單片機(jī)交通燈綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、河 北 工 業(yè) 大 學(xué)實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告學(xué) 院： 專(zhuān) 業(yè)： 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 實(shí)驗(yàn)課程：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)入門(mén)指導(dǎo)教師： 實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)： 交通信號(hào)燈控制實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 2019 年 5 月 23日 2019 年 5月 23 日一 實(shí)驗(yàn)要求1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皩?shí)驗(yàn)內(nèi)容要求實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.熟悉外部中斷源的擴(kuò)展方法。 2.初步掌握單片機(jī)綜合應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 3.掌握用Proteus調(diào)試匯編源程序的方法。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求：用發(fā)光二極管模擬交通信號(hào)燈，用邏輯電平開(kāi)關(guān)模擬控制開(kāi)關(guān)，設(shè)計(jì)一個(gè)交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)要求如下： (1) A 車(chē)道與 B 車(chē)道交叉組成十字路口，A 是主道，B 是支道；正常情況下，A、

2、B 兩車(chē)道輪流放行。具體放行時(shí)間和要求如下： (2) A 車(chē)道放行 50s，其中綠燈常亮 44s，綠燈閃爍 3s(用于警告)，黃燈常亮 3s(用于警告)。 (3) B 車(chē)道放行 30s，其中綠燈常亮 24s，綠燈閃爍 3s(用于警告)，黃燈常亮 3s(用于警告)。 在交通繁忙時(shí)，交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)應(yīng)有手控開(kāi)關(guān)，可人為地改變信號(hào)燈的狀態(tài)，以緩解交通擁擠狀況。控制要求如下： (1) 在 B 車(chē)道放行期間，若 A 車(chē)道有車(chē)而 B 車(chē)道無(wú)車(chē)，按下開(kāi)關(guān)使 A 車(chē)道放行 15s。 (2) 在 A 車(chē)道放行期間，若 B 車(chē)道有車(chē)而 A 車(chē)道無(wú)車(chē)，按下開(kāi)關(guān)使 B 車(chē)道放行 15s。 (3) 有緊急車(chē)輛通過(guò)時(shí)，

3、按下開(kāi)關(guān)使 A、B 車(chē)道均為紅燈，禁行 15s。 2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備或運(yùn)行軟件平臺(tái)完成本實(shí)驗(yàn)需要使用到單片機(jī)仿真軟件Proteus8，該軟件是英國(guó)Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件，是目前比較好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)。在編譯方面，它也支持IAR、Keil、MATLAB等多種編譯器。其具有的基本功能特點(diǎn)為：1.原理布圖。2.PCB自動(dòng)或人工布線(xiàn)。3.SPICE電路仿真。革命性的

4、特點(diǎn)是1.互動(dòng)的電路仿真。2.仿真處理器及其外圍電路。二 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及過(guò)程1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及分析（或者實(shí)驗(yàn)程序）實(shí)驗(yàn)原理圖如下所示：交通信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)程序流程圖如下圖所示：主程序一道有車(chē)另一道無(wú)車(chē)時(shí) 緊急車(chē)輛通過(guò)時(shí)的中斷服務(wù)程序 的中斷服務(wù)程序A綠燈閃、B紅燈延時(shí)s 3A紅燈、B綠燈閃動(dòng)延s 3A紅燈、B綠燈延時(shí)25s A綠燈、B紅燈延時(shí)55s A紅燈、B黃燈延時(shí)s 2A黃燈、B紅燈延時(shí)s 2初始化 開(kāi)中斷 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) 關(guān)中斷 A道有車(chē) B道有車(chē) A紅燈、B綠燈延時(shí)s 5A綠燈、B紅燈延時(shí)5s 關(guān)中斷 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 開(kāi)中斷 返回 中斷響應(yīng) 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) A紅燈、B紅燈延時(shí)s 20恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 返回 N N Y

5、 Y 中斷響應(yīng) 開(kāi)始 實(shí)驗(yàn)程序及程序分析如下：ORG 0000HLJMP MAIN；LJMP，轉(zhuǎn)向主程序ORG 0003HLJMP INT00；轉(zhuǎn)向緊急車(chē)輛中斷服務(wù)程序ORG 0013HLJMP INT11；轉(zhuǎn)向有車(chē)車(chē)道放行中斷服務(wù)ORG 0030HMAIN :SETB PX0；置外部中斷0為高優(yōu)先級(jí)中斷MOV TCON,#00H ；置外部中斷0、1為電平觸發(fā)MOV IE,#85H；開(kāi)CPU中斷、外部中斷0、1中斷LOOP:；A道綠燈亮；B紅燈亮MOV P1,#0F3HMOV R1,#88；44s延時(shí)循環(huán)次數(shù)AP1:；調(diào)用0.5s延時(shí)子程序DELAYLCALL DELAYDJNZ R1,AP1

6、；44s不到，繼續(xù)循環(huán)（DJNZ RN,REL 是一條件轉(zhuǎn)移指令，先將工作寄存器Rn中的數(shù)減“1”，判斷結(jié)果是否為“0”，不為“0”程序就跳轉(zhuǎn)到行標(biāo)為REL的地方執(zhí)行，否則，為“0”就不轉(zhuǎn)移，繼續(xù)執(zhí)行下一條指令。）MOV R1,#6；3s延時(shí)的循環(huán)次數(shù)（循環(huán)一次延時(shí)0.5秒。）AP2:；A道綠燈閃爍CPL P1.2LCALL DELAY；參考程序中缺少此句，若缺失會(huì)導(dǎo)致無(wú)法延時(shí)。DJNZ R1,AP2；3s未到，繼續(xù)循環(huán)MOV P1,#0F5H ；A道黃燈亮，B道紅燈亮MOV R1,#6AP3:LCALL DELAYDJNZ R1,AP3；3s未到，繼續(xù)循環(huán)MOV P1,#0DEH；A道紅燈亮

7、，B道綠燈亮MOV R1,#48；延時(shí)循環(huán)48次BP1:LCALL DELAYDJNZ R1,BP1；24s未到繼續(xù)循環(huán)MOV R1,#6BP2:CPL P1.5；B道綠燈閃爍LCALL DELAYDJNZ R1,BP2；3s未到，繼續(xù)循環(huán)MOV P1,#0EEH;A道紅燈亮，B道黃燈亮MOV R1,#6BP3:LCALL DELAYDJNZ R1,BP3；3s未到，繼續(xù)循環(huán)SJMP LOOPORG 0200HINT00:保護(hù)P1口數(shù)據(jù)PUSH P1；PUSH 入棧指令MOV P1,#0F6H；A道紅燈亮；B道紅燈亮MOV R2,#30;15秒延時(shí)的循環(huán)次數(shù)DELAY0:LCALL DELAY

8、DJNZ R2,DELAY0POP P1；恢復(fù)P1口數(shù)據(jù) POP是出棧指令RETI；返回主程序ORG 0300HINT11:CLR EA；關(guān)中斷 EA為總中斷PUSH P1；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)PUSH 04HPUSH 05HPUSH 06HSETB EA；開(kāi)中斷JNB P3.0,AP0；A道無(wú)車(chē)，轉(zhuǎn)向判斷B道（JNB比較轉(zhuǎn)移指令。當(dāng)P3.0是0時(shí)就轉(zhuǎn)移執(zhí)行AP0，否則就順序執(zhí)行。）MOV P1,#0F3H；A道綠燈亮，B道紅燈亮SJMP DEL1；轉(zhuǎn)向15秒延時(shí)程序AP0:JNB P3.1,EXIT；B道無(wú)車(chē)，退出中斷MOV P1,#0DEH；A道紅燈亮，B道綠燈亮DEL1 :MOV R3,#30；15

9、s延時(shí)的循環(huán)次數(shù)NEXT :LCALL DELAYDJNZ R3,NEXT；15秒未到循環(huán)繼續(xù)EXIT :CLR EAPOP 06H；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)POP 05HPOP 04HPOP P1SETB EARETI；返回原程序ORG 0350HDELAY : MOV R4,#20；0.5秒延時(shí)子程序參考程序中為#10，經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)只能延時(shí)0.25s故改為#20，以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。LP1 : MOV R5,#50LP2 : MOV R6,#248NOPLP3: DJNZ R6,LP3DJNZ R5,LP2DJNZ R4,LP1RETEND交通信號(hào)燈與控制管腳的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：控制狀態(tài) P1口控制碼 P1.7 P

10、1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 未用 未用 B道 綠燈 B道 黃燈 B道 紅燈 A道 綠燈 A道 黃燈 A道 紅燈 A綠燈亮、B紅燈亮 F3H 1 1 1 1 0 0 1 1 A黃燈亮、B紅燈亮 F5H 1 1 1 1 0 1 0 1 A紅燈亮、B綠燈亮 DEH 1 1 0 1 1 1 1 0 A紅燈亮、B黃燈亮 EEH 1 1 1 0 1 1 1 0 A紅燈亮、B紅燈亮 F6H 1 1 1 1 0 1 1 0 2 實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄1. 先接線(xiàn)按下表所示的管腳與LED或邏輯開(kāi)關(guān)的對(duì)應(yīng)關(guān)系接線(xiàn)。在Proteus8中原理圖繪制界面中將接線(xiàn)接好。管腳 P1.

11、0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P3.0 P3.1 P3.3 P3.2 LED或邏輯開(kāi)關(guān) L3 L1 L2 L7 L5 L6 K1 K2 K3 K8 控制對(duì)象 A紅燈 A黃燈 A綠燈 B紅燈 B黃燈 B綠燈 A道 B道 使有車(chē)車(chē)道放行低電平有效 緊急車(chē)輛放行低電平有效 高電平表示有車(chē)低電平表示無(wú)車(chē) 接線(xiàn)完成后如圖所示：2.輸入程序，在Proteus8中SourceCode界面將程序輸入完成后試運(yùn)行保證程序正確。出現(xiàn)編譯成功后進(jìn)行下一步。3運(yùn)行程序。4.觀察六只發(fā)光二極管的亮滅規(guī)律。實(shí)驗(yàn)中六只發(fā)光二極管亮滅規(guī)律：（0代表滅，1代表亮，2代表閃）運(yùn)行時(shí)間（s）A綠A黃A紅B綠

12、B黃B紅0100001442000014701000150001100740012007700101080100001八十秒后開(kāi)始重復(fù)0-80秒內(nèi)的亮滅規(guī)律。5. 部分連接圖如圖所示。 1） 在A紅燈、B綠燈亮?xí)r，先將K1撥至高電平（表示A道有車(chē)）、K2撥至低電平（表示B道無(wú)車(chē)），再將K3撥至低電平使有車(chē)車(chē)道（A道）放行，A綠燈、B紅燈同時(shí)亮5s后返回原先狀態(tài)。 對(duì)邏輯開(kāi)關(guān)K1、K2、K3的操作對(duì)應(yīng)于SW2開(kāi)關(guān)，閉合SW2后，A紅燈滅，綠燈亮，B綠燈滅，紅燈亮。15s后恢復(fù)回閉合開(kāi)關(guān)前的的亮燈狀態(tài)。 2） 在A綠燈、B紅燈亮?xí)r，先將K1撥至低電平（表示A道無(wú)車(chē)）、K2撥至高電平（表示B道有車(chē)）

13、，再將K3撥至低電平使有車(chē)車(chē)道（B道）放行，A紅燈、B綠燈同時(shí)亮5s后返回原先狀態(tài)。 對(duì)邏輯開(kāi)關(guān)K1、K2、K3的操作對(duì)應(yīng)于SW1開(kāi)關(guān)，閉合SW1后，A綠燈滅，紅燈亮，B紅燈滅，綠燈亮。15s后恢復(fù)回閉合開(kāi)關(guān)前的的亮燈狀態(tài)。（提示：K3撥至低電平后，應(yīng)在5s內(nèi)改為高電平，否則，單片機(jī)可能將再一次響應(yīng)中斷。）6.不論A道、B道的信號(hào)燈處于什么狀態(tài)，將K8撥至低電平后，A紅燈、B紅燈同時(shí)亮20s后返回原先狀態(tài)。（提示：K8撥至低電平后，應(yīng)在20s內(nèi)改為高電平，否則，單片機(jī)可能將再一次響應(yīng)中斷。） 對(duì)邏輯開(kāi)關(guān)K8的操作對(duì)應(yīng)于JINJI開(kāi)關(guān)，閉合JINJI后，A只有紅燈亮，B也只有紅燈亮。20s后恢復(fù)

14、回閉合開(kāi)關(guān)前的的亮燈狀態(tài)。3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析1.一道有車(chē)而另一道無(wú)車(chē)時(shí)，K3撥至低電平即向單片機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求（低優(yōu)先級(jí)別）；若此時(shí)單片機(jī)正在執(zhí)行主程序，會(huì)響應(yīng)中斷轉(zhuǎn)入到相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，先依次查詢(xún) A、B 車(chē)道的空閑狀態(tài)，再去控制A、B車(chē)道的信號(hào)燈；若此時(shí)單片機(jī)正在執(zhí)行緊急車(chē)輛通過(guò)時(shí)中斷服務(wù)程序，單片機(jī)不會(huì)響應(yīng)中斷。 2.緊急車(chē)輛通過(guò)時(shí)，K8撥至低電平即向單片機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求（高優(yōu)先級(jí)別），不論單片機(jī)正在執(zhí)行主程序還是一道有車(chē)而另一道無(wú)車(chē)時(shí)的中斷服務(wù)程序，會(huì)響應(yīng)中斷轉(zhuǎn)入到相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。3.在進(jìn)行步驟5 1）或2）操作時(shí)，若在閉合開(kāi)關(guān)后沒(méi)有在5s內(nèi)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，則在15秒時(shí)無(wú)法按時(shí)恢復(fù)回閉合開(kāi)關(guān)

15、時(shí)的亮燈狀態(tài)。4.操作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，若操作SW1開(kāi)關(guān)后亮燈狀態(tài)已經(jīng)發(fā)生改變，則在15秒內(nèi)再操作SW2開(kāi)關(guān)則無(wú)法繼續(xù)使亮燈狀態(tài)改變。三 總結(jié)與體會(huì)1 實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成情況本實(shí)驗(yàn)完成情況良好。通過(guò)老師的精心指導(dǎo)、本人的不懈努力和同學(xué)的熱心幫助，能夠基本上完成所有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)單片機(jī)的了解更加深入了。但也無(wú)法避免地遇到一些問(wèn)題，比如對(duì)實(shí)驗(yàn)程序代碼的理解不夠深入，只停留在表面，且對(duì)51單片機(jī)的111條指令仍比較陌生，只能記住一些特別常用的。對(duì)于此我的做法是，在分析實(shí)驗(yàn)程序的過(guò)程中，一遇到不熟悉的指令就百度搜索一下加深印象。在反復(fù)的搜索過(guò)程中我也記住了不少指令。通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，目前達(dá)到的水平是能夠基本看懂實(shí)驗(yàn)程序，能夠繪制簡(jiǎn)單原理圖，但仍無(wú)法做到獨(dú)立編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)程序。2 實(shí)驗(yàn)體會(huì)、收獲、建議回答問(wèn)題通過(guò)對(duì)該實(shí)驗(yàn)的