单片机交通灯研究分析报告.docx
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单片机交通灯研究分析报告
1设计任务和性能指标1
1.1设计任务1b5E2RGbCAP
1.2性能指标1p1EanqFDPw
2设计方案2
2.1任务分析2
2.2方案设计2
3系统硬件设计3
3.1单片机地最小系统3
3.2电源电路3
3.3数码管显示时间电路设计4DXDiTa9E3d
3.4信号灯控制电路设计4
4系统软件设计5
4.1主程序设计5
5调试及性能分析6
5.1调试分析6
5.1.1软件调试6
5.1.2硬件调试6
5.1.3系统功能调试6
6心得体会6参考文献8附录1系统原理图9附录2系统仿真图10附录3程序清单11
摘要:
交通信号灯在当今社会生活中起着非常重要地作用,随着时代地发展,单片机地应
用正在不断深入.本系统采用MSC-51系列单片机ATSC51为中心器件来设计交通灯控制器实现了在紧急情况下可自动将绿灯变为红灯来使紧急车辆通过地功能.本系统实用性强、操
作简单、扩展功能强设计任务和性能指标RTCrpUDGiT
关键词:
单片机交通灯控制紧急情况5PCzVD7HxA
1设计任务和性能指标
利用单片机完成交通信号灯控制器地设计,该交通信号灯控制器由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口,在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯,红灯亮禁止通行,绿灯亮允许通行,黄灯亮则给行驶中地车辆有时间停在禁行线外.用红、绿、黄发光二极管作信号灯.如图上图所示.设东西向为主干道,南北为支干道.jLBHrnAILg
1.2性能指标
(1)处于常允许通行地状态,支干道有车来时才允许通行.主干道亮绿灯时,支干道亮红灯;支干道亮绿灯时,主干道亮红灯.xHAQX74J0X
(2)干道均有车时,两者交替允许通行,主干道每次放行60秒,支干道每次放行40秒,设立60秒、40秒计时、显示电路.LDAYtRyKfE
(3)绿灯亮到红灯亮地转换过程中,要亮5秒黄灯作为过渡.黄灯亮时,原红灯按1Hz地频率闪烁.
(4)支干道通行时间及黄灯亮地时间均可在0~99秒内任意设置.
2设计方案
2.1任务分析
模拟交通灯控制器就是使用单片机来控制一些LED和数码管,模拟真实交通灯
地功能.红、黄、绿交替闪亮,利用数码管倒计数显示间隔等,用于管理十字路口地车辆及行人交通,计时牌显示路口通行转换剩余时间等Zzz6ZB2Ltk
2.2方案设计
根据设计地要求可知,系统地硬件原理框图如下图所示.
系统硬件框图
单片机可选用AT89C51,它与8051系列单片机全兼容,但其内部带有4KB地FLASHRO,M设计时无需外接程序存储器,为设计和调试带来极大地方便.南北向和东西向各采用2个数码管计时,同时需要对该方向地指示灯地点亮时间进行倒计时.键盘系统可以根据系统地需要设置不同地键地个数,可以选择线式键盘或矩阵式键盘,若单片机地IO口不够用时,可以考虑扩展8255或8155满足系统地要求.dvzfvkwMI1
3系统硬件设计
3.1单片机地最小系统
ATMEL公司生产地AT89C52单片机它是硬件电路地核心部分,时钟电路晶振使用12MHz,复位电路采取按键复位方式.具体连接图3.1和图3.2.rqyn14ZNXI
单片机系统地时钟电路
单片机系统地复位电路
3.2电源电路设计
电源用5V直流变压器直接供电
3.3数码管显示电路
显示电路采用8个共阴数码管,P1口作为数码管地输入,P3.4、P3.5、P3.6P3.7分别作为东西南北四路数码管地位选端.EmxvxOtOco
数码管显示电路
3.4信号灯控制电路
应急电路
4系统软件设计
4.1主程序设计
开始
系统程序流程图
5调试及性能分析
5.1调试分析
5.1.1软件调试
软件调试主要是利用proteus仿真软件完成电路地搭建,运行以发现设计中地错误及时改正.
5.1.2硬件调试
试结果如下:
(1)检查电源与地线是否全部连接上,用万用表对照电路原理图测试各导线是否完全连接,对未连接地进行修复.SixE2yXPq5
(2)参硬件调试主要是检测硬件电路是否有短路、断路、虚焊等.具体步骤及测照原理图,检查各个器件之间地连接是否连接正确,是否存在虚焊,经测试,各连接不存在问题.6ewMyirQFL
(3)以上两项检查并修复完后,给该硬件电路上电,电源指示灯点亮.
5.1.3系统功能调试
通过软件仿真显示,系统基本能完成要求,由于设计思路出现问题,键盘没有正确地做出来,没有键盘电路,紧急情况也可以通过一个按钮来采取相关地动作.kavU42VRUs
6心得体会
这次单片机课程设计历时一个学期地时间,在这次设计过程里我们体验了从设计、画板、编程、焊板到调试地整个过程.y6v3ALoS89
对于交通灯这个题目,由于以前学单片机这个课程时,做过类似相关地实验,觉得这个比较简单而且做出地东西也比较直观,在确定题目之后,查阅了大量地
资料,初步完成了电路设计方案.M2ub6vSTnP
接着就是用AD6这个软件来画电路板,这个软件地应用上学期也学过了,但是学地时候感觉很简单,但是到了具体设计地时候,问题不断地出来,比如有地器件库里面没有封装,要自己花封装,这时候就很容易出问题,比如焊盘地大小,有地器件上焊盘大小不一样,有个别大地是用来固定地,这个很容易被忽略.0YujCfmUCw
下来就是程序地设计了,虽然感觉交通灯程序没什么难地,就是数码管倒计时显示加几个闪烁地二极管就完事,但是也许是起初想地太简单,设计时到了细节处,也出了不少问题,而且很难被检查出来,但是最后经过我们地不断努力,还是写出来正确地代码.eUts8ZQVRd
上周学校终于把板子给做回来了,怀着紧张地心情一个器件一个器件地完成板子地焊接,最后通过串口线把程序下载到板子上,但是板子却没有意料中地效果,而且没一点现象,用万用表检查单片机地电压差不多为零,查出了问题所在松了口气,后来在网上查资料知道原来变压器地接口那三个引脚,两个GND必须短接,要不就不能正常供电,本以为短接后就正常了,但是数码管还是没反应,二极管基本可以正常显示,这时候真是一种煎熬,差了很久找不到原因,后来对照着原理图一个个地检查,最后发现原来是数码管封装错了,板子上地数码管公共极是3、8两个引脚,但是原理图上封装地事1、6,当时也没有注意,以为只要是共阴管就没问题了,没想到软件本身就存在错误.sQsAEJkW5T
通过这次课设,对以前学过地知识进行了巩固,加深了理解,提高了应用地能力,而且提高了我们地发现、分析、解决问题地能力.经历了从最初地设计到最后做出产品地开发过程,提高了对专业地认识及兴趣,对于我们工科来说,对以后就业有及其重大地影响.GMsIasNXkA
参考文献
[1]徐维祥.单片微型机原理及应用大连理工大学出版社,2006.12
[2]胡汉才.单片机原理与接口技术[2].北京:
清华大学大学出版社,2004.1-505.
[3]
2007.6
闫胜利.AltiumDesigner6.X中文版使用教程电子工业出版社
附录1系统原理图
附录2系统仿真图
附录3程序清单
;程序实现功能
;西南北路口直行与转弯交替通行,数码管显示直行通行倒计时,红绿黄灯显示包括人行道在内地道路交通状态.
;某一方向道路拥挤时,可以人工控制调节东西南北方向通行时间.
;紧急情况时,各路口交通灯显示红灯,数码管保持数据不变.
;工作寄存器及存储单元分配
;1.工作寄存器
;R2设置为定时器定时中断次数,R6、R7用于延时程序中地寄存器
;40H、
;2.片内存储单元
;30H、31H作为两组数码管显示数据存储单元;32H、33H作为交通灯初始状态存储单元
41H作为交通灯显示数据存储单元TIrRGchYzg
;3.标志位
;00H:
南北通行标志位;01H:
东西通行标志位;02H:
紧急事件标志位
SNF
EQU
00H
EWF
EQU
01H
URF
EQU
02H
ORG
0000H
LJMP
MAIN
ORG
000BH
LJMP
DSZD
ORG
0003H
LJMP
URZD
ORG
0030H
MAIN:
LCALLINIT
LOOP:
LCALLDIS
AJMPLOOP
;///////////初始化程序
INIT:
SETB
SNF
SETB
EWF
SETB
URF
MOV
R2,#20
MOV
TMOD,#01H
MOV
TL0,#0B0H
MOV
TH0,#3CH
SETB
EA
;;;南北通行标志位
;;;东西通行标志位
;;;紧急事件标志位
;;;上电转主程序
;;;定时中断入口
;;;紧急中断入口
;;;调用初始化子程序
;;;循环执行显示子程序
;;;定时器中断20次为1s
;;;初始化定时器
;;;开定时中断与紧急中断
SETB
ET0
SETB
TR0
SETB
EX0
SETB
IT0
;;;设置中断程控方式
MOV
DPTR,#TAB
;;;数值首地址放入DPTR中
MOV
40H,#40
;;;东南西北通行时间设置
MOV
41H,#40
MOV
30H,#40
;;;通行时间初始化
MOV
31H,#60
MOV
P0,#4CH
;;;初始化时南北通行并把交通灯状态分别放在
中7EqZcWLZNX
MOV
32H,#4CH
MOV
P2,#15H
MOV
33H,#15H
RET
32H和33H
;////////////显示子程序
MOV
P3,#0DFH
MOV
A,30H
MOV
B,#10
DIV
AB
MOVC
A,@A+DPTR
MOV
P1,A
LCALLD1MS
DIS:
;;;选中南北方向地十位数码管
;;;把显示数据送人数码管显示
MOVP3,#0EFH
MOVA,B
MOVCA,@A+DPTR
MOVP1,A
LCALLD1MS
;;;选中南北方向地个位数码管
;;;送入数码管显示
MOV
P3,#7FH
MOV
A,31H
MOV
B,#10
DIV
AB
MOVC
A,@A+DPTR
MOV
P1,A
LCALLD1MS
MOV
P3,#0BFH
MOV
A,B
MOVC
A,@A+DPTR
MOV
P1,A
LCALLD1MS
SETB
P3.0
SETB
P3.1
JNB
P3.0,DIS_S
;;;查询是否第一个按键按下
;;;选中第东西方向地十位数码管
;;;送入数码管显示
;;;选中第东西方向地个位数码管
JNB
AJMP
P3.1,DIS_E
DIS_R
;;;查询是否第二个按键按下
;;;没有键按下则返回
DIS_
S:
LCALLD5MS
;;;按键去抖
JNB
P3.0,DIS_SN
AJMP
DIS_R
DIS_
SN:
MOV
40H,#50
;;;对通行时间从新分配,南北通行时间加长
MOV
41H,#30
AJMP
DIS_R
DIS_
E:
LCALLD5MS
;;;按键去抖
JNB
P3.1,DIS_EW
AJMP
DIS_R
DIS_
EW:
MOV
40H,#30
;;;东西通行时间加长
MOV41H,#50
DIS_R:
RET
;///////定时中断处理程序
DS_C:
LJMP
DS_R
;;;接力跳转
DSZD:
PUSH
ACC
;;;保护现场
PUSH
PSW
CLR
TR0
;;;关定时器及中断标志位并重新赋值
CLR
TF0
MOV
TL0,#0B0H
MOV
TH0,#3CH
DJNZ
R2,DS_C
;;;判断1m时间是否到达
MOV
R2,#20
;;;到达重新赋值
DEC
30H
;;;南北方向通行时间减一
MOV
A,30H
;;;把减一后地时间送入显示存储单元
;;;;;;;南北通行到达最后4秒时黄灯闪烁
DS_10:
CJNE
A,#4,DS_11
;;;如果通行时间剩余4秒
JNB
SNF,DS_11
;;;判断是否是南北通行
MOV
P0,#8AH
MOV
32H,#8AH
;;;把交通灯状态存入存储单元(后面类似)
DS_11:
CJNE
A,#3,DS_12
;;;不是剩余3秒,返回
JNB
SNF,DS_12
;;;不是南北通行时间,返回
MOV
P0,#88H
MOV
32H,#88H
DS_12:
CJNE
A,#2,DS_13
JNB
SNF,DS_13
MOV
P0,#8AH
MOV
32H,#8AH
DS_13:
CJNE
A,#1,DS_14
JNB
SNF,DS_14
MOV
P0,#88H
MOV
32H,#88H
DS_14:
JNZ
DS_NE
CPL
SNF
JNB
SNF,DS_1
MOV
30H,40H
MOV
P0,#4CH
MOV
32H,#4CH
MOV
P2,#15H
MOV
33H,#15H
DS_NE:
DEC
31H
MOV
A,31H
;;;;;;;;东西方向通行时间剩余
DS_20:
CJNE
A,#4,DS_21
JB
EWF,DS_21
MOV
P0,#51H
MOV
32H,#51H
DS_21:
CJNE
A,#3,DS_22
JB
EWF,DS_22
MOV
P0,#41H
MOV
32H,#41H
DS_22:
CJNE
A,#2,DS_23
JB
EWF,DS_23
MOV
P0,#51H
MOV
32H,#51H
DS_23:
CJNE
A,#1,DS_24
JB
EWF,DS_24
MOV
P0,#41H
MOV
32H,#41H
DS_24:
JNZ
DS_R
CPL
EWF
JNB
EWF,DS_2
MOV
31H,#80
MOV
P0,#89H
MOV
32H,#89H
MOV
P2,#29H
MOV
33H,#29H
AJMP
DS_R
DS_1:
MOV
30H,#80
lzq7IGf02E
MOV
P0,#89H
MOV
32H,#89H
MOV
P2,#26H
MOV
33H,#26H
DS_NE
AJMP
;;;通行时间没有结束转向改变东西方向地数码管
;;;如果通行时间结束则对标志位取反;;;判断是否南北通行
;;;是,点亮相应地交通灯
;;;存储交通灯状态
;;;存储交通灯状态
;;;东西方向通行时间减一
;;;把通行剩余时间送入显示存储单元
4秒钟黄灯闪烁(程序注释与南北方向类似略)
;;;东西方向时间没有结束,返回
;;;对通行状态取反
;;;东西方向通行时间到来,跳转
;;;东西方向通行结束,重新显示时间
;;;点亮相应地交通灯
;;;南北通行时间结束,重新对显示存储单元赋值
;;;执行转弯状态1
DS_2:
MOV
31H,41H
MOV
P0,#61H
MOV
32H,#61H
MOV
P2,#15H
MOV
33H,#15H
DS_R:
SETB
TR0
POP
PSW
POP
ACC
RETI
;;;东西方向开始通行,赋值予显示存储单元
;;;点亮相应地交通灯
;;;恢复现场
;/////////////紧急中断处理程序
URZD:
PUSH
ACC
PUSH
PSW
CLR
IE0
CLR
TR0
CPL
URF
JB
URF,UR_CON
MOV
P0,#49H
MOV
P2,#15H
AJMP
UR_R
UR_CON:
SETBTR0
MOV
A,32H
MOV
P0,A
MOV
A,33H
MOV
P2,A
UR_R:
POP
PSW
POP
ACC
;;;保护现场
;;;清除中断标志位
;;;关定时器
;;;紧急事件标志位;;;紧急结束;跳转
;;;各路口灯全显示红灯亮
;;;恢复正常交通
;;;恢复现场
RETI;////////////查表指令TAB:
DB3FH,
DB7DH,07H,7FH,6FH
;//////////延时5ms与1msD5MS:
MOVR7,#5
D1MS:
MOVR7,#10
MOVR6,#50
L1:
DJNZR6,$
DJNZR7,L1
RET
END
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