課程設(shè)計(jì)---基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p>　　題 目： 基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì) </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p

2、><p>　　1.1研究的背景和意義1</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)要求1</b></p><p>　　2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2</p><p><b>　　2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2</b></p><p><b>　　2.2芯片選擇2</b><

3、;/p><p><b>　　3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5</b></p><p>　　3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)5</p><p>　　3.2數(shù)碼管顯示模塊5</p><p>　　3.3 LED燈顯示模塊6</p><p>　　3.4系統(tǒng)總電路8</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4、....9</p><p>　　4.1主程序設(shè)計(jì)9</p><p>　　4.2延時(shí)1s子程序10</p><p>　　4.3數(shù)碼管顯示程序11</p><p><b>　　5總結(jié)12</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)13</b></p>&

5、lt;p><b>　　附錄A14</b></p><p><b>　　附錄B20</b></p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1研究的背景和意義</p><p>　　當(dāng)今，紅綠燈安裝在各個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車(chē)輛最常見(jiàn)和最有效的手段

6、，但這一技術(shù)在19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。時(shí)至今日，隨著科技的發(fā)展，道口上的紅綠燈也發(fā)生的巨大的變化，先后出現(xiàn)了以燃?xì)鉃楣庠吹氖謩?dòng)式交通燈，電氣式交通燈，單片機(jī)控制交通燈等等，這些技術(shù)的發(fā)展不僅給我們的生活帶來(lái)更大的方便，同時(shí)也給了我們更多的安全保障，因而雖然交通燈已經(jīng)發(fā)展了很長(zhǎng)的一段時(shí)間，現(xiàn)進(jìn)對(duì)其的研究仍然十分必要和很有意義。 </p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)要求</b><

7、;/p><p>　　1) 設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口的交通燈控制電路，要求南北方向和東西方向兩個(gè)交叉路口的車(chē)輛交替運(yùn)行。</p><p>　　2) 每次綠燈變紅燈時(shí),要求黃燈先亮5S,才能變換運(yùn)行車(chē)輛。</p><p>　　3) 同步設(shè)置人行橫道紅、綠燈指示。</p><p>　　4) 東西方向、南北方向車(chē)道除了有紅、黃、綠燈指示外，每一種燈亮的時(shí)間都用數(shù)

8、碼</p><p>　　管顯示器進(jìn)行顯示（采用倒計(jì)時(shí)的方法）。</p><p><b>　　2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　本系統(tǒng)是由單片機(jī)的P口輸出LED和數(shù)碼顯示管的狀態(tài)，該系統(tǒng)方案的框圖如圖1所示。</p>&l

9、t;p><b>　　圖1 方案框圖</b></p><p><b>　　2.2芯片選擇</b></p><p>　　本實(shí)驗(yàn)選擇的芯片是intel的80C51芯片，其引腳圖如圖2所示。</p><p>　　圖2 80C51引腳圖</p><p>　　MCS-51單片機(jī)內(nèi)部由數(shù)據(jù)總線(xiàn)，控制總線(xiàn)和地

10、址總線(xiàn)連接內(nèi)部的其他設(shè)備，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。</p><p>　　圖3 80C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　8051單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、 并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)等三大總線(xiàn)，現(xiàn)在我們分別加以說(shuō)明： <

11、;/p><p><b>　　中央處理器：</b></p><p>　　中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。</p><p>　　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)：</p><p>　　8051內(nèi)

12、部結(jié)構(gòu)如圖1有128個(gè)8位用戶(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專(zhuān)用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專(zhuān)用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶(hù)只能訪(fǎng)問(wèn)，而不能用于存放用戶(hù)數(shù)據(jù)，所以，用戶(hù)能使用的RAM只有128個(gè)，可存放讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶(hù)定義的字型表。 </p><p><b>　　程序存儲(chǔ)器：</b></p><p>　　8051共有4096個(gè)8位掩膜ROM，用于存放

13、用戶(hù)程序，原始數(shù)據(jù)或表格。</p><p>　　定時(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM)：</p><p>　　8051有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。</p><p>　　并行輸入輸出(I/O)口：</p><p>　　8051共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。</p&g

14、t;<p><b>　　中斷系統(tǒng)：</b></p><p>　　8051具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，</p><p>　　可滿(mǎn)足不同的控制要求，并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。</p><p><b>　　時(shí)鐘電路：</b></p><p>　　8

15、051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但8051單片機(jī)需外置振蕩電容。</p><p><b>　　3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1單片機(jī)最小系統(tǒng) </p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)是指用最少的原件組成可以工作的單片機(jī)系統(tǒng)，包括復(fù)位電路和晶振電路，在本實(shí)驗(yàn)中的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采取的是上電

16、復(fù)位方式，復(fù)位電路采用30pF的電容和電源與單片機(jī)的RST引腳連接，實(shí)現(xiàn)通電自動(dòng)復(fù)位，晶振電路給單片機(jī)提供時(shí)鐘源，包括晶體振蕩器和2個(gè)30pF的電容組成，分別與單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳連接，本實(shí)驗(yàn)單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖4所示。</p><p>　　圖4 單片機(jī)最小系統(tǒng) </p>&l

17、t;p>　　3.2數(shù)碼管顯示模塊</p><p>　　通過(guò)數(shù)碼管顯示南北和東西方向的時(shí)間，數(shù)碼管連接在單片機(jī)的P0口，通過(guò)P0口和相關(guān)的軟件程序?qū)崿F(xiàn)其狀態(tài)的輸出，P0.0口至P0.6口分別連接數(shù)碼管的位選端A,B,C,D,E,F,G，P2.0至P2.3口分別連接南北方向和東西方向數(shù)碼管的片選端，數(shù)碼管硬件連接如圖5所示。</p><p><b>　　圖5 數(shù)碼管顯示<

18、/b></p><p>　　3.3 LED燈顯示模塊</p><p>　　東西和南北方向的LED燈與單片機(jī)的P1口連接，P1.0、P1.1和P1.2分別連接南北方向的綠燈、黃燈和紅燈；P1.3、P1.4和P1.5分別連接?xùn)|西方向的綠燈、黃燈和紅燈，并將人行道的LED燈分別串接在南北和東西方向上，LED燈硬件連接圖如圖6所示。</p><p>　　圖6 LED燈

19、顯示模塊</p><p><b>　　3.4系統(tǒng)總電路</b></p><p>　　通過(guò)對(duì)單片機(jī)最小系統(tǒng)、數(shù)碼管顯示模塊和LED燈顯示模塊的學(xué)習(xí)，最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行組合，得出系統(tǒng)的總電路圖，其電路圖如附錄B所示</p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　

20、4.1主程序設(shè)計(jì) </b></p><p><b>　　是</b></p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　是</b></p><p><b&

21、gt;　　是</b></p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　是</b></p><p><b>　　圖7 主程序流程圖</b></p><p>　　本

22、系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì)思路主要根據(jù)南北方向和東西方向交通燈的四種狀態(tài)，即第一狀態(tài)：南北綠燈，東西紅燈；第二狀態(tài)：南北黃燈，東西紅燈；第三狀態(tài)：南北紅燈，東西綠燈；第四狀態(tài)：南北紅燈，東西黃燈。在每一個(gè)狀態(tài)，通過(guò)對(duì)該狀態(tài)下數(shù)碼管顯示的時(shí)間自減1是否等于0來(lái)判斷是否進(jìn)入下一狀態(tài)，主程序流程圖如圖7所示，主程序如附錄A所示。</p><p>　　4.2延時(shí)1s子程序</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)的硬件系

23、統(tǒng)選用了四片數(shù)碼顯示管，這四個(gè)數(shù)碼顯示管實(shí)現(xiàn)的是動(dòng)態(tài)顯示，每掃描四片數(shù)碼顯示管一次，延時(shí)1ms子程序運(yùn)行了4次，即4ms，所以循環(huán)250次就是1s,延時(shí)1ms的子程序的流程圖如圖8所示。</p><p><b>　　是</b></p><p><b>　　否</b></p><p>　　圖8 延時(shí)1ms子程序流程圖<

24、/p><p>　　延時(shí)1s的子程序是在掃描四片數(shù)碼管（即4ms）的基礎(chǔ)上循環(huán)250次實(shí)現(xiàn)的，其程序的的流程圖如圖9所示。</p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　是</b></p><p>　　圖9 延時(shí)1s子程序流程圖</p><p>　　4.3數(shù)碼

25、管顯示程序</p><p>　　數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)的是動(dòng)態(tài)顯示，每片數(shù)碼管顯示都調(diào)用延時(shí)1MS的子程序，共有4片數(shù)碼管，循環(huán)250次就是1S。本系統(tǒng)選用的數(shù)碼管是共陰極數(shù)碼管，將數(shù)字0到9對(duì)應(yīng)的數(shù)值計(jì)算出來(lái)，然后通過(guò)查表的方式查出數(shù)值。顯示模塊程序流程圖如圖10所示。</p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　是&l

26、t;/b></p><p>　　圖10 顯示程序流程圖</p><p><b>　　5總結(jié)</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)，我們小組通過(guò)proteus仿真軟件，選用intel 80C51單片機(jī)，通過(guò)P0口連接數(shù)碼顯示管，通過(guò)P1口連接LED燈，并且設(shè)置好晶振電路和復(fù)位電路，然后用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)整個(gè)過(guò)程的程序，并且在最后實(shí)現(xiàn)了交通燈

27、正確顯示。在整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)整個(gè)流程的分析，我對(duì)單片機(jī)的控制有了更加深刻的理解，通過(guò)對(duì)硬件的選擇和連接，也讓我對(duì)單片機(jī)的整個(gè)控制過(guò)程有了更加直觀的了解. </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 楊欣. 實(shí)例解讀51單片機(jī)完全學(xué)習(xí)

28、與應(yīng)用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社 ，2011.</p><p>　　[2] 楊欣. 電路設(shè)計(jì)與仿真——基于Multisim 8與 Proteus2004[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2006. </p><p>　　[3] 劉樂(lè)善.微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用[M]. 湖南：華中科技大學(xué)出版社,2004.</p><p>　　[4]余錫存，曹?chē)?guó)華.單片機(jī)原理及

29、接口技術(shù)[M].陜西:西安電子科技大學(xué)出版社,2000.</p><p><b>　　附錄A</b></p><p><b>　　ORG 0200H</b></p><p>　　A_BIT EQU 20H ;用于存放南北十位數(shù)</p><p>　　B_BIT EQU 21H ;用于存放南北個(gè)數(shù)<

30、;/p><p>　　C_BIT EQU 22H ;用于存放東西十位數(shù)</p><p>　　D_BIT EQU 23H ; 用于存放東西個(gè)位數(shù)</p><p>　　TEMP1 EQU 24H ;用于存放第一二南北狀態(tài)要顯示的時(shí)間 </p><p>　　TEMP2

31、 EQU 25H ;用于存放第一二東西狀態(tài)要顯示的時(shí)間</p><p>　　TEMP3 EQU 26H ;用于存放第三第四南北狀態(tài)要顯示的時(shí)間</p><p>　　TEMP4 EQU 27H;用于存放第三第四南北狀態(tài)要顯示的時(shí)間</p><p><b>　　MAIN:</b></p><p>　　MOV TEMP1,#

32、20 </p><p>　　MOV TEMP2,#25</p><p>　　MOV TEMP3,#25</p><p>　　MOV TEMP4,#20</p><p><b>　　STAR1:</b></p><p>　　MOV P1,#0FFH</p><p>　　MOV

33、 A,24H ;將顯示時(shí)間送A</p><p><b>　　CLR P1.0 </b></p><p>　　CLR P1.5 ;南北通行，東西禁止通行</p><p>　　MOV TEMP1,#20 ;南北要顯示的時(shí)間，</p><p>　　MOV TEMP2,#25 ;東西要顯示的時(shí)間</p>

34、<p><b>　　DYXS1:</b></p><p>　　ACALL DISPLAY1 ;調(diào)用顯示</p><p>　　DEC TEMP1 ;時(shí)間夠一秒顯示時(shí)間減1</p><p><b>　　DEC TEMP2</b></p><p>　　MOV A,TEMP1<

35、/p><p>　　CJNE A,#0,DYXS1 ;若顯示時(shí)間不為0保持現(xiàn)在狀態(tài)</p><p>　　STAR2: ;狀態(tài)2</p><p><b>　　SETB P1.0</b></p><p>　　CLR P1.1 ;南北黃燈，東西禁止通行</p><p>　　MOV TEMP1,#0

36、5 ;南北要顯示的時(shí)間，</p><p><b>　　DYXS2:</b></p><p>　　ACALL DISPLAY1 ;調(diào)用顯示</p><p>　　DEC TEMP1 ;時(shí)間夠一秒顯示時(shí)間減1</p><p>　　DEC TEMP2 </p><

37、p>　　MOV A,TEMP1</p><p>　　CJNE A,#0,DYXS2</p><p><b>　　STAR3:</b></p><p>　　MOV A,26H ;將顯示時(shí)間送A</p><p><b>　　CLR P1.2</b></p><p>

38、　　SETB P1.1 ;南北通行，東西禁止通行</p><p><b>　　CLR P1.3</b></p><p><b>　　SETB P1.5</b></p><p>　　MOV TEMP3,#25 ;南北要顯示的時(shí)間，</p><p>　　MOV TEMP4,#20 ;東西要顯示的時(shí)間&

39、lt;/p><p><b>　　DYXS3:</b></p><p>　　ACALL DISPLAY2 ;調(diào)用顯示</p><p>　　DEC TEMP3 ;時(shí)間夠一秒顯示時(shí)間減1</p><p><b>　　DEC TEMP4</b></p><p>　　MOV

40、A,TEMP4</p><p>　　CJNE A,#0,DYXS3 ;若顯示時(shí)間不為0保持現(xiàn)在狀態(tài)</p><p>　　STAR4: ;狀態(tài)4</p><p><b>　　SETB P1.3</b></p><p>　　CLR P1.4 ;南北黃燈，東西禁止通行</p><p>　　MO

41、V TEMP4,#05 ;東西要顯示的時(shí)間，</p><p><b>　　DYXS4:</b></p><p>　　ACALL DISPLAY2 ;調(diào)用顯示</p><p>　　DEC TEMP3 ;時(shí)間夠一秒顯示時(shí)間減1</p><p><b>　　DEC TEMP4</b><

42、/p><p>　　MOV A,TEMP4</p><p>　　CJNE A,#0,DYXS4</p><p>　　LJMP MAIN ;若顯示時(shí)間不為0保持現(xiàn)在狀態(tài)</p><p><b>　　DISPLAY1:</b></p><p>　　MOV A,TEMP1 ;將南北要顯示的數(shù)存放到A<

43、/p><p>　　MOV B,#10 ;B=10</p><p>　　DIV AB ;A除以B商存A，余數(shù)B</p><p>　　MOV A_BIT,A ; 將A放到20h</p><p>　　MOV B_BIT,B ;將B放到21H</p><p>　　MOV A,TEMP2 ;將東西要顯示的數(shù)存放到A<

44、;/p><p>　　MOV B,#10 ;B=10</p><p>　　DIV AB ;A除以B商存A，余數(shù)B</p><p>　　MOV C_BIT,A ;將A放到22H</p><p>　　MOV D_BIT,B ;將B放到23H</p><p>　　MOV DPTR ,#NUMT ; <

45、/p><p>　　MOV R1,#250 ;R1=250</p><p><b>　　XUHUAN1:</b></p><p>　　MOV A,A_BIT ;將南北要顯示的10位數(shù)送A</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;查表</p><p>　　MOV P0,A ;顯示南北10

46、位數(shù)</p><p><b>　　CLR P2.0</b></p><p>　　ACALL T1MS;定時(shí)器延時(shí)1MS</p><p>　　SETB P2.0 ;滅南北10位數(shù)</p><p>　　MOV A,B_BIT ;將南北要顯示的個(gè)位數(shù)送A</p><p>　　MOVC A,@A+DPT

47、R ;查表</p><p>　　MOV P0,A ;顯示南北個(gè)位數(shù)</p><p><b>　　CLR P2.1</b></p><p>　　ACALL T1MS ;定時(shí)器延時(shí)1MS</p><p>　　SETB P2.1 ;滅南北個(gè)位</p><p>　　MOV A,C_BIT ;將

48、東西要顯示的10位數(shù)送A</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;查表</p><p>　　MOV P0,A ;顯示東西10位數(shù)</p><p>　　CLR P2.2 </p><p>　　ACALL T1MS ;定時(shí)器延時(shí)1MS</p><p>　　SE

49、TB P2.2 ;滅東西10位數(shù)</p><p>　　MOV A,D_BIT ;將東西要顯示的個(gè)位數(shù)送A</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;查表</p><p>　　MOV P0,A ;顯示東西東西位數(shù)</p><p><b>　　CLR P2.3</b></p><p&

50、gt;　　ACALL T1MS ;定時(shí)器延時(shí)1MS</p><p>　　SETB P2.3 ;滅東西個(gè)位數(shù)</p><p>　　DJNZ R1,XUHUAN1 ;循環(huán)掃描</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　DISPLAY2:</b></p>&l

51、t;p>　　MOV A,TEMP3 ;將南北要顯示的數(shù)存放到A</p><p>　　MOV B,#10 ;B=10</p><p>　　DIV AB ;A除以B商存A，余數(shù)B</p><p>　　MOV A_BIT,A ; 將A放到20H</p><p>　　MOV B_BIT,B ;將B放到2</p>&l

52、t;p>　　MOV A,TEMP4 ;將東西要顯示的數(shù)存放到A</p><p>　　MOV B,#10 ;B=10</p><p>　　DIV AB ;A除以B商存A，余數(shù)B</p><p>　　MOV C_BIT,A ;將A放到22H</p><p>　　MOV D_BIT,B ;將B放到23H</p&g

53、t;<p>　　MOV DPTR ,#NUMT ; </p><p>　　MOV R1,#250 ;R1=250</p><p><b>　　XUHUAN2:</b></p><p>　　MOV A,A_BIT ;將南北要顯示的10位數(shù)送A</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;查表</

54、p><p>　　MOV P0,A ;顯示南北10位數(shù)</p><p>　　CLR P2.0 </p><p>　　ACALL T1MS;定時(shí)器延時(shí)1MS</p><p>　　SETB P2.0 ;滅南北10位數(shù)</p><p>　　MOV A,B_BIT ;將

55、南北要顯示的個(gè)位數(shù)送A</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;查表</p><p>　　MOV P0,A ;顯示南北個(gè)位數(shù)</p><p><b>　　CLR P2.1</b></p><p>　　ACALL T1MS ;定時(shí)器延時(shí)1MS</p><p>　　SETB P2

56、.1 ;滅南北個(gè)位數(shù)</p><p>　　MOV A,C_BIT ;將東西要顯示的10位數(shù)送A</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;查表</p><p>　　MOV P0,A ;顯示東西10位數(shù)</p><p><b>　　CLR P2.2</b></p><p>　　A

57、CALL T1MS ;定時(shí)器延時(shí)1MS</p><p>　　SETB P2.2 ;滅東西10位數(shù)</p><p>　　MOV A,D_BIT ;將東西要顯示的個(gè)位數(shù)送A</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR;查表</p><p>　　MOV P0,A ;顯示東西東西位數(shù)</p><p><

58、b>　　CLR P2.3</b></p><p>　　ACALL T1MS ;定時(shí)器延時(shí)1MS</p><p>　　SETB P2.3 ;滅東西個(gè)位數(shù)</p><p>　　DJNZ R1,XUHUAN2 ;循環(huán)掃描</p><p><b>　　RET</b></p><p>　

59、　T1MS:MOV TMOD,#01H;</p><p>　　MOV TH0,#0FCH</p><p>　　MOV TL0,#18H</p><p><b>　　CLR TF0</b></p><p><b>　　SETB TR0</b></p><p><b>

60、　　JNB TF0,$</b></p><p>　　RET </p><p>　　NUMT: DB 3FH,30H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,67H</p><p><b>　　END</b></p><p><b>