單片機交通燈課程設(shè)計

1、<p><b>　　v</b></p><p><b>　　單片機課程設(shè)計</b></p><p><b>　　交通燈系統(tǒng)控制</b></p><p>　　姓名：僅供參考，莫轉(zhuǎn)載</p><p>　　組員：僅供參考，莫轉(zhuǎn)載</p><p>　　

2、班級：僅供參考，莫轉(zhuǎn)載</p><p>　　學(xué)號：僅供參考，莫轉(zhuǎn)載</p><p>　　指導(dǎo)教師：僅供參考，莫轉(zhuǎn)載</p><p><b>　　煙臺大學(xué)</b></p><p><b>　　機電汽車工程學(xué)院</b></p><p><b>　　目錄</b>

3、;</p><p>　　摘要 ……………………………………………...(2)</p><p>　　緒論……………………………………………...(3)</p><p><b>　　概述</b></p><p><b>　　設(shè)計目的</b></p><p><

4、b>　　設(shè)計任務(wù)和內(nèi)容</b></p><p><b>　　設(shè)計要求</b></p><p><b>　　框圖設(shè)計</b></p><p>　　硬件設(shè)計………………………………………. (7)</p><p><b>　　總體設(shè)計</b></p>

5、<p><b>　　電路原理圖</b></p><p><b>　　元件清單</b></p><p>　　軟件設(shè)計……………………………………….(11)</p><p><b>　　程序流程圖</b></p><p><b>　　程序清單</b&g

6、t;</p><p>　　參考文獻(xiàn) ……………………………………………….(14)</p><p>　　設(shè)計總結(jié) ……………………………………………….(15)</p><p>　　附錄 ……………………………………………….(16)</p><p><b>　　摘要</b></p><

7、p>　　交通在人們的日常生活中占有重要的地位，隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，私家車、公交車的增加，無疑會給我國道路交通系統(tǒng)帶來沉重的壓力，很多大城市都不同程度的受到交通堵塞問題的困擾。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。本設(shè)計采用AT89S52單片機為中心器件來設(shè)計交通燈控制器，系統(tǒng)使用性強、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)顯示以及倒計時時

8、間。</p><p>　　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)、LED數(shù)碼顯示系統(tǒng)、緊急情況中斷系統(tǒng)、復(fù)位電路等幾大部分組成；軟件上采用匯編語言編寫主程序、中斷程序、延時程序等。經(jīng)過整機調(diào)試，實現(xiàn)了對十字路口交通燈的模擬。</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 概述

9、</b></p><p>　　近幾年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應(yīng)用正在不斷的走向深入，同時帶動傳動系統(tǒng)控制檢測日新月異更新。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面的知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)，以及針對對具體應(yīng)用對象特點的軟件結(jié)合，加以完善。交通信燈的出現(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。</

10、p><p><b>　　1.2 設(shè)計目的</b></p><p>　?。?）加強對單片機和匯編語言的認(rèn)識，充分掌握和理解設(shè)計的工作原理、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。</p><p>　?。?）用單片機模擬實現(xiàn)具體應(yīng)用，使個人設(shè)計能夠真正使用。</p><p>　?。?）把理論知識與實

11、踐相結(jié)合，充分發(fā)揮個人能力，在實踐中鍛煉。</p><p>　　（4）提高利用已學(xué)過的知識分析和解決問題的能力。</p><p>　?。?）提高實踐動手能力。</p><p>　　1.3 設(shè)計任務(wù)和內(nèi)容</p><p><b>　　1.3.1設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　結(jié)合教材及參考資

12、料，用AT89S52單片機模擬實現(xiàn)十字路口的交通燈亮滅、倒計時顯示、緊急情況處理等功能。</p><p><b>　　1.3.2設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　?。?）填寫設(shè)計任務(wù)書。</p><p>　?。?）進(jìn)行總體設(shè)計，畫出原理圖。</p><p>　?。?）利用AutoCAD軟件畫出PCB板。</p&g

13、t;<p>　　（4）編寫并調(diào)試程序。</p><p><b>　　1.4 設(shè)計要求</b></p><p>　　用AT89S52單片機控制一個交通信號燈系統(tǒng)，晶振12Hz。假設(shè)A車道與B車道交叉組成十字路口，A是主道，B是直道。設(shè)計要求如下：</p><p>　　用發(fā)光二極管模擬交通信號燈，用按鍵開關(guān)模擬車輛檢測信號。<

14、/p><p>　　正常情況下，A、B兩車道輪流放行，A車道放行50s，其中五秒用于警告；B車道放行30s，其中5s用于警告。</p><p>　　在交通繁忙時，交通信號燈控制系統(tǒng)應(yīng)有手控開關(guān)，可認(rèn)為的改變信號燈的狀態(tài)，以緩解交通擁擠的狀況。在B道放行期間，若A道有車而B道無車，按下開關(guān)K1使A車道放行15s；在A車道放行期間，若B車道有車而A車道無車，按下K2使B車道放行15s。</p&

15、gt;<p>　　有緊急車輛通過時，按下K3開關(guān)使A、B車道均為紅燈，禁行20s。</p><p><b>　　1.5系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　交通控制系統(tǒng)主要控制A、B兩車道的交通，以AT89S52單片機為核心芯片，通過控制三色LED的亮滅來控制各車道的通行；另外通過3個按鍵來模擬各車道有無車輛的情況和有緊急車輛的情況。根據(jù)設(shè)計要求，制定總

16、體設(shè)計思想如下：</p><p>　　正常情況下運行主程序，采用0.5s延時子程序的反復(fù)調(diào)用來實現(xiàn)各種定時時間。</p><p>　　一道有車而另一道無車時，采用外部中斷1執(zhí)行中斷服務(wù)程序，并設(shè)置該中斷為低優(yōu)先級中斷。</p><p>　　有緊急車輛通過時，采用外部中斷0執(zhí)行中斷服務(wù)程序，并設(shè)置該中斷為高優(yōu)先級中斷，實現(xiàn)二級中斷嵌套。</p><

17、p><b>　　框圖設(shè)計</b></p><p>　　基于AT89S52單片機的交通信號燈控制系統(tǒng)有電源電路、單片機主控電路、按鍵控制電路和道路顯示電路幾部分組成，框圖如1-1所示。</p><p><b>　　知識點</b></p><p>　　本項目需要學(xué)習(xí)和查閱資料，掌握和了解如下知識：</p>

18、<p>　　+5V電源原理及設(shè)計。</p><p>　　單片機復(fù)位電路工作原理及設(shè)計。</p><p>　　單片機晶振電路工作原理及設(shè)計。</p><p><b>　　按鍵電路的設(shè)計。</b></p><p>　　驅(qū)動電路74LS07的特性及使用。</p><p>　　LED的特性及使用

19、。</p><p>　　AT89S52單片機引腳。</p><p>　　單片機匯編語言及程序設(shè)計。</p><p><b>　　第二章 硬件設(shè)計</b></p><p><b>　　2.1 總體設(shè)計</b></p><p>　　整個設(shè)計以AT89S52單片機為核心，由I/

20、O擴展，LED數(shù)碼管顯示，緊急情況中斷電路，復(fù)位電路組成。</p><p><b>　　硬件模塊如圖示：</b></p><p>　　圖2-1 基于AT89S52單片機的交通信號燈控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　2.2 電路原理圖</p><p>　　用十二只發(fā)光二級管模擬交通信號燈，以AT89S52單片機的P1口

21、控制著12只發(fā)光二級管，由于單片機帶負(fù)載的能力有限，因此，在P1口與發(fā)光二級管之間用74LSO7作驅(qū)動電路，P1口輸出低電平</p><p>　　時，信號燈亮；輸出高電平時，信號燈滅。在正常情況和交通繁忙時，A、B兩車道的6只信號燈的控制狀態(tài)有5種形式，即P1口控制功能及相應(yīng)控制碼如圖表2-2所示。分別以按鍵K1、K2模擬A、B道的車輛檢測信號，開關(guān)K1按下時，A車道放行；開關(guān)K2按下時，B車道放行；開關(guān)K1和

22、K2的控制信號經(jīng)異或取反后，產(chǎn)生中斷請求信號（低電平有效），通過外部中斷1向CPU發(fā)出中斷請求；因此產(chǎn)生外部中斷1中斷的條件為：INT1=K1+K2，可集成塊74S266來實現(xiàn)（此處用74LS86與74LS04組合實現(xiàn)）。采用中斷加查尋擴展法，可以判斷出要求放行的是A車道（按下車道K1）還是B車道（按下開關(guān)K2）。</p><p>　　以按鍵K0模擬緊急車輛通過開關(guān)，當(dāng)K0為高電平時屬于正常情況，當(dāng)K0為低電平時

23、，屬于緊急車輛通過情況，直接將K0信號接至INT0（P3.2）腳即可實現(xiàn)外部中斷0中斷。</p><p>　　單片機AT89S52芯片</p><p>　　AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器，片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，AT89S52擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使

24、得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。&

25、lt;/p><p>　　表2-2 交通信號燈與控制狀態(tài)對應(yīng)關(guān)系</p><p>　　綜上所述，可設(shè)計出基于AT89S52單片機控制信號燈模擬控制系統(tǒng)的電路圖見附錄。</p><p><b>　　2.4 元件清單</b></p><p>　　基于AT89S52單片機的交通信號燈控制系統(tǒng)元件清單如表2-4所示。</p&

26、gt;<p>　　表2-4交通信號燈控制系統(tǒng)元件清單</p><p><b>　　74LS07驅(qū)動器</b></p><p>　　74LS07是六高壓輸出緩沖驅(qū)動器，其引腳圖和邏輯圖</p><p><b>　　第三章 軟件設(shè)計</b></p><p>　　主程序采用查詢的方式定時，

27、由R2寄存器確定調(diào)用0.5s延時子程序的次數(shù)，從而獲取交通燈的各種時間。子程序采用定時器1方式1查詢定時，定時器定時50ms，R3寄存器確定50ms循環(huán)10次，從而獲取0.5s的延時時間。</p><p>　　有車車道循環(huán)放行的中斷服務(wù)程序首先要保護(hù)現(xiàn)場，因為需要用到延時子程序和P1口，故需要保護(hù)的寄存器有R3、P1、TH1、TL1，保護(hù)現(xiàn)場是還要關(guān)中斷，以防止高優(yōu)先級中斷（緊急車輛通過所產(chǎn)生的中斷）出現(xiàn)導(dǎo)致程序

28、混亂。</p><p>　　開中斷，由軟件查詢P3.0和P3.1口，判斷哪一道有車，再根據(jù)查詢情況執(zhí)行相應(yīng)的服務(wù)，待交通燈信號出現(xiàn)后延時20s，確保緊急車輛通過交叉路口，然后，恢復(fù)現(xiàn)場，返回主程序。</p><p><b>　　程序流程圖</b></p><p>　　交通信號燈模擬控制系統(tǒng)程序流程圖如圖3-1所示。</p><

29、;p><b>　　程序清單</b></p><p>　　交通燈模擬控制系統(tǒng)程序清單見附錄。</p><p>　　有車車道放行時的中斷服務(wù)程序</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]單片機原理及應(yīng)用，李華，王思明，蘭州大學(xué)出版社，2009</p>

30、<p>　　[2]單片機基礎(chǔ)[M].北京，李廣弟，北京航空航天大學(xué)出版社，1994</p><p>　　[3]單片機實用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)[M].北房小翠，國防工業(yè)出版社，1999</p><p>　　[4]單片機原理及接口技術(shù)，胡漢才，清華大學(xué)出版社，1995</p><p>　　[5]單片機課程設(shè)計指導(dǎo)，李光飛，北京航空航天大學(xué)出版社，2007</p&

31、gt;<p><b>　　設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　本系統(tǒng)就是充分利用了AT89S52芯片的I/O引腳。系統(tǒng)采用了MSC-51系列單片機AT89S52為中心器件來設(shè)計模擬交通燈控制器，實現(xiàn)了能根據(jù)實際車流量通過S52芯片的P0口設(shè)置主干道A紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能；P1控制次干道B紅綠燈燃亮?xí)r間,以及緊急情況下的中斷。系統(tǒng)不足之處不能控制車的左右轉(zhuǎn)、以及自動根據(jù)車流改

32、變紅綠燈時間等，由于本身地理位置以及車流量情況所定，如果有需要可以設(shè)計擴充原系統(tǒng)來實現(xiàn)。</p><p>　　通過課程設(shè)計，使得我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析、團隊合作和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)自己的不足，及時請教老師和同學(xué)，或者上網(wǎng)查找相應(yīng)的資料，對自己的知識是一個很大的補充，也加深了對所學(xué)知識的更深理解使我在單片機的原理、單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程中，以及在匯編程設(shè)計思路技巧的掌握方向都邁進(jìn)

33、了一步，為以后成為應(yīng)用型人才打下了基礎(chǔ)。</p><p><b>　　附錄2： 源程序</b></p><p><b>　　ORG 0003H</b></p><p>　　LJMP INTT0 ；轉(zhuǎn)向緊急車輛中斷服務(wù)程序</p><p>　　ORG

34、0013H</p><p>　　LJMP INTT1 ；轉(zhuǎn)向有車車道中斷服務(wù)程序</p><p><b>　　ORG 0200H</b></p><p>　　MAIN: MOV SP, #30H</p><p>　　SETB PX0

35、 ；置外部中斷0為高優(yōu)先級中斷</p><p>　　MOV TCON , #00H ；置外部中斷0、1為電平觸發(fā)</p><p>　　MOV TMOD, #10H ；置定時器1為方式1</p><p>　　MOV IE, #85H

36、 ；開CPU中斷，開外中斷0、1中斷</p><p>　　LOOP: MOV P1， #0F3H ；A道綠燈放行，B道紅燈放行</p><p>　　MOV R1， #90H ；置0.5s循環(huán)次數(shù)（0.5×90=45s）</p><p>　　DIP1： ACAL

37、L DELAY ；調(diào)用0.5s延時子程序</p><p>　　DJNZ R1, DIP1 ；45s不到繼續(xù)循環(huán)</p><p>　　MOV R1， #06H ；置A綠燈閃爍循環(huán)次數(shù)</p><p>　　WAN1: CPI P1.2

38、 ；A綠燈閃爍</p><p>　　ACALL DELAY ；閃爍次數(shù)未到繼續(xù)循環(huán)</p><p>　　DJZN R1， WAN1 ；A黃燈警告，B紅燈禁止</p><p>　　MOV P1， #0F5H

39、 ；置0.5s循環(huán)次數(shù)（0.5×4=2）</p><p>　　YL1: ACALL DELAY </p><p>　　DJZN R1, YL1 ；2s未到繼續(xù)循環(huán)</p><p>　　MOV P1, #0DEH ；A紅燈，B綠燈</p>

40、<p>　　MOV R1, #32H ；置0.5s循環(huán)次數(shù)（0.5×50=25）</p><p>　　DIP2: ACALL DELAY</p><p>　　DJNZ R1， DIP2 ；25s未到繼續(xù)循環(huán)</p><p>　　DJNZ R1, #06H

41、</p><p>　　WAN2： CPL P1.5 ；B綠燈閃爍</p><p>　　ACALL DELAY </p><p>　　DJNZ R1，WAN2</p><p>　　MOV P1， #0EEH ；A紅燈，B黃燈</p>&l

42、t;p>　　MOV R1， 04H</p><p>　　YL2： ACALL DELAY</p><p>　　DJNZ R1， YL2 </p><p>　　AJMP LOOP ；循環(huán)執(zhí)行主程序</p><p>　　INTT0：PUSH P1

43、 ；P1口數(shù)據(jù)呀棧保護(hù)</p><p>　　PUSH TH1 ;TH1壓棧保護(hù)</p><p>　　PUSH TL1 ；TL1壓棧保護(hù)</p><p>　　MOV P1， #0F6H ；A、B道均為紅燈</p&g

44、t;<p>　　MOV R2, #40H ；置0.5s循環(huán)初值（20s）</p><p>　　DEY0： ACALL DELAY</p><p>　　DJNZ R2， DEY0 ；20s未到繼續(xù)循環(huán)</p><p>　　POP TL1

45、 ；彈?；謴?fù)現(xiàn)場</p><p><b>　　POP TH1</b></p><p><b>　　POP P1</b></p><p>　　RETI ；返回主程序</p><p>　　INTT1： CLR E

46、 ； 關(guān)中斷</p><p>　　PUSH P1 ；壓棧保護(hù)現(xiàn)場</p><p><b>　　PUSH TH1</b></p><p><b>　　PUSH TL1</b></p><p>　　

47、SETB EA ；開中斷</p><p>　　JB P3.0， BOP ；A道無車轉(zhuǎn)向B道</p><p>　　MOV P1， #0F3H ；A道綠燈，B道紅燈</p><p>　　SJMP DEL1

48、 ； 15s延時</p><p>　　BOP： JB P3.1， EXIT ；B道無車退出中斷</p><p>　　MOV P1， #0DEH ；A紅燈，B綠燈</p><p>　　DEL1： MOV R5， #30 ；置0

49、.5s循環(huán)初值</p><p>　　NEXT: ACALL DELAY</p><p>　　DJNZ R5，NEXT ；15s未到繼續(xù)循環(huán)</p><p>　　EXIT: CLR EA</p><p>　　POP TL1

50、 ；彈棧恢復(fù)現(xiàn)場</p><p><b>　　POP TH1</b></p><p><b>　　POP P1</b></p><p><b>　　SETB EA</b></p><p><b>　　RETI</b></p><p

51、>　　DELAY: MOV R3， #0AH ；0.5s子程序（50ms×10=0.5）</p><p>　　MOV TH1， #3CH ；置50ms初值X=CB0H</p><p>　　MOV TL1，#0B0H</p><p>　　SETB TR1

52、</p><p>　　LP1： JBC TF1， LP2</p><p><b>　　SJMP LP1</b></p><p>　　LP2： MOV TH1， #3CH</p><p>　　MOV TL1, #0B0H</p><p>　　DJZN R3, LP1</p&