1、单片机交通灯课程设计单片机原理及应用课程设计专 业： 设计题目： 十字路口交通灯控制 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 分院院长： 许建平 教研室主任： 方健 电气工程学院一、课程设计任务书 1.课程设计项目十字路口交通灯控制2.设计内容1）以MCS-51系列单片机为核心器件组成交通灯控制系统，采用定时中断实现精确定时；2）利用提供单元模块构成硬件系统。3.设计要求1）设计一个十字路口交通灯控制器。用单片机控制LED灯模拟指示，用2位数码管显示倒计时剩余时间。模拟XY方向的十字路口交通信号控制情况。红、绿黄灯时间可通过键盘进行设定调整。2）本项目为典型的LED显示和中断定时电路。利用定时
2、器T0产生每10ms一次的中断，每100次中断为1s。对两个方向分别显示红、绿、黄灯，及相应的剩余时间即可。值得注意的是需要意识到，X方向红灯时间 = Y方向绿灯时间+黄灯缓冲时间这一常识。3）用4个按键，结合红、黄、绿灯显示，设置红绿灯的倒计数的时间。4）4个按键的功能分配可以自行设定，也可以按如下方法设定。K1功能键，每按下一次对应的LED灯亮，表示要设置该灯的倒计时时间。同时，十位数码管闪烁。K2移位键，每按下一次向后移一位。K3加1键。K4减1键。4、参考资料1李广弟,朱月秀,王秀山编著.单片机基础. 北京:北京航空航天大学出版社,20012 何立民编著.MCS-51系列单片机应用系统
3、设计系统配置与接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,19993 蔡美琴等编著.MCS-51 单片机系统及应用.北京:高等教育出版社.19925.设计进度（2011年6月13日至2011年6月24日） 时间设计内容第1-2天查阅资料，方案比较、设计与论证，理论分析与计算第3-5天硬件电路调试第6-8天系统调试第9-10天书写报告、答辩6.设计地点新实验楼323微机实验室二、评语及成绩评分项目评分标准量化分数1.独立分析与解决问题的能力很强较强一般不具有102. 课程设计的答辩情况有见解回答准确回答正确基本正确有错误253. 课程设计论文及插图的规范程度规范整洁正确杂乱有错误254.工具软件的使
4、用熟练使用会使用需要学习105.辅导答疑积极认真应付消极106.设计态度积极认真应付消极107.出勤全勤缺勤次数10附加评语量化总分成绩：指导教师：单片机原理及应用课程设计班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 撰写日期： 目录第一章 课程设计内容与要求分析 11.1 课程设计内容 11.2课程设计要求分析 11.2.1 电源提供方案 11.2.2交通灯显示时序的理论分析与计算 11.2.3系统单元电路组成 2第二章 控制系统程序设计 62.1时间的设定： 62.2数码管驱动代码表 62.3中断子程序 7第三章 调试方法及步骤 8第四章 总结 9附录 11第一章 课程设计内容与要求分析1.1
5、 课程设计内容本题目以89C51单片机为核心器件组成交通灯控制系统，采用定时中断实现精确定时；利用提供的单元模块构成硬件系统。它由单片机系统、LED 显示、交通灯演示系统组成。系统包括人行道、左转、右转、以及基本的交通灯的功能。1.2课程设计要求分析要求在一般工作方式下，十字路口为A、B道（A、B道交叉组成十字路口），每道设置红、绿、黄三盏灯，在灯的控制下各道轮流放行。通行的流程是：B道红灯亮40秒，同时A道绿灯亮30秒，闪烁5秒，A道黄灯亮5秒；然后切换A道红灯亮40秒，同时B道绿灯亮30秒，闪烁5秒；B道黄灯亮5秒。如此循环。在A、B道红、绿、黄灯依次点亮时，A、B道对应的两位数码管分别倒
6、计时显示本道红、绿、黄灯点亮的时间。1.2.1 电源提供方案为使模块稳定工作，须有可靠电源。我们考虑了两种电源方案 方案一：采用独立的稳压电源。此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用；缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。方案二：采用单片机控制模块提供电源。改方案的优点是系统简明扼要，节约成本；缺点是输出功率不高。综上所述，我们选择第二种方案。 1.2.2交通灯显示时序的理论分析与计算本设计为典型的LED显示和中断定时电路。利用定时器T0产生每10ms一次的中断，每100次中断为1s。对两个方向分别显示红、绿、黄灯，及相应的剩余时间即可。值得注意的是需要意识到
7、：X方向红灯时间 = Y方向绿灯时间+黄灯缓冲时间。1.2.3系统单元电路组成总体模型 显示单元：采用共阳极LED的动态显示方式，用P0.0P0.7做段选，P1.0P1.3作位选。如图1-1所示。图1-1 图1-2图1-2位LED指示灯，Y方向的右转：红P2.3 黄P2.4 绿P2.5Y方向的直行：红P2.0 黄P2.1 绿P2.2X方向的右转：红P3.3 黄P3.4 绿P3.5X方向的直行：红P3.0 黄P3.1 绿P3.289C51的管脚图如图1-3所示 图1-3引脚说明： 电源引脚Vcc（40脚）：典型值5V。Vss（20脚）：接低电平。外部晶振X1、X2分别与晶体两端相连接。当采用外部
8、时钟信号时，X2接振荡信号，X1接地。输入输出口引脚： P0口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。P1口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。P2口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。P3口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。控制引脚：RST/Vpd、ALE/-PROG、-PSEN、-EA/Vpp组成了MSC-51的控制总线。RST/Vpd（9脚）：复位信号输入端（高电平有效）。第二功能：加+5V备用电源，可以实现掉电保护RAM信息不丢失。ALE/-PROG(30脚）：地址锁存信号输出端。第二功能：编程脉冲输入。-PSEN（29脚）：外部程序存储器
9、读选通信号。-EA/Vpp(31脚）：外部程序存储器使能端。 第二功能：编程电压输入端（+21V）。 交通灯系统电路实物图如下：图1-4第二章 控制系统程序设计2.1时间的设定：采用软延时的方法。89C51单片机的工作频率为12MHZ，机器周期是时钟周期的12倍，所以一个机器周期的时间为12*（1/12M）=1us。我们可以知道具体每条指令的周期数，这样我们就可以通过指令的执行条数来确定时间。T10MS:MOV R2,#2 ;10MS延时SS2:MOV R3,#200SS1:NOPNOPNOPDJNZ R3,SS1DJNZ R2,SS2RET2.2数码管驱动代码表显示数值(dop) g f e
10、 d c b a驱动代码（16进制）00 0 1 1 1 1 1 10A0H10 0 0 0 0 1 1 00F9H20 1 0 1 1 0 1 164H30 1 0 0 1 1 1 170H40 1 1 0 0 1 1 039H50 1 1 0 1 1 0 032H60 1 1 1 1 1 0 022H70 0 0 0 0 1 1 10F8H80 1 1 1 1 1 1 120H90 1 1 1 1 1 1 130H驱动代码表如图所示2-12.3中断子程序T00K:PUSH ACC ;T00K T0中断子程序PUSH 00HPUSH PSWMOV TH0,#0ECH ;12MHZ时4MSMO
11、V TL0,#78HDJNZ 14H,Z1MOV 14H,#200JB 00H,KSAN ;00H按键标志SETB 04H ;1秒钟到标志SJMP Z1第三章 调试方法及步骤1.用keil3先调试设计好的程序，方法是打开keil3后新建项目，加入模块文件.asm保存到文件夹下，名字自定即可，然后打开.asm模块文件，再编译检查是否正确通过。2. 若出现错误，就要修改错误，（比如指令错误，或者是符号错误等）编译全部通过后再接外围硬件电路,用STC下载器调试，看是否与设计思想一致。3.显示结果正确后结束仿真，先停止运行程序，再关掉最小系统开关，最后断电。第四章 总结在本次实训作品交通灯控制电路的设
12、计和制作中，我对电子设计方面有了很大的提高，同时也更加的了解十字路口交通灯的工作原理和实际应用过程。也对前一阶段的单片机课程学习和keil,STC软件的学习有了进一步的巩固和提高。对一些单片机的应用，延迟电路的设计应用和数码管的电路程序的应用有了更多的理解。在设计的过程，电路焊接，最后到作品的调试，其中在整个过程中，遇到了很大的挑战和困难，不过最后在同学们的帮助下都得以一一解决。从开始数码管的选择错误到最后的电路调试，从开始的程序编写，到最后的软件测试，大家互相帮助，共同进步。同时对相关设计软件应用也有了进一步的了解和熟悉，也对电子设计的整体流程有了更多的理解。经过这次实训课程设计，我学到了很
13、多书本上没有的，比较实际、实用的东西，学会了怎样将理论知识运用到实际设计当中，对实验设备和设计软件的使用和分析问题解决问题的能力也有了很大的提高。同时也明白了电路焊接和作品调试时，需要更多的耐心。通过这次实训课程设计，不仅可以在专业上可以学到更多的知识，同时也对平时的学习和工作中产生了影响，那就是认认真真的去完成每一件事。参考文献1李广弟,朱月秀,王秀山编著.单片机基础. 北京:北京航空航天大学出版社,20012何立民编著.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,19993 蔡美琴等编著.MCS-51 单片机系统及应用.北京:高等教育出版社.1992
14、附录程序如下：;交通灯控制程序;显示缓冲单元：30H,31H,32H,33H;P0.0,P0.1,P0.2:为X轴绿灯、黄灯、红灯 ;P0.4,P0.5,P0.6:为Y轴绿灯、黄灯、红灯;41H,42H:为X Y轴定时计数显示值;28H: XZ绿、黄灯定时;29H:;2AH: XL绿、黄灯定时;2BH:;2CH: YZ绿、黄灯定时;2DH:;2EH: YL绿、黄灯定时;2FH:;Y红=XZ绿+XZ黄+XL绿+XL黄;XL红=XZ绿+XZ黄;XZ红=XL绿+XL黄;X红=YZ绿+YZ黄+YL绿+YL黄;YL红=YZ绿+YZ黄;YZ红=YL绿+YL黄HOLV EQU 0DEH ;11011110H
15、OHU EQU 0EEH ;11101110LVHO EQU 0F3H ;11110011HUHO EQU 0F5H ;11110101HOHO EQU 0F6H ;11110110ORG 0000HAJMP MAINORG 000BHAJMP T00KORG 0030HMAIN:MOV SP,#60HSTRT:MOV P1,#0FFHMOV P2,#0FFHMOV P3,#0FFHMOV P0,#0FFHMOV TMOD,#01HMOV TH0,#0ECH ;12MHZ 5MS的初值 5000=1388HMOV TL0,#78HMOV 14H,#100 ;中断次数 100*5=500MSSE
16、TB TR0SETB ET0SETB EAMOV 30H,#8 ;显示缓冲单元MOV 31H,#8MOV 32H,#8MOV 33H,#8;初值设定为压缩BCD码MOV 28H,#10 ; XZ L,Y初值MOV 29H,#05 ; XZ HMOV 2AH,#10 ; XL LMOV 2BH,#05 ; XL HMOV 2CH,#10 ; YZ LMOV 2DH,#05 ; YZ HMOV 2EH,#10 ; YL LMOV 2FH,#05 ; YL HMOV 10H,#0FEH ;记录显示位置MOV 11H,#30H ;记录显示单元MOV 12H,#0 ;功能键按下计数器MOV 13H,#4
17、 ;13H按键延时去抖 ;20H，21H留作标志CLR 00H ;按键标志CLR 01H ;500MS*2CLR 02H ;按键交替闪烁标志CLR 03H ;温度偏移量设定时的负号标志CLR 04H ;1秒时间到标志CLR 05H ;亮灯转换标志;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXHHH:NOP ;开始MOV A,28HADD A,29HADD A,2AHADD A,2BHMOV 42H,A ;Y显示单元MOV 41H,28H ;X显示单元MOV 43H,28H ;43H亮灯时间记录MOV A,42HMOV R1,#33HACALL B
18、CDD ;二十转换 送显示缓冲区MOV A,41HMOV R1,#31HACALL BCDDMOV P3,#HOLV ;XL红 XZ绿MOV P2,#HOHO ;YZ红 YL红CLR 05H ; 状态转换标志清零HX0:JNB 05H,HX0 ;时间没到继续查键盘MOV 41H,29HMOV 43H,29HMOV A,41HMOV R1,#31HACALL BCDDMOV P3,#HOHU ;XL红 XZ黄MOV P2,#HOHO ;YL红 YZ红CLR 05HHX2:JNB 05H,HX2 ;时间没到继续查键盘MOV 41H,2AHMOV 43H,2AHMOV A,41HMOV R1,#31
19、HACALL BCDDMOV P3,#LVHO ;XL绿 XZ红MOV P2,#HOHO ;YL红 YZ红CLR 05HHX4:JNB 05H,HX4MOV 41H,2BHMOV 43H,2BHMOV A,41HMOV R1,#31HACALL BCDDMOV P3,#HUHO ;XL黄 XZ红MOV P2,#HOHO ;YL红 YZ红CLR 05HHX6:JNB 05H,HX6;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX;YYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY
20、YMOV A,2CHADD A,2DHADD A,2EHADD A,2FHMOV 41H,A ;Y显示单元MOV 42H,2CH ;X显示单元MOV 43H,2CH ;43H亮灯时间记录MOV A,42HMOV R1,#33HACALL BCDD ;二十转换 送显示缓冲区MOV A,41HMOV R1,#31HACALL BCDDMOV P2,#HOLV ;YMOV P3,#HOHO ;XCLR 05H ; 状态转换标志清零HY0:JNB 05H,HY0 ;时间没到继续查键盘MOV 42H,2DHMOV 43H,2DHMOV A,42HMOV R1,#33HACALL BCDDMOV P2,#
21、HOHU ;YMOV P3,#HOHO ;XCLR 05HHY2:JNB 05H,HY2 ;时间没到继续查键盘MOV 42H,2EHMOV 43H,2EHMOV A,42HMOV R1,#33HACALL BCDDMOV P2,#LVHO ;YMOV P3,#HOHO ;XCLR 05HHY4:JNB 05H,HY4MOV 42H,2FHMOV 43H,2FHMOV A,42HMOV R1,#33HACALL BCDDMOV P2,#HUHO ;YMOV P3,#HOHO ;XCLR 05HHY6:JNB 05H,HY6AJMP HHH ;重新开始;YYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY
22、YYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYBCDD:NOP ;把A分解送显示缓冲区MOV B,#10DIV ABMOV R1,ADEC R1MOV A,BMOV R1,ARETHBCD:MOV A,R0 ;回存设定值MOV R2,AINC R0MOV A,R0MOV B,#10MUL ABADD A,R2MOV R1,ARET;TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT00K:PUSH ACC ;T00K T0中断子程序PUSH 00HPUSH PSWMOV TH0,#0ECH ;12
23、MHZ时4MSMOV TL0,#78HDJNZ 14H,Z1MOV 14H,#100JB 00H,KSAN ;00H按键标志CPL 01HJB 01H,Z1SETB 04H ;1秒钟到标志SJMP Z1KSAN:CPL 02H ;02H交替闪烁标志JNB 02H, SAN1MOV R0,35HMOV R0,#16SJMP SAN2SAN1:MOV R0,35HMOV R0,34HSAN2:NOPZ1:NOPORL P1,#0FFH ;灭MOV A,11HMOV R0,AMOV A,R0MOV DPTR,#DDBMOVC A,A+DPTR ;送段吗MOV P0,AMOV A,10HANL P1,
24、ARL AMOV 10H,AINC 11HJB ACC.4,TK1MOV 10H,#0FEHMOV 11H,#30HTK1:DEC 13H ;健扫描延时JNB 04H,T0K1 ;1S时间没到，直接返回CLR 04HDEC 43HDEC 41HDEC 42HMOV A,43HJNZ T02SETB 05HT02:MOV A,41HMOV R1,#31HACALL BCDDMOV A,42HMOV R1,#33HACALL BCDDT0K1:POP PSWPOP 00HPOP ACCRETIDDB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H ;段码表 DB 92H,82H,0F8H,80H,90H ;0-9 DB 88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH ;E,-,n,灭=16;TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT10MS:MOV R2,#2 ;10MS延时SS2:MOV R3,#200SS1:NOPNOPNOPDJNZ R3,SS1DJNZ R2,SS2RET
