片機(jī)課程設(shè)計(jì)---十字路口的交通燈控制電路

1、. 單片機(jī)原理及應(yīng)用 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 2013 2014 學(xué)年第 2 學(xué)期名 稱： 單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)題 目： 簡易十字路口交通燈設(shè)計(jì) 院 系： 控制與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 班 級(jí)： 測(cè)控1102 日期 ：2014年6月16日;- 7 -任 務(wù) 書 一、 目的與要求課程設(shè)計(jì)的目的是配合單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)課程，通過學(xué)生對(duì)一個(gè)具體單片機(jī)功能電路的設(shè)計(jì)，使學(xué)生加深理解并掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的基本原理與方法，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力。課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生以51單片機(jī)為核心，以電子線路制版軟件為設(shè)計(jì)工具，完成相關(guān)的硬件電路設(shè)計(jì)，并編寫相應(yīng)的匯編語言軟件程序，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)相應(yīng)的功能要求。 二、 主要內(nèi)容1編寫設(shè)計(jì)方案

2、：內(nèi)容包括以51單片機(jī)為核心，并配合一定的外圍電路實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)功能。擬設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要求可從以下方案中任選一個(gè)。2）十字路口交通燈控制要求：利用單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生秒信號(hào)，控制十字路口的紅、綠、黃燈交替點(diǎn)亮和熄滅，并用4只LED數(shù)碼管顯示十字路口兩個(gè)方向（東西、南北）的剩余時(shí)間。要求能用按鍵設(shè)置兩個(gè)方向的通行時(shí)間（綠、紅燈點(diǎn)亮?xí)r間）和暫緩?fù)ㄐ袝r(shí)間（黃燈點(diǎn)亮?xí)r間）。三、 時(shí)間計(jì)劃一周四、 設(shè)計(jì)成果要求1.硬件電路設(shè)計(jì)：l 原理圖設(shè)計(jì)：可以使用protel 99SE、proteus或word等軟件繪制原理圖，標(biāo)出各元器件的型號(hào)、引腳、參數(shù)。l 制版圖繪制：可以使用protel 99SE、

3、proteus等制版軟件來完成完整的電路。主要包括51單片機(jī)及晶振、電源、復(fù)位電路；與51單片機(jī)接口的其它外圍電路。3軟件設(shè)計(jì)：l 軟件流程圖；l 匯編語言源程序；3. 提交完整的課程設(shè)計(jì)報(bào)告，格式按“華北電力大學(xué)課程設(shè)計(jì)（綜合實(shí)驗(yàn)）報(bào)告”要求填寫。五、 考核方式考核方式為個(gè)人答辯。時(shí)間：2014年6月20日上午九點(diǎn)，地點(diǎn)：主樓E218 指導(dǎo)教師：高峰 2014年6月15日一.硬件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思想單片機(jī)中斷按鍵復(fù)位電路晶振電路數(shù)碼顯示LED顯示單片機(jī)選型：89c51 89c51是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 byte

4、s的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。AT89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路，8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash ROM。P0 口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏 輯電平。對(duì)P0端口寫“1”

5、時(shí)，引腳用作高阻抗輸入端用。 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，P0口被分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 在Flash 編程時(shí)，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器

6、/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。 P1端口引腳號(hào)第二功能： P1.0 T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 P1.1 T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） P2 口：P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口P2 寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16 位地址

7、的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR 指令）時(shí)，P2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX RI 指令）時(shí)，P2 口輸出P2 鎖存器的內(nèi)容。 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。P3 口：P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對(duì)P3 口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3 口還接收一些用于Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 P3 口除了作為一般的I/O

8、 口線外，更重要的用途是它的第二功能。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。 P3端口引腳第二功能：P3.0 RXD(串行輸入口)P3.1 TXD(串行輸出口)P3.2 INTO(外中斷0)P3.3 INT1(外中斷1)P3.4 TO(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)P3.5 T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)RST復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸

9、出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。對(duì)FLASH存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。PSEN程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)

10、器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次PSEN信號(hào)。EA/VPP外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。FLASH存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。 系統(tǒng)原理圖 復(fù)位電路：上電+按鈕 。圖中，上電時(shí)，接通電源，電容器C相當(dāng)于瞬間短路，+5V加到了RST/VPD端，該高電平使8051全機(jī)復(fù)位。

11、若運(yùn)行過程中，需要程序從頭執(zhí)行，只需按動(dòng)按鈕開關(guān)，則直接把+5V加到了RST/VPD端，從而復(fù)位。顯然，該電路即可以上電復(fù)位，也可以手動(dòng)復(fù)位，是常用復(fù)位電路之一。 數(shù)碼管顯示：7SEG-MPX2-CC 此處采用的數(shù)碼管時(shí)共陰極數(shù)碼管，G、F、E、D、C、B、A七個(gè)端口是輸入端口，對(duì)其各位進(jìn)行賦值，置位則亮，復(fù)位則滅，用此來顯示出相應(yīng)的數(shù)字；1、2兩端口用來控制高位和低位的選通顯示，只要對(duì)端口置位，便可以選擇該端口，并對(duì)其所代表的位進(jìn)行賦值，顯示。 發(fā)光二極管顯示 每個(gè)路口都采用了三個(gè)LED燈來顯示，分別代表了紅黃綠三種燈，來模擬路口交通燈的變換。 鍵盤：獨(dú)立鍵盤+中斷 采用開關(guān)來控制進(jìn)入中斷，

12、可以在路口出現(xiàn)緊急情況時(shí)，拉動(dòng)開關(guān)，來使得紅綠燈發(fā)生相應(yīng)的改變，已處理緊急情況下的車輛通行。二.軟件設(shè)計(jì) 總體流程圖調(diào)東西方向通行子程序開 始中斷初始化調(diào)南北方向黃燈閃爍子程調(diào)南北方向通行子程序調(diào)東西方向黃燈閃爍子程判斷是否有開關(guān)中斷?中斷處理中斷返回（到子程序處）NOYES 緊急中斷子程序流程圖斷點(diǎn)入棧保護(hù)狀態(tài)參數(shù)設(shè)置送狀態(tài)字至端口狀態(tài)響應(yīng)斷點(diǎn)返回開 始開 始4.3循環(huán)流程控制思路：中斷東西綠燈南北紅燈東西黃燈閃南北紅燈亮東西紅燈南北綠燈東西紅燈亮南北黃燈閃 源程序TEMP EQU 60HORG0000HLJMPMAINORG 0003H ;外部中斷00 LJMP INT00 org 000

13、bh ; 定時(shí)器T0 ljmp STA1ORG 0040HMAIN:MOV SP,#70HSETBIT0 ;外部中斷0為跳沿觸發(fā) mov tmod,#01h ;設(shè)計(jì)定時(shí)器 T0參數(shù) mov tl0,#0b0h mov th0,#3ch mov ie,#83h setb tr0 ;開定時(shí)器T0STATUS0:MOVA,#00H ;設(shè)置所有的燈全滅MOVP1,ASTA: mov r7,#0 ;顯示總時(shí)間60sSTA8: MOV TEMP,#29STATUS1:MOVA,#84H ;南北綠燈，東西紅燈MOVP1,A MOV 45H,#02H MOV 46H,#01H LCALL SHI LCALL

14、DELAY LCALL GEW LCALL DELAY cjne r7,#1eh,STATUS1STATUS2: MOV R3,#03H ;綠燈閃3次FLASH: clr ea MOV A,#84H MOV P1,A MOV R4,#03H LCALL DEL LCALL DEL MOV A,#80H MOV P1,A MOV R2,#03H LCALL DEL LCALL DEL DJNZ R3,FLASH MOV A,#88H ;南北黃燈,東西紅燈 MOV P1,A LCALL DEL LCALL DEL MOV R2,#10 ;延時(shí)1毫秒 LCALL DEL setb eaSTA9: m

15、ov TEMP,#29STATUS3: MOVA,#30HMOVP1,A MOV 45H,#08H LCALL SHI；顯示十位 LCALL DELAY；延時(shí) LCALL GEW；顯示個(gè)位 LCALL DELAY；延時(shí) cjne r7,#3ch,STATUS3STATUS4: MOV R3,#03H ;綠燈閃3次FLASH1: clr ea MOV A,#30H MOV P1,A MOV R2,#03H LCALL DEL MOV A,#10H MOV P1,A MOV R4,#03H LCALL DEL DJNZ R3,FLASH1 MOV A,#50H ;南北紅燈,東西黃燈 MOV P1,

16、A MOV R2,#10 ;延時(shí)1毫秒 LCALL DEL setb ea ljmp STA INT00: PUSH PSW ;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) PUSH 2 PUSH ACC MOV A,#90H ;南北,東西都亮紅燈 MOV P1,A MOV R2,#100 ;延時(shí)1毫秒 acall DELAY acall DELAY acall DELAY acall DELAY POP ACC ;恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) MOV P1,A POP 2 POP PSW RETILOOP: PUSH DPL PUSH DPH MOV DPTR,#TAB；查表要顯示的數(shù)據(jù) MOVC A,A+DPTR MOV B,A MOV DPT

17、R,#8002H；位選 MOV A,R2 MOVX DPTR,A MOV DPTR,#8004H；段選 MOV A,B MOVX DPTR,A；顯示數(shù)據(jù) POP DPH POP DPL RETSTA1: ；定時(shí)100ms，中斷10次相當(dāng)與1S mov tl0,#0b0h mov th0,#3ch inc r6 cjne r6,#0ah,OUTS mov r6,#0STA2: MOV A,TEMP MOV B,#10 DIV AB MOV 40H,A MOV 50H,B LCALL DELAY LCALL SHI LCALL DELAY LCALL GEW DEC TEMP inc r7OUTS: clr tf0 RETISHI: MOV R2,45H ;顯示十位子程序 MOV A,40H LCALL LOOP RETGEW: ；顯示個(gè)位子程序 MOV A,R2 RR A MOV R2,A MOV A,50H LCALL LOOP RETDEL