西綠燈，東西黃燈，南北紅燈，南北綠燈，南北黃燈。均是低電平有效。共有4種狀態(tài)：東西紅燈亮，南北綠燈亮（F9H）；東西紅燈亮，南北黃燈亮（EDH）；東西綠燈亮，南北紅燈亮（F6H）；東西黃燈亮，南北紅燈亮（DEH）。</p><p>　　2.1通過鍵盤掃描確定初始時(shí)間，放入25H單元。</p><p&

16、gt;　　NBLD: MOV R1,25H； 南北通行時(shí)間裝入R1</p><p>　　2.2 狀態(tài)0：南北綠燈亮，東西紅燈亮</p><p>　　NBLD1: MOV P1,#0F9H； 實(shí)現(xiàn)狀態(tài)0，點(diǎn)亮南北綠燈，東西紅燈</p><p>　　MOV 20H,R1； 為南北方向顯時(shí)做準(zhǔn)備</p><p><b

17、>　　MOV A,R1；</b></p><p>　　ADD A,#5； 實(shí)現(xiàn)南北方向30秒計(jì)時(shí)</p><p>　　MOV 21H,A； 為東西方向顯時(shí)做準(zhǔn)備</p><p>　　LCALL NBLED </p><p>　　LCALL NBLED； 顯示南北方向時(shí)間</p&g

18、t;<p>　　DJNZ R1,NBLD1； 判斷25秒通行時(shí)間是否完，未完就重 新顯示與延時(shí)，完了就轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)</p><p>　　2.3 狀態(tài)1：南北黃燈亮，東西紅燈亮</p><p>　　NBHD: MOV R2,#5； 為黃燈閃爍時(shí)間記入初值</p><p>　　NBHD1: MOV P1,#0EDH； 實(shí)現(xiàn)狀態(tài)1，

19、點(diǎn)亮南北黃燈，東西紅燈</p><p>　　MOV 22H,R2； 為顯時(shí)做準(zhǔn)備</p><p>　　LCALL HDLED； 調(diào)用黃燈顯示程序，延時(shí)0.5秒</p><p>　　MOV P1,#0FDH； 熄滅黃燈</p><p>　　LCALL HDLED； 再次調(diào)用黃燈顯時(shí)程序，以便湊足1秒

20、</p><p>　　DJNZ R2,NBHD1； 判斷5秒通行時(shí)間是否完，未完就重新顯示、延時(shí)，完了就轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)</p><p>　　2.4 狀態(tài)2：南北紅燈亮，東西綠燈亮</p><p>　　DXLD: MOV R3,26H； 東西通行時(shí)間裝入R3</p><p>　　DXLD1: MOV P1,#0F6H； 實(shí)現(xiàn)

21、狀態(tài)2，點(diǎn)亮南北紅燈，東西綠燈</p><p>　　MOV 24H,R3； 為顯時(shí)做準(zhǔn)備</p><p>　　MOV A,R3； </p><p><b>　　ADD A,#5；</b></p><p>　　MOV 23H,A； 為下一狀態(tài)的顯時(shí)做準(zhǔn)備</p><p>

22、;　　LCALL DXLED； 顯示南北方向時(shí)間</p><p>　　LCALL DXLED</p><p>　　DJNZ R3,DXLD1； 判斷25秒通行時(shí)間是否完，未完就重新顯示、延時(shí)，完了，就轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)</p><p>　　2.5 狀態(tài)3：南北紅燈亮，東西黃燈亮</p><p>　　DXHD: MOV R2,#5；

23、 為黃燈閃爍時(shí)間記入初值 </p><p>　　DXHD1: MOV 22H,R2 ； </p><p>　　MOV P1,#0DEH； 實(shí)現(xiàn)狀態(tài)3，點(diǎn)亮南北紅燈，東西黃燈</p><p>　　LCALL HDLED； 調(diào)用黃燈顯時(shí)程序</p><p>　　MOV P1,#0FEH； 熄滅東西黃燈</p>

24、<p>　　LCALL HDLED； 再次顯時(shí)，湊足1秒</p><p>　　DJNZ R2,DXHD1； 判斷是否顯時(shí)達(dá)到5秒</p><p>　　AJMP MAIN； 轉(zhuǎn)入主程序</p><p>　　2.6 黃燈閃爍程序</p><p>　　DXHD1：MOV P1,#0DEH； 點(diǎn)亮黃燈</p

25、><p>　　LCALL HDLED； 調(diào)用黃燈顯時(shí)程序</p><p>　　MOV P1,#0FEH； 熄滅黃燈</p><p>　　LCALL HDLED； 再次顯時(shí)，湊足1秒</p><p>　　DJNZ R2,DXHD1； 判斷是否顯時(shí)達(dá)到5秒</p><p><b>　　三、硬件設(shè)計(jì)

26、</b></p><p>　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路板電路圖，使用protues作硬件圖。</p><p><b>　　四、實(shí)驗(yàn)仿真及調(diào)試</b></p><p>　　在使用實(shí)驗(yàn)電路板調(diào)試的過程中，上電之前按下P3.4口的按鍵，上電，南北綠燈亮，東西紅燈亮，數(shù)碼管顯示南北35s，東西40s；按下P3.5口的按鍵，下一個(gè)完整循環(huán)時(shí)數(shù)碼管顯示南北

27、15s，東西20s；不按鍵，下一個(gè)完整循環(huán)時(shí)數(shù)碼管顯示南北25s，東西30s。每次復(fù)位時(shí)都顯示為南北25s，東西30s。</p><p>　　在調(diào)試過程中，只有根據(jù)調(diào)試結(jié)果才能發(fā)現(xiàn)程序的錯(cuò)誤和改進(jìn)之處，而且有時(shí)候軟件仿真不一定有結(jié)果，只有硬件的現(xiàn)象是唯一的，所以必須根據(jù)硬件來處理。</p><p><b>　　五、課程設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p

28、>　　本次課程設(shè)計(jì)在大家的共同努力下，從最初的無從下手到成功實(shí)現(xiàn)的這一過程中，我們?cè)诓粩鄬W(xué)習(xí)。一開始以為可以編寫了程序再與硬件結(jié)合，后來發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)箱與我們的接口不一樣，于是知道應(yīng)該根據(jù)硬件圖來確定軟件編寫。我負(fù)責(zé)編寫的修改時(shí)間和亮燈程序，讓我對(duì)匯編程序中的分支程序、P1口功能等知識(shí)點(diǎn)有了更深刻的認(rèn)識(shí)。這次課程設(shè)計(jì)中，我們還共同學(xué)習(xí)了如何用軟件畫硬件圖、用軟件仿真單片機(jī)以及燒錄程序的方法等等。</p><p

29、>　　但是本次課程設(shè)計(jì)還有很多不足的地方，以更改時(shí)間部分為例，目前只能實(shí)現(xiàn)每次完全循環(huán)前通過判斷按鍵按下的狀態(tài)來改變初始時(shí)間，如果要實(shí)現(xiàn)隨時(shí)改變時(shí)間，需要更多改進(jìn)。</p><p><b>　　六、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張毅剛.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1990. </p><p&

30、gt;　　[2] 郝建國(guó)等.單片機(jī)在電子電路中的應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社，2006</p><p>　　[3] 樓然苗.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2009</p><p>　　[4] 柴鈺.單片機(jī)控制交通燈[J].常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)報(bào)，2011</p><p>　　[5] 從宏濤.電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2011<

31、;/p><p><b>　　七、附錄</b></p><p><b>　　附錄1：程序清單</b></p><p><b>　　ORG 0000H</b></p><p>　　AJMP MAIN </p><p><b>　　ORG 0400H&

32、lt;/b></p><p>　　MAIN:MOV SP,#60H</p><p><b>　　MOV A,P3</b></p><p>　　ANL A, #00110000B</p><p>　　CJNE A,#00110000B,TO_35 </p><p>　　MOV 25H,#25&

33、lt;/p><p>　　MOV 26H,#25</p><p><b>　　JMP NBLD </b></p><p>　　TO_35:CJNE A,#00100000B,TO_15</p><p>　　MOV 25H,#35</p><p>　　MOV 26H,#35</p><

34、p><b>　　JMP NBLD</b></p><p>　　TO_15:CJNE A,#00010000B,EXIT1</p><p>　　MOV 25H,#15</p><p>　　MOV 26H,#15</p><p><b>　　JMP NBLD</b></p><

35、p><b>　　EXIT1:RET</b></p><p>　　NBLD: MOV R1,25H</p><p>　　NBLD1: MOV P1,#0F9H</p><p>　　MOV 20H,R1</p><p><b>　　MOV A,R1</b></p><p>

36、<b>　　ADD A,#5</b></p><p><b>　　MOV 21H,A</b></p><p>　　LCALL NBLED</p><p>　　LCALL NBLED</p><p>　　DJNZ R1,NBLD1</p><p>　　NBHD: MOV R2,

37、#5</p><p>　　NBHD1: MOV P1,#0EDH</p><p>　　MOV 22H,R2</p><p>　　LCALL HDLED</p><p>　　MOV P1,#0FDH</p><p>　　LCALL HDLED</p><p>　　DJNZ R2,NBHD1<

38、/p><p>　　DXLD: MOV R3,26H</p><p>　　DXLD1: MOV P1,#0F6H</p><p>　　MOV 24H,R3</p><p>　　MOV A,R3 </p><p><b>　　ADD A,#5</b></p><p>&l

39、t;b>　　MOV 23H,A</b></p><p>　　LCALL DXLED</p><p>　　LCALL DXLED</p><p>　　DJNZ R3,DXLD1</p><p>　　DXHD: MOV R2,#5</p><p>　　DXHD1: MOV 22H,R2 </p

40、><p>　　MOV P1,#0DEH</p><p>　　LCALL HDLED</p><p>　　MOV P1,#0DFH</p><p>　　LCALL HDLED</p><p>　　DJNZ R2,DXHD1</p><p><b>　　AJMP MAIN</b>&

41、lt;/p><p>　　DELAY: LCALL DELAY1</p><p>　　LCALL DELAY1</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY1: MOV R6,#50 </p><p>　　DE6: MOV R0,#50</p><p&g

42、t;　　DE7: DJNZ R0,DE7</p><p>　　DJNZ R6,DE6</p><p>　　RET </p><p>　　NBLED: MOV P0,#0</p><p>　　MOV R7,#25</p><p>　　LED1: MOV A,20H</p><p

43、>　　MOV DPTR,#TAB</p><p><b>　　MOV B,#10</b></p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　CLR P2.6</b></p>&l

44、t;p><b>　　SETB P2.7</b></p><p>　　MOV P0,#0FEH</p><p><b>　　CLR P2.7</b></p><p><b>　　SETB P2.6</b></p><p>　　MOV P0，A <

45、/p><p>　　LCALL DELAY1</p><p><b>　　MOV A ,B</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　CLR P2.6</b></p><p><b>　　SETB P2.7</b>&

46、lt;/p><p>　　MOV P0,#0FDH</p><p><b>　　CLR P2.7</b></p><p><b>　　SETB P2.6</b></p><p>　　MOV P0，A </p><p>　　LCALL DELAY1</p&g

47、t;<p><b>　　MOV A,21H</b></p><p>　　MOV DPTR,#TAB</p><p>　　MOV B,#10 </p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p&

48、gt;<b>　　CLR P2.6</b></p><p><b>　　SETB P2.7</b></p><p>　　MOV P0,#0FBH</p><p><b>　　CLR P2.7</b></p><p><b>　　SETB P2.6</b>&

49、lt;/p><p>　　MOV P0，A </p><p>　　LCALL DELAY1</p><p><b>　　MOV A,B</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　CLR P2.6</b><

50、/p><p><b>　　SETB P2.7</b></p><p>　　MOV P0,#0F7H</p><p><b>　　CLR P2.7</b></p><p><b>　　SETB P2.6</b></p><p>　　MOV P0，A

51、 </p><p>　　LCALL DELAY1</p><p>　　DJNZ R7,LED1</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　HDLED: MOV P0,#0</p><p>　　MOV R7,#25</p><p>　　L

52、ED2: MOV A,22H</p><p>　　MOV DPTR,#TAB</p><p><b>　　MOV B,#10</b></p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　C

53、LR P2.6</b></p><p><b>　　SETB P2.7</b></p><p>　　MOV P0,#0FAH</p><p><b>　　CLR P2.7</b></p><p><b>　　SETB P2.6</b></p><

54、p>　　MOV P0，A </p><p>　　LCALL DELAY1</p><p><b>　　MOV A,B</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　CLR P2.6</b></p><p><b&

55、gt;　　SETB P2.7</b></p><p>　　MOV P0,#0F5H</p><p><b>　　CLR P2.7</b></p><p><b>　　SETB P2.6</b></p><p>　　MOV P0，A </p><p>　　

56、LCALL DELAY</p><p>　　DJNZ R7,LED2</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DXLED: MOV P0,#0</p><p>　　MOV R7,#25</p><p>　　LED3: MOV A,23H</p><p&

57、gt;　　MOV DPTR,#TAB</p><p><b>　　MOV B,#10</b></p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　CLR P2.6</b></p><

58、p><b>　　SETB P2.7</b></p><p>　　MOV P0,#0FEH</p><p><b>　　CLR P2.7</b></p><p><b>　　SETB P2.6</b></p><p>　　MOV P0，A </p>

59、<p>　　LCALL DELAY1</p><p><b>　　MOV A,B</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　CLR P2.6</b></p><p><b>　　SETB P2.7</b></p>

60、;<p>　　MOV P0,#0FDH</p><p><b>　　CLR P2.7</b></p><p><b>　　SETB P2.6</b></p><p>　　MOV P0，A </p><p>　　LCALL DELAY1</p><p>

61、;<b>　　MOV A,24H</b></p><p><b>　　MOV B,#10</b></p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　CLR P2.6</b><

62、;/p><p><b>　　SETB P2.7</b></p><p>　　MOV P0,#0FBH</p><p><b>　　CLR P2.7</b></p><p><b>　　SETB P2.6</b></p><p>　　MOV P0，A

63、 </p><p>　　LCALL DELAY1</p><p><b>　　MOV A,B</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　CLR P2.6</b></p><p><b>　　SETB P2.7</b

64、></p><p>　　MOV P0,#0F7H</p><p><b>　　CLR P2.7</b></p><p><b>　　SETB P2.6</b></p><p>　　MOV P0，A </p><p>　　LCALL DELAY1</p>

65、<p>　　DJNZ R7,LED3</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TAB:DB 3FH,6H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,7H,7FH,6FH </p><p><b>　　END</b></p><p>　　附錄2：電路設(shè)計(jì)總圖&