單片機交通燈課程設(shè)計mjm

1、單片機交通燈課程設(shè)計說明書 目錄1設(shè)計要求12設(shè)計目的13方案比較、設(shè)計與論證14原理分析24.1 交通燈顯示時序的理論分析24.2 交通燈顯示的理論分析45程序設(shè)計流程圖46總體設(shè)計與電路圖66.1芯片選擇66.2設(shè)計電路76.3PROTEUS仿真圖：76.4交通燈程序87 仿真測試、數(shù)據(jù)及結(jié)果分析1421設(shè)計要求1.1程序開始運行先南北段通行、東西段禁止60s，后東西段通行、南北段禁止60s，依此循環(huán)。 1.2系統(tǒng)分三種工作模式：正常模式、繁忙模式、特殊模式，并且通過三個按鈕“正常”、“繁忙”、“特殊”可相互轉(zhuǎn)化。1.3正常模式： 直行時間顯示數(shù)碼管顯示60。此時南北段直行通行（綠燈）、東

2、西段禁止（紅燈）40s，南北段人行道通行（綠燈），東西段人行道禁止（紅燈），同時南北段和東西段方向的數(shù)碼管分別從40s和60s開始倒計時，至最后5s時南北段綠燈變成黃燈閃爍；此后南北段左拐（左拐燈亮）通行、東西段禁止（紅燈）20s，南北段、東西段人行道都禁止（紅燈），同時南北段和東西段方向的數(shù)碼管都從20s開始倒計時，至最后5s時南北段左拐燈變成黃燈閃爍；再后東西段直行通行（綠燈）、南北段禁止（紅燈）40s，東西段人行道通行（綠燈），南北段人行道禁止（紅燈），同時東西段和南北段方向的數(shù)碼管分別從40s和60s開始倒計時，至最后5s時東西段綠燈變成黃燈閃爍；最后東西段左拐（左拐燈亮）通行、南北段

3、禁止（紅燈）20s，東西段、南北段人行道都禁止（紅燈），同時東西段和南北段方向的數(shù)碼管都從20s開始倒計時，至最后5s時東西段左拐燈變成黃燈閃爍。1.4繁忙模式：繁忙指示燈亮，南北段、東西段的通行時間改為45s，其中左拐的時間改為15s，其它與正常模式類似。1.5特殊模式：特殊模式燈亮，南北段、東西段的通行時間改為75s，其中左拐的時間改為20s，其它與正常模式類似。2設(shè)計目的2.1了解交通燈管理的基本工作原理2.2熟悉AT89C52的工作原理和應(yīng)用編程2.3熟悉AT89C52并行接口的各種工作方式和應(yīng)用2.4熟悉AT89C52計數(shù)器/定時器的工作方式和應(yīng)用編程外部中斷的方法2.5掌握多位LE

4、D顯示問題的解決 3方案比較、設(shè)計與論證3.1 顯示界面方案3.1.1 倒計時顯示 該系統(tǒng)要求完成倒計時的功能。因只需顯示數(shù)字，基于上述原因，我們考慮完全采用數(shù)碼管顯示，四個路口分別采用一個二位陰極數(shù)碼管即可。3.1.2 狀態(tài)燈顯示 該系統(tǒng)要求完成狀態(tài)燈顯示的功能。求于簡單，我們把各個路口的紅燈和黃燈設(shè)成直行和左拐兩個通行方式所共有，也就是說，一個路口只需四個狀態(tài)燈，一個直行通行的綠燈，一個左拐通行的綠燈，一個共有的紅燈，一個共有的黃燈。3.2 輸入方案：該系統(tǒng)要求能手動改變東西與南北的通行時間、緊急情況處理，我們采用擴展I/O口方法，在外部中斷P32口上擴展三個中斷口，分別連接三個按鈕。該方

5、案的優(yōu)點是：使用靈活，并且可提供較多I/O口,節(jié)省了AT89C52的中斷口資源。4原理分析4.1 交通燈顯示時序的理論分析下圖所示為一種紅綠燈規(guī)則的狀態(tài)圖。 圖4.1 狀態(tài)S1南北直行通行圖4.2 狀態(tài)S2南北左拐通行 圖4.4 狀態(tài)S4東 西左拐通行圖4.3 狀態(tài)S3東西直行通行 共四種狀態(tài)，分別設(shè)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：圖4.5 交通燈狀態(tài)循環(huán)圖依據(jù)上述車輛行駛的狀態(tài)圖，可以列出各個路口燈的邏輯表如下表所示(其中邏輯值“1”代表直行通行，邏輯值“0”代表禁止通行，邏輯值“L”代表左拐通行)：S1的狀態(tài)ESWN邏輯值0101顯示時間正常模

6、式下為40SS2的狀態(tài)ESWN邏輯值0L0L顯示時間正常模式下為20SS3的狀態(tài)ESWN邏輯值1010顯示時間正常模式下為40SS4的狀態(tài)ESWN邏輯值L0L0顯示時間正常模式下為20S程序就是在上述四種狀態(tài)下循環(huán)轉(zhuǎn)化的。一個周期四個狀態(tài)，在正常模式下共花費2分鐘。4.2 交通燈顯示的理論分析4.2.1 倒計時顯示的理論分析 利用定時器中斷，設(shè)置TH0=TH1(65536-50000)/256，即每0.05秒中斷一次。每到第20次中斷即過了20*0.05秒1秒時，使時間的計數(shù)值減1，便實現(xiàn)了倒計時的功能。4.2.2 狀態(tài)燈顯示的理論分析 黃燈閃爍同樣可以利用定時器中斷。每到第10次中斷即過了1

7、0*0.05秒0.5秒時，使黃燈標志位反置，即可讓黃燈1秒閃爍一次。5程序設(shè)計流程圖T0響應(yīng)N南北黃燈標志位為1N東西黃燈標志位為1Y0.5s到Y(jié)1s到南北黃燈位置反團里Y東西黃燈位置反團里Y返回倒計時減1,計數(shù)值置0NN圖5.1 定時器0中斷流程圖開始南北直行通行東西禁止南北左拐通行東西禁止AT89C52初始化南北黃燈閃爍南北黃燈閃爍通行35秒YN閃爍5秒YN通行15秒YN閃爍5秒YN東西黃燈閃爍東西直行通行南北禁止東西左拐通行南北禁止東西黃燈閃爍通行35秒YN閃爍5秒YN通行15秒YN閃爍5秒YN圖5.2 主程序流程圖INT0響應(yīng)N“繁忙”鍵按下N“特殊”鍵按下N“正?！辨I按下返回關(guān)中斷開

8、中斷正常模式設(shè)置Y繁忙模式設(shè)置Y特殊模式設(shè)置Y圖5.3 外部中斷0中斷流程圖6總體設(shè)計與電路圖6.1芯片選擇 AT89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機，有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標準MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，可

9、以按照常規(guī)方法對其進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。 圖6.1AT89C52芯片引腳圖6.2 設(shè)計電路 狀態(tài)切換開關(guān)和人行道綠燈上電 P1 P2 AT89C52 p0INT1 P3 LED顯示燈的控制數(shù)碼管陰極連接二位陰極數(shù)碼管陽極 該電路大部分連線采用總線形式。共五個二位陰極數(shù)碼管，其中四個分別用于四個路口的倒計時顯示，另外一個用于總體的直行時間顯示，五個數(shù)碼管的陽極都接到AT89C52的P0口，陰極接到P2口；共32個發(fā)光二極管，其中16個綠色發(fā)光二極管，14個紅色發(fā)光二極管，2個黃色發(fā)光二極管

10、，四個路口每個路口各有一個紅（禁行）、黃（警告）發(fā)光二極管，二個綠色發(fā)光二極管（通行），一個用于直行通行，一個用于左拐通行，四個人行道，每個人行道兩邊各有一紅、綠發(fā)光二極管，另外兩個紅色發(fā)光二極管分別用于繁忙模式和特殊模式的指示，其中四個路口的二極管接到P1口，人行道的發(fā)光二極管接到P3口，繁忙模式和特殊模式的指示燈接P2口;外部中斷0接上三個按鈕，分別用于繁忙、特殊、正常模式的轉(zhuǎn)化。6.3PROTEUS仿真圖： 圖6.2 PROTEUS仿真圖6.4交通燈程序 /* 十字路口交通燈控制 C 程序*/#defineucharunsigned char#defineuintunsigned int

11、#include<reg52.h>/*定義控制位*/sbit Time_Show_LED2=P25;/Time_Show_LED2控制位sbit Time_Show_LED1=P24;/Time_Show_LED1控制位sbitEW_LED2=P23;/EW_LED2控制位sbitEW_LED1=P22;/EW_LED1控制位sbitSN_LED2=P21;/SN_LED2控制位sbitSN_LED1=P20;/SN_LED1控制位sbit SN_Yellow=P16;/SN黃燈sbit EW_Yellow=P12;/EW黃燈sbit EW_Red=P13;/EW紅燈sbit SN

12、_Red=P17;/SN紅燈sbit EW_ManGreen=P30;/EW人行道綠燈sbit SN_ManGreen=P31;/SN人行道綠燈sbit Special_LED=P26;/交通正常指示燈sbit Busy_LED=P27;/交通繁忙指示燈sbit Nomor_Button=P35;/交通正常按鍵sbit Busy_Btton=P36;/交通繁忙按鍵sbit Special_Btton=P37;/交通特殊按鍵 sbit Add_Button=P33;/時間加sbit Reduces_Button=P34;/時間減bit Flag_SN_Yellow; /SN黃燈標志位bit Fl

13、ag_EW_Yellow;/EW黃燈標志位charTime_EW;/東西方向倒計時單元charTime_SN;/南北方向倒計時單元uchar EW=60,SN=40,EWL=19,SNL=19; /程序初始化賦值，正常模式uchar EW1=60,SN1=40,EWL1=19,SNL1=19;/用于存放修改值的變量uchar code table10=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F; /0-9段選碼uchar code S8=0X28,0X48,0X18,0X48,0X82,0X84,0X81,0X84;/交通信號燈控制代碼/

14、*延時子程序*/voidDelay(uchar a)uchari;i=a;while(i-);/*顯示子函數(shù)*/voidDisplay(void)char h,l;h=Time_EW/10;l=Time_EW%10; P0=tablel;EW_LED2=1;Delay(2);EW_LED2=0; P0=tableh;EW_LED1=1;Delay(2);EW_LED1=0;h=Time_SN/10;l=Time_SN%10;P0=tablel;SN_LED2=1;Delay(2);SN_LED2=0; P0=tableh;SN_LED1=1;Delay(2);SN_LED1=0;h= EW1/

15、10;l= EW1%10;P0=tablel;Time_Show_LED1=1;Delay(2); Time_Show_LED1=0;P0=tableh;Time_Show_LED2=1;Delay(2); Time_Show_LED2=0; /*外部0中斷服務(wù)程序*/voidEXINT0(void)interrupt 0 using 1EX0=0; /關(guān)中斷if(Add_Button=0) /時間加 EW1+=5; SN1+=5; if(EW1>=100) EW1=99; SN1=79; if(Reduces_Button=0) /時間減 EW1-=5; SN1-=5; if(EW1&

16、lt;=40) EW1=40; SN1=20; if(Nomor_Button=0)/測試按鍵是否按下，按下為正常狀態(tài) EW1=60; SN1=40;EWL1=19;SNL1=19;Busy_LED=0;/關(guān)繁忙信號燈Special_LED =0;/關(guān)特殊信號燈 if(Busy_Btton=0) /測試按鍵是否按下，按下為繁忙狀態(tài) EW1=45; SN1=30;EWL1=14;SNL1=14;Special_LED=0;/關(guān)特殊信號燈Busy_LED=1;/開繁忙信號燈 if(Special_Btton=0)/測試按鍵是否按下，按下為特殊狀態(tài) EW1=75; SN1=55;EWL1=19;SN

17、L1=19;Busy_LED=0;/關(guān)繁忙信號燈 Special_LED =1;/開特殊信號燈 EX0=1;/開中斷/*T0中斷服務(wù)程序*/void timer0(void)interrupt 1 using 1static uchar count;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;count+;if(count=10) if(Flag_SN_Yellow=1) /測試南北黃燈標志位 SN_Yellow=SN_Yellow; if(Flag_EW_Yellow=1) /測試東西黃燈標志位 EW_Yellow=EW_Yellow; if(co

18、unt=20)Time_EW-;Time_SN-;if(Flag_SN_Yellow=1)/測試南北黃燈標志位 SN_Yellow=SN_Yellow;if(Flag_EW_Yellow=1)/測試東西黃燈標志位 EW_Yellow=EW_Yellow;count=0;/*主程序開始*/voidmain(void) Busy_LED=0;Special_LED=0;IT0=1;/INT0負跳變觸發(fā) TMOD=0x01;/定時器工作于方式1TH0=(65536-50000)/256;/定時器賦初值TL0=(65536-50000)%256;EA=1; /CPU開中斷總允許ET0=1;/開定時中斷

19、EX0=1;/開外部INTO中斷 TR0=1;/啟動定時 while(1)/*S0狀態(tài)*/EW_ManGreen=0;/EW人行道禁止 SN_ManGreen=1;/SN人行道通行 Flag_EW_Yellow=0; /EW關(guān)黃燈顯示信號Time_EW=EW;Time_SN=SN;while(Time_SN>=5) P1=S0; /SN通行，EW紅燈 Display();/*S1狀態(tài)*/ P1=0x00;while(Time_SN>=0) Flag_SN_Yellow=1; /SN開黃燈信號位 EW_Red=1; /SN黃燈亮，等待左拐信號，EW紅燈 Display();/*S2狀

20、態(tài)*/ Flag_SN_Yellow=0; /SN關(guān)黃燈顯示信號Time_SN=SNL;while(Time_SN>=5)P1=S2;/SN左拐綠燈亮，EW紅燈 Display(); /*S3狀態(tài)*/P1=0x00;while(Time_SN>=0) Flag_SN_Yellow=1;/SN開黃燈信號位 EW_Red=1; /SN黃燈亮,等待停止信號，EW紅燈 Display(); /*賦值*/EW=EW1;SN=SN1;EWL=EWL1;SNL=SNL1;/*S4狀態(tài)*/EW_ManGreen=EW_ManGreen;/EW人行道通行 SN_ManGreen=SN_ManGreen;/SN人行道禁止Flag_SN_Yellow=0; /SN關(guān)黃燈顯示信號Time_EW=SN;Time_SN=EW; while(Time_EW>=5) P1=S4; /EW通行，SN紅燈 Display();/*S5狀態(tài)*/P1=0X00;while(Time_EW>=0) Flag_EW_Yellow=1;/EW開黃燈信號位 SN_Red=1;/EW黃燈亮，等待左拐信號，SN紅燈 Display();/*S6狀態(tài)*/Flag_EW_Yellow=0; /EW關(guān)黃燈顯示信號Time_EW=EWL;while(Time_EW>=5)P1=S