單片機交通燈課程設計報告

1、單片機系統(tǒng)課程設計報告 專 業(yè)： 網(wǎng)絡工程1班 學 生 姓 名： 學 號： 完成日期：2011年10月28日131 設計任務和性能指標1.1設計任務南北東西利用單片機完成交通信號燈控制器的設計，該交通信號燈控制器由一條主干道和一條支干道匯合成十字路口，在每個入口處設置紅、綠、黃三色信號燈，紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮則給行駛中的車輛有時間停在禁行線外。用紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號燈。如圖上圖所示。設東西向為主干道，南北為支干道。1.2性能指標（1）處于常允許通行的狀態(tài)，支干道有車來時才允許通行。主干道亮綠燈時，支干道亮紅燈；支干道亮綠燈時，主干道亮紅燈。（2）干道均有車時，兩者交替允

2、許通行，主干道每次放行60秒，支干道每次放行40秒，設立60秒、40秒計時、顯示電路。（3）綠燈亮到紅燈亮的轉換過程中，要亮5秒黃燈作為過渡。黃燈亮時，原紅燈按1hz的頻率閃爍。（4）支干道通行時間及黃燈亮的時間均可在099秒內任意設置。2 設計方案2.1任務分析模擬交通燈控制器就是使用單片機來控制一些led 和數(shù)碼管，模擬真實交通燈的功能。紅、黃、綠交替閃亮，利用數(shù)碼管倒計數(shù)顯示間隔等，用于管理十字路口的車輛及行人交通，計時牌顯示路口通行轉換剩余時間等2.2方案設計根據(jù)設計的要求可知，系統(tǒng)的硬件原理框圖如下圖所示。 系統(tǒng)硬件框圖單片機可選用at89c52，它與8052系列單片機全兼容，但其內

3、部帶有4kb的flash rom，設計時無需外接程序存儲器，為設計和調試帶來極大的方便。南北向和東西向各采用2個數(shù)碼管計時，同時需要對該方向的指示燈的點亮時間進行倒計時。鍵盤系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)的需要設置不同的鍵的個數(shù)，可以選擇線式鍵盤或矩陣式鍵盤，若單片機的io口不夠用時，可以考慮擴展8255或8155滿足系統(tǒng)的要求。2. 軟件方案 根據(jù)設計要求，程序框圖如圖1所示。軟件可由匯編語言完成，也可由c語言完成。軟件設計可以分為以下幾個功能模塊：主程序：初始化及鍵盤監(jiān)控。計時程序模塊：為定時器的中斷服務子程序，完成0.1秒（或其他時間）和1秒的時間定時。 顯示程序模塊：完成60個發(fā)光二極管（實際上只需

4、驅動30個）和8個led數(shù)碼管的顯示驅動。調用正常運行子程序調用緊急狀態(tài)子程序判斷當前狀態(tài)初始化開始 程序流程圖3 系統(tǒng)硬件設計3.1單片機的最小系統(tǒng)atmel公司生產(chǎn)的at89c52單片機它是硬件電路的核心部分，時鐘電路晶振使用12mhz，復位電路采取按鍵復位方式。具體連接圖3.1和圖3.2。單片機系統(tǒng)的時鐘電路單片機系統(tǒng)的復位電路3.2電源電路設計 電源用5v直流變壓器直接供電。3.3數(shù)碼管顯示電路 顯示電路采用8個共陰數(shù)碼管，p1口作為數(shù)碼管的輸入，p3.4、p3.5、p3.6 p3.7分別作為東西南北四路數(shù)碼管的位選端。 數(shù)碼管顯示電路3.4信號燈控制電路 應急電路4 系統(tǒng)軟件設計開始

5、4.1 主程序設計 參數(shù)初始化顯示子程序中斷處理緊急中斷子程序系統(tǒng)程序流程圖 5 調試及性能分析5.1 調試分析5.1.1 軟件調試 軟件調試主要是利用proteus仿真軟件完成電路的搭建，運行以發(fā)現(xiàn)設計中的錯誤及時改正。5.1.2 硬件調試硬件調試主要是檢測硬件電路是否有短路、斷路、虛焊等。具體步驟及測試結果如下：（1）檢查電源與地線是否全部連接上，用萬用表對照電路原理圖測試各導線是否完全連接，對未連接的進行修復。（2）參照原理圖，檢查各個器件之間的連接是否連接正確，是否存在虛焊，經(jīng)測試，各連接不存在問題。（3）以上兩項檢查并修復完后，給該硬件電路上電，電源指示燈點亮。5.1.3 系統(tǒng)功能調

6、試 通過軟件仿真顯示，系統(tǒng)基本能完成要求，由于設計思路出現(xiàn)問題，鍵盤沒有正確的做出來，沒有鍵盤電路，緊急情況也可以通過一個按鈕來采取相關的動作。 6 心得體會 這次單片機課程設計歷時兩個星期的時間，在這次設計過程里我體驗了從設計、畫板、編程、焊板到調試的整個過程。 對于交通燈這個題目，由于以前學單片機這個課程時，做過類似相關的實驗，覺得這個比較簡單而且做出的東西也比較直觀，在確定題目之后，查閱了大量的資料，初步完成了電路設計方案。 接著就是畫電路板，這個軟件的應用學過了，但是學的時候感覺很簡單，但是到了具體設計的時候，問題不斷的出來，比如有的器件庫里面沒有封裝，要自己花封裝，這時候就很容易出問

7、題，比如焊盤的大小，有的器件上焊盤大小不一樣，有個別大的是用來固定的，這個很容易被忽略。 接下來就是程序的設計了，雖然感覺交通燈程序沒什么難的，就是數(shù)碼管倒計時顯示加幾個閃爍的二極管就完事，但是也許是起初想的太簡單，設計時到了細節(jié)處，也出了不少問題，而且很難被檢查出來，但是最后經(jīng)過不斷努力，還是寫出來正確的代碼。 通過這次課設，對以前學過的知識進行了鞏固，加深了理解，提高了應用的能力，而且提高了我們的發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力。經(jīng)歷了從最初的設計到最后做出產(chǎn)品的開發(fā)過程，提高了對專業(yè)的認識及興趣，對于我來說，對以后就業(yè)有及其重大的影響。參考文獻1 徐維祥.單片微型機原理及應用 大連理工大學出版

8、社，2006.122 胡漢才.單片機原理與接口技術m.北京: 清華大學大學出版社,2004.1-505.3 閆勝利.altium designer 6.中文版使用教程電子工業(yè)出版社2007.64 李泉溪.單片機原理附錄1 系統(tǒng)原理圖附錄2 系統(tǒng)仿真圖附錄3 程序清單;-;程序實現(xiàn)功能;西南北路口直行與轉彎交替通行，數(shù)碼管顯示直行通行倒計時，紅綠黃燈顯示包括人行道在內的道路交通狀態(tài)。;某一方向道路擁擠時，可以人工控制調節(jié)東西南北方向通行時間。;緊急情況時，各路口交通燈顯示紅燈，數(shù)碼管保持數(shù)據(jù)不變。;工作寄存器及存儲單元分配;1.工作寄存器;r2設置為定時器定時中斷次數(shù),r6、r7用于延時程序中的

9、寄存器;2.片內存儲單元;30h、31h作為兩組數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)存儲單元;32h、33h作為交通燈初始狀態(tài)存儲單元;40h、41h作為交通燈顯示數(shù)據(jù)存儲單元;3.標志位;00h：南北通行標志位 ; 01h：東西通行標志位;02h：緊急事件標志位 ;-snf equ 00h ;南北通行標志位ewf equ 01h ;東西通行標志位urf equ 02h ;緊急事件標志位org 0000hljmp main ;上電轉主程序org 000bh ;定時中斷入口ljmp dszd org 0003h ;緊急中斷入口ljmp urzdorg 0030h main: lcall init ;調用初始化子程序l

10、oop: lcall dis ;循環(huán)執(zhí)行顯示子程序 ajmp loop;/初始化程序init: setb snf setb ewf setb urf mov r2,#20 ;定時器中斷20次為1s mov tmod,#01h ;初始化定時器 mov tl0,#0b0h mov th0,#3ch setb ea ;開定時中斷與緊急中斷 setb et0 setb tr0 setb ex0 setb it0 ;設置中斷程控方式 mov dptr,#tab ;數(shù)值首地址放入dptr中 mov 40h,#40 ;東南西北通行時間設置 mov 41h,#40 mov 30h,#40 ;通行時間初始化 m

11、ov 31h,#60 mov p0,#4ch ;初始化時南北通行并把交通燈狀態(tài)分別放在32h和33h中 mov 32h,#4ch mov p2,#15h mov 33h,#15h ret;/顯示子程序dis: mov p3,#0dfh ;選中南北方向的十位數(shù)碼管 mov a,30h ;把顯示數(shù)據(jù)送人數(shù)碼管顯示 mov b,#10 div ab movc a,a+dptr mov p1,a ; lcall d1ms mov p3,#0efh ;選中南北方向的個位數(shù)碼管 mov a,b ;送入數(shù)碼管顯示 movc a,a+dptr mov p1,a lcall d1ms mov p3,#7fh ;

12、選中第東西方向的十位數(shù)碼管 mov a,31h ;送入數(shù)碼管顯示 mov b,#10 div ab movc a,a+dptr mov p1,a lcall d1ms mov p3,#0bfh ;選中第東西方向的個位數(shù)碼管 mov a,b movc a,a+dptr mov p1,a lcall d1ms setb p3.0 setb p3.1 jnb p3.0,dis_s ;查詢是否第一個按鍵按下 jnb p3.1,dis_e ;查詢是否第二個按鍵按下 ajmp dis_r ;沒有鍵按下則返回dis_s:lcall d5ms ;按鍵去抖 jnb p3.0,dis_sn ajmp dis_r

13、dis_sn:mov 40h,#50 ;對通行時間從新分配，南北通行時間加長 mov 41h,#30 ajmp dis_rdis_e:lcall d5ms ;按鍵去抖 jnb p3.1,dis_ew ajmp dis_rdis_ew:mov 40h,#30 ;東西通行時間加長 mov 41h,#50dis_r:ret ;/定時中斷處理程序ds_c: ljmp ds_r ;接力跳轉dszd: push acc ;保護現(xiàn)場 push psw clr tr0 ;關定時器及中斷標志位并重新賦值 clr tf0 mov tl0,#0b0h mov th0,#3ch djnz r2,ds_c ;判斷1m時

14、間是否到達 mov r2,#20 ;到達重新賦值 dec 30h ;南北方向通行時間減一 mov a,30h ;把減一后的時間送入顯示存儲單元;南北通行到達最后4秒時黃燈閃爍ds_10:cjne a,#4,ds_11 ;如果通行時間剩余4秒 jnb snf,ds_11 ;判斷是否是南北通行 mov p0,#8ah mov 32h, #8ah ;把交通燈狀態(tài)存入存儲單元（后面類似）ds_11:cjne a,#3,ds_12 ;不是剩余3秒，返回 jnb snf,ds_12 ;不是南北通行時間，返回 mov p0,#88h mov 32h, #88hds_12:cjne a,#2,ds_13 jn

15、b 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 ;通行時間沒有結束轉向改變東西方向的數(shù)碼管 cpl snf ;如果通行時間結束則對標志位取反 jnb snf,ds_1 ;判斷是否南北通行 mov 30h,40h ;是，點亮相應的交通燈 mov p0,#4ch mov 32h,#4ch ;存儲交通燈狀態(tài) mov p2,#15h mov 33h, #15h ;存儲交通燈狀態(tài)ds_ne:dec 31h ;東西方向通行

16、時間減一 mov a,31h ;把通行剩余時間送入顯示存儲單元;東西方向通行時間剩余4秒鐘黃燈閃爍（程序注釋與南北方向類似 略）ds_20:cjne a,#4,ds_21 jb ewf,ds_21 mov p0,#51h mov 32h, #51hds_21:cjne a,#3,ds_22 jb ewf,ds_22 mov p0,#41h mov 32h, #41hds_22:cjne a,#2,ds_23 jb ewf,ds_23 mov p0,#51h mov 32h, #51hds_23:cjne a,#1,ds_24 jb ewf,ds_24 mov p0,#41h mov 32h,

17、#41h;-ds_24:jnz ds_r ;東西方向時間沒有結束，返回 cpl ewf ;對通行狀態(tài)取反 jnb ewf,ds_2 ;東西方向通行時間到來，跳轉 mov 31h,#80 ;東西方向通行結束，重新顯示時間 mov p0,#89h ;點亮相應的交通燈 mov 32h, #89h mov p2,#29h mov 33h, #29h ajmp ds_r ds_1: mov 30h,#80 ;南北通行時間結束，重新對顯示存儲單元賦值 mov p0,#89h ;執(zhí)行轉彎狀態(tài)1 mov 32h, #89h mov p2,#26h mov 33h, #26h ajmp ds_ne ds_2: mov 31h,41h ;東西方向開始通行，賦值予顯示存儲單元 mov p0,#61h ;點亮相應的交通燈 mov 32h, #61h mov p2,#15h mov 33h, #15hds_r: setb tr0 pop psw ;恢復現(xiàn)場 pop acc reti;/緊急中斷處理程序urzd: push acc ;保護現(xiàn)場 push psw clr ie0 ;清除中斷標志位 clr tr0 ;關定時器 cpl urf ;緊急事件標志位 jb urf,ur_con ;緊急結束；跳轉 mov p0,#