基于89c51單片機交通燈課程設計

1、<p><b>　　基于C51單片機</b></p><p>　　交通燈課程設計實驗報告</p><p>　　2013年1月16日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　近年來，隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術日益更新。在實時檢

2、測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往作為一個核心部件來使用，正在不斷的應用到實際生活中，并且根據具體硬件結構軟硬件結合，加以完善。</p><p>　　十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實現這井然秩序呢？靠的就是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。交通信號燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用MCS-51系列單片機STC89C51為中心器件來設計交通燈控制器，實現了通過信號燈對路面狀況的智能控

3、制。從一定程度上解決了交通路口堵塞、車輛停車等待時間不合理、急車強通等問題。系統(tǒng)具有結構簡單、可靠性高、成本低、實時性好、安裝維護方便等優(yōu)點，有廣泛的應用前景。</p><p>　　關鍵詞：交通燈 單片機 數碼管</p><p><b>　　一 .總體設計思路</b></p><p>　　1.1設計目的及思路</p><p&

4、gt;<b>　　設計目的</b></p><p>　　了解交通燈管理的基本工作原理，熟練掌握STC89C51的工作原理和應用編程，熟悉STC89C51單片機并行接口的各種工作方式和應用，并了解計數器/定時器的工作方式和應用編程外部中斷的方法，掌握多位LED顯示問題的解決。</p><p><b>　　設計思路</b></p>&l

5、t;p>　　（1）分析目前交通路口的基本控制技術，提出自己的交通控制的初步方案。</p><p>　?。?）確定系統(tǒng)交通控制的總體設計，增加了倒計時顯示提示。</p><p>　?。?）進行顯示電路。</p><p>　?。?）進行軟件系統(tǒng)的設計。</p><p>　　1.2 實際交通燈顯示時序及狀態(tài)轉換的理論分析</p>

6、<p>　　圖1所示為紅綠燈轉換的狀態(tài)圖。</p><p>　　圖1 紅綠燈狀態(tài)轉換圖</p><p>　　表1 十字路口指示燈燃亮方案</p><p><b>　　說明：</b></p><p>　　（1）當東西方向為紅燈，此道車輛禁止通行，東西道行人可通過；南北道為綠燈，此道車輛通過，行人禁止通行。時間為

7、60秒。 </p><p>　　（2）黃燈閃爍5秒，警示車輛和行人紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。 </p><p>　?。?）當東西方向為綠燈，此道車輛通行；南北方向為紅燈，南北道車輛禁止通過，行人通行。 時間為80秒。 東西方向車流大 通行時間長。 </p><p>　?。?）這樣如上表的時間和紅、綠、黃出現的順序依次出現這樣行人和車輛就能安全暢通的

8、通行。 </p><p>　?。?）此表可根據車流量動態(tài)設定紅綠燈初始值。</p><p>　　共四種狀態(tài)，分別設定為S1、S2、S3、S4，交通燈以這四種狀態(tài)為一個周期，循環(huán)執(zhí)行如下圖所示：</p><p>　　程序就是在上述四種狀態(tài)下循環(huán)轉化的。一個周期四個狀態(tài)，在正常模式下共花費1分10秒。</p><p><b>　　二.具

9、體設計方案</b></p><p><b>　　2.1方案要求：</b></p><p>　　本設計要求與交通信號實際控制一致，采用LED模擬信號燈，信號燈分東西、南北二組，分別有紅、黃、綠三色。其工作狀態(tài)由程序控制，啟動、停止按鈕分別控制信號燈的啟動與停止。白天/黑夜轉換開關可對信號進行控制轉換。并且要求能用兩位數碼管（或者一位數碼管）來顯示紅燈或者綠燈

10、等待的時間，在黃燈的時候數碼管不顯示。信號燈的控制要求如下：</p><p>　?、偶僭O東西方向交通繁忙為主干道，車流量為南北交通的兩倍。因此東西方向的綠燈通行時間為是南北方向上的兩倍。</p><p>　?、崎_始時東西方向綠燈先亮，南北為紅燈。</p><p>　?、前聪聠影粹o開始工作，，按下停止按鈕，停止工作。白天/黑夜轉換開關閉合時為黑夜工作狀態(tài)，這時只有黃

11、燈來回閃爍，斷開為白天工作狀態(tài)。白天工作狀態(tài)要求：東西方向綠燈亮40s，然后黃燈閃三下（1下/秒，共5秒），然后紅燈亮20s，而南北方向為紅燈亮40s然后綠燈亮20s，然后黃燈也閃三下；如此周期循環(huán)下去。</p><p><b>　　示意圖</b></p><p><b>　　2.2方案分析</b></p><p>　　根

12、據十字路口交通燈的要求，可將本系統(tǒng)分為三個模塊，第一模塊是控制模塊，主要負責整個系統(tǒng)的控制和運算，從而使各模塊正常工作，第二個模塊式顯示模塊包括LED燈和數碼管；第三是電源模塊，給各模塊提供電源，讓各模塊工作。其系統(tǒng)設計結構如圖：</p><p>　　2.3 89C51單片機引腳功能說明</p><p>　　89C51外部引腳圖：（可以直接拷入ASM程序文件中，作注釋使用，十分方便）&#

13、160;                             ┏━┓┏━┓        

14、     P1.0        ┫1 ┗┛40┣        Vcc              P1.1   &

15、#160;    ┫2       39┣        P0.0     </p><p>　　P1.2        ┫3 

16、;      38┣        P0.1                 P1.3      

17、0; ┫4       37┣        P0.2                 P1.4    &

18、#160;   ┫5       36┣        P0.3                P1.5   

19、60;    ┫6       35┣        P0.4                P1.6   

20、;     ┫7       34┣        P0.5                P1.7  &

21、#160;     ┫8       33┣        P0.6             RST/Vpd     

22、;┫9       32┣        P0.7         RXD P3.0         ┫10   &#

23、160; 31┣        -EA/Vpp（內1/外0 程序地址選擇）    TXD P3.1         ┫11     30┣      

24、0; ALE/-P （地址鎖存輸出） -INT0 P3.2      </p><p>　　第二功能：加+5V備用電源，可以實現掉電保護RAM信息不丟失。          ALE/-PROG(30腳）：地址鎖存信號輸出端。</p><p&g

25、t;　　第二功能：編程脈沖輸入。          -PSEN（29腳）：外部程序存儲器讀選通信號。          -EA/Vpp(31腳）：外部程序存儲器使能端。</p><p>　　第二功能：編程電壓輸入端（+21V）。&l

26、t;/p><p>　　2.4單片機最小系統(tǒng)</p><p><b>　　時鐘電路</b></p><p><b>　　圖7. 時鐘電路</b></p><p>　　XTAL1是片內振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。內部方

27、式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時鐘頻率就為6MHz。晶振的頻率可以在1MHz-24MHz內選擇。電容取30PF左右。系統(tǒng)的時鐘電路設計是采用的內部方式，即利用芯片內部的振蕩電路。AT89單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C1和C2構成并聯諧振電路，接在放大

28、器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為22μF。在焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。</p><p><b>　　復位電路</b><

29、/p><p>　　在振蕩器運行時，有兩個機器周期（24個振蕩周期）以上的高電平出現在此引腿時，將使單片機復位，只要這個腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復位。復位后P0－P3口均置1引腳表現為高電平，程序計數器和特殊功能寄存器SFR全部清零。當復位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為ROM的00H處開始運行程序。復位是由外部的復位電路來實現的。片內復位電路是復位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器與復位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪

30、聲，它的輸出在每個機器周期的S5P2，由復位電路采樣一次。復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復位電路。當時鐘頻率選用6MHz時，C取22μF，Rs約為200Ω，Rk約為1K。復位操作不會對內部RAM有所影響。</p><p>　　常用的復位電路如下圖所示：</p><p><b>　　圖8. 復位電路圖</b></p&g

31、t;<p><b>　　顯示電路</b></p><p>　　顯示器普遍地用于直觀地顯示數字系統(tǒng)的運行狀態(tài)和工作數據，按照材料及產品工藝，單片機應用系統(tǒng)中常用的顯示器有： 發(fā)光二極管LED顯示器、液晶LCD顯示器、CRT顯示器等。LED數碼管是現在最常用的顯示器之一。發(fā)光二極管（LED）由特殊的半導體材料砷化鎵、磷砷化鎵等制成，可以單獨使用，也可以組裝成分段式或點陣式LED顯

32、示器件（半導體顯示器）。分段式顯示器（LED數碼管）由7條線段圍成8字型，每一段包含一個發(fā)光二極管。外加正向電壓時二極管導通，發(fā)出清晰的光。只要按規(guī)律控制各發(fā)光段亮、滅，就可以顯示各種字形或號。LED數碼管有共陽、共陰之分。本系統(tǒng)采用的是兩位共陰極數碼管</p><p><b>　　三．電路圖和程序</b></p><p>　　圖10. 交通燈電路圖</p>

33、;<p><b>　　具體程序：</b></p><p>　　#include <REG51.H></p><p>　　#define uchar unsigned char </p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　uint num,shi,

34、ge;</p><p>　　sbit red=P1^0;</p><p>　　sbit yel=P1^1;</p><p>　　sbit gre=P1^2; </p><p>　　void delay()</p><p><b>　　{ </b></p><p>&l

35、t;b>　　uint a;</b></p><p>　　for(a=500;a>0;a--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　uchar code arry_duan[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};</p

36、><p>　　void initial()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p>　　TMOD=0x01;</p><p&

37、gt;<b>　　TH0=0x4c;</b></p><p><b>　　TL0=0xd0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void display(int Y)</p><p><b>　　{</b></p&g

38、t;<p><b>　　shi=Y/10;</b></p><p><b>　　ge=Y%10;</b></p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p>　　while(shi|ge!=0)</p><p><b>　　{</b&

39、gt;</p><p><b>　　P2=0xfe;</b></p><p>　　P3=arry_duan[shi];</p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　P2=0xfd;</b></p><p>　　P3=

40、arry_duan[ge];</p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　TR0=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>

41、　　void timer0() interrupt 1</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　TH0=0x4c;</b></p><p><b>　　TL0=0xd0;</b></p><p><b>　　num++;</b>

42、</p><p>　　if(num==20)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　num=0;</b></p><p><b>　　ge--;</b></p><p>　　if(ge==-1)</p><

43、;p><b>　　{</b></p><p><b>　　ge=9;</b></p><p><b>　　shi--;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p>

44、<p><b>　　}</b></p><p><b>　　main()</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　initial();</p><p><b>　　while(1)</b></p>&l

45、t;p><b>　　{</b></p><p><b>　　red=0;</b></p><p><b>　　yel=0;</b></p><p><b>　　gre=1;</b></p><p>　　display(40);</p>

46、<p><b>　　red=0;</b></p><p><b>　　yel=1;</b></p><p><b>　　gre=0;</b></p><p>　　display(3);</p><p><b>　　red=1;</b></p

47、><p><b>　　yel=0;</b></p><p><b>　　gre=0;</b></p><p>　　display(20);</p><p><b>　　red=0;</b></p><p><b>　　yel=1;</b>

48、;</p><p><b>　　gre=0;</b></p><p>　　display(3);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　程序編譯和.hex文件創(chuàng)建截圖</p>&

49、lt;p><b>　　仿真截圖</b></p><p><b>　　四．實驗心得體會</b></p><p>　　通過本次試驗我復習了單片機程序的編寫，電路的連接以及程序的調試仿真，更加深刻的感受到了單片機的強大功能，通過實驗也加強了動手操作的能力，和同學一起更加懂得了相互合作的重要性，以后我會更加努力的把本專業(yè)知識學好學精，爭取為國家做到

50、屬于自己應做的奉獻。</p><p>　　五．課程設計參考資料</p><p>　　1．《電子系統(tǒng)綜合設計》 郭勇 北京大學出版社</p><p>　　2．《數字電子技術基礎》 閻石 高教出版社</p><p>　　3．《模擬電子技術基礎》 童詩白 高教出版社</p><p>　　4. 《單片機原理及應用》 張毅