單片機交通燈設計報告

1、單片機交通燈設計報告單片機交通燈設計報告交通燈控制器班級：.*班姓名：*摘要：本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機來設計交通燈控制器，實現(xiàn) 了各方向車輛、行人輪流通行的功能，此外還設置人性化倒 計時顯示。同時還具有南北、東西方向強制通行功能。各方向紅綠等由 P1 口控制，倒計時顯示數(shù)碼管由 P2 口控 制，強通靠中斷來實現(xiàn)。系統(tǒng)中用到74LS245用來驅(qū)動LED燈和數(shù)碼管顯示。本系統(tǒng)實用性強、操作簡單、擴展功能強、便于維護。關鍵詞：單片機、交通燈、晶振、數(shù)碼管 一引言近年來隨著科技 的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷地走向深入，同時帶動 傳統(tǒng)控制檢測日新月異更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)

2、中，單片機往往是作為一個核心部件來使用， 針對具體應用對象的特點，配以 其它器件來加以完善.伴隨人口車輛的日益增長， 那么十字路 口車輛穿梭，行人熙攘，如何才能使交通井然有序呢？靠的 就是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。信號燈的由現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、 提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右 轉(zhuǎn)彎，除非另一種標志禁止莫一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓正在路口內(nèi)直行的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車 線后停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車 輛已十分接近停車線而

3、不能安全停車時可以進入交叉路口。本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機來設計交通燈控制器，實 現(xiàn)了各方向車輛、行人輪流通行的功能，此外還設置人性化 倒計時顯示。同時還具有南北、東西方向強制通行功能。二 總體設計方案 2.1設計思路 2.1.1紅綠燈端口個數(shù) 十字路口共四個方向，其中東西方向與南北方向各自燈亮滅 是一致的。所以，采用六位信號控制各方向紅、黃、綠燈即可。1.1.2 通行時間設計紅綠燈顯示時間：以南北向為例，南北方向綠燈，東西方向紅燈，倒計時25s,到5s時，綠燈開始閃爍，閃爍時間2s。倒計時到3s時，南北向綠燈滅，紅燈亮。倒計時結(jié)束后，南北方向紅燈，東西方向綠燈，倒計時從新開始，如此循環(huán)

4、運行。1.1.3 數(shù)碼管顯示設計為使倒計時顯示代碼更簡潔直觀，倒計時顯示采用靜態(tài)顯示，直接由 I/O接口輸由給對應 數(shù)碼管。2.2 方案確立 紅綠燈、數(shù)碼管輸由采用并口輸由，在需 要延時時CPU進行空操作延時。各方向紅綠燈的亮滅用傳送指令給相應端口賦值。數(shù)碼管顯示程序，采用每調(diào)用一秒延時程序，為數(shù)碼管對 應端口賦一次值的算法。南北向、東西向強通各使用一個中斷，當其中一個中斷響 應后，CPU執(zhí)行對應的中斷程序，使紅綠燈、數(shù)碼管按程序 點亮，然后CPU進行死循環(huán)。當需要結(jié)束強通時，只需按下復位鍵，單片機即可從新工 作。采用P1 口低六位來控制東西方向和南北方向的紅、黃、 綠燈。P2 口低四位和高四

5、位分別輸由倒計時的十位和個位BCD碼，經(jīng)過譯碼器輸由到數(shù)碼管。東西、南北方向強通靠中斷來實現(xiàn)。2.3 設計方框圖 2.3.1電路方框圖 單片 機復位 電路 時鐘 電路 強通 電路 倒計時驅(qū)動電路 紅綠燈驅(qū)動電路倒計時顯示電路紅綠燈顯示電路圖1電路設計方框圖電 路方框圖有單片機、復位電路、時鐘電路、強通電路、倒計 時驅(qū)動電路、倒計時顯示電路、紅綠燈驅(qū)動電路、紅綠燈顯 示電路構(gòu)成，其各部分的主控與被控關系如電路中箭頭所 示。2.3.2程序方框圖 圖2程序方框圖 單片機上電后，從 0000H開始執(zhí)行，程序直接跳往主程序。在主程序中，首先對單片機進行初始化，初始化包括開啟 中斷服務，并打開中斷 0、中

6、斷1,以便按下強通按鈕后可 以跳轉(zhuǎn)到中斷程序（中斷程序在后面做詳細介紹）。然后執(zhí)行程序主體，先為 P1 口賦值，使南北方向綠燈， 東西方向紅燈亮，再調(diào)用延時 1子程序。延時1子程序采用循環(huán)與查表指令每隔一秒為P2 口賦值一次，從而顯示由從 25遞減的倒計時。當?shù)褂嫊r為5時，返回主程序并調(diào)用南北綠燈閃爍子程序， 在本子程序中，先調(diào)用一次一秒鐘的閃爍子程序，再 P2 口 賦值使倒計時顯示 04,然后再調(diào)用一次一秒中的閃爍子程 序，然后返回主程序。接著向P1 口賦值，使南北方向黃燈，東西方向紅燈亮， 再調(diào)用延時2子程序，每隔一秒為 P2 口賦值一次，以便顯 示除由3到1的倒計時顯示。南北方向通行結(jié)束

7、，為 P1 口賦值，使南北方向紅燈，東 西方向綠燈，再調(diào)用延時 1子程序。當?shù)褂嫊r為5使，返回主程序并調(diào)用東西綠燈閃爍子程序，返回主程序后，向 P1 口賦值，使南北方向紅燈，東西方向 黃燈，再調(diào)用延時2子程序。此時，程序主體執(zhí)行一遍，南北各通行25s,由跳轉(zhuǎn)指令使程序跳往程序主體開始地址，循環(huán)執(zhí)行程序主體。三 設計原理分析 3.1復位電路和震蕩電路的設計圖3復位電路和震蕩電路 復位電路采用按鍵電平復位式復位電 路。如復位電路所示，單片機正在工作時，當按下 RESET鍵 時，RST端相當于接高電平，從而單片機即可復位。震蕩電路使用一個 12M晶振和兩個30PF電容，配合片 內(nèi)振蕩器產(chǎn)生12MHZ

8、片內(nèi)時鐘信號，供單片機正常工作使 用。3.2 紅綠燈顯示電路的設計 如圖4所示，紅綠燈顯示電 路使用P1 口低六位，通過一片 74LS245驅(qū)動芯片進行功率 放大，然后送給對應紅綠燈，使其按照程序熄滅。741s245的AB/BA端接高電平，表示數(shù)據(jù)由A端向B端輸 送。發(fā)光管的公共端進過一分壓二極管接到VCC ,因此為低電平有效。在設計方案中提到，南向和北向，東向和西向的紅綠燈顯 示一致，所以南向和北向，東向和西向的紅綠燈應接到相同的I/O 口，在本電路中，南向和北向，東向和西向的紅綠燈 相串聯(lián)接如P1 口。其中，P1.0、P1.1、P1.2輸由控制南北向紅燈、綠燈、黃 燈；P1.3、P1.4、

9、P1.5輸由控制東西向紅燈、綠燈、黃燈。圖4紅綠燈顯示電路 在程序中，若想南北綠燈，東西紅 燈，只需 MOV P1,#35H即可，其中 35H對應的二進制為 00110101 (b),最高兩位無效，1、0均可，這里最高兩位為 0。在低六位中，1對應的發(fā)光管熄滅，0對應的發(fā)光管點亮。同理，其他燈的亮滅只需為P2 口賦相對應的十六進制值即可。3.3 倒計時數(shù)碼顯示電路的設計圖6倒計時數(shù)碼顯示電路 數(shù)碼管顯示電路由 P2 口控制，其中高四位輸由十位 BCD 碼，低四位輸由個位 BCD碼，然后輸由至 74ls47芯片對應 的BCD碼輸入端口。經(jīng)741s47譯碼后的ag7位數(shù)碼顯示信號直接輸入到數(shù)碼 管

10、ag各對應端口。在此電路中，只需向 P2 口寫入所要顯示的 BCD碼即可， 不需對P2 口所需顯示碼進行復雜的計算。為使741s47芯片能正常工作，其各使能端均接高電平。由于P2 口高四位對應十位數(shù)碼管譯碼器的BCD碼端，低四位對應個位數(shù)碼管譯碼器的BCD碼端。所以，當?shù)褂嫊r顯示25時，只需執(zhí)行MOV P2,#25H即可顯示其他數(shù)值與次一致，只需將對應的值賦給P2 口即可。編程中，將數(shù)碼管倒計時對應的P2 口的編碼值定義成表格，在執(zhí)行倒計時顯示時，可以用循環(huán)指令配合查表指令顯 示由倒計時的數(shù)值，提高程序的執(zhí)行效率，使程序更簡潔， 占用空間更小。3.4 強通電路的設計 圖7強通電路 如圖所示，I

11、NT0 （南 北強通），INT1（東西強通）分別接一開關按鈕到地， 當按下其 總莫一開關時，向 CPU發(fā)生中斷請求，CPU轉(zhuǎn)而執(zhí)行相對 應的中斷程序，從而實現(xiàn)強制通行。在強通結(jié)束后，只需按下 RESET鍵即可復位，單片機重 新正常工作。四 結(jié)束語 通過此次實習，我更加了解到自己對專業(yè)知 識的不足，在課堂上我只能學習到理論知識，但實際動手能 力卻很差。在硬件設計中還是沒有很大困難的。最困難的就是編寫程序，加上對匯編程序的生疏，根本就 不知道從何入手，還好有同學的幫助。對于所編寫的程序，自己感覺從理論上是可以的，但一應 用到硬件上就不行了，通過這次實習，使我的理論知識上升到 了一個實踐的過程。同時

12、在實踐中也加深了我們對理論知識的理解?，F(xiàn)在我們已經(jīng)是大四了，馬上就要踏入社會，這些實踐 性的東西對我們來說是至關重要的，它讓我們脫離了書生的 稚氣，增加了對實際應用有了更深入的了解。通過這三周的學習，我感覺有很大的收獲：首先，通過學習使自己對課本上的知識可以應用于實際，使 的理論與實際相結(jié)合，加深自己對課本知識的更好理解，同 時實習也段練了我個人的動手能力，能夠充分利用圖書館去 查閱資料，能夠很好的利用進行搜索有用的資料，增加了許 多課本以外的知識。能對protel 99SE和proteus進行比較熟練的操作，能達到 學以致用。總之，雖然實習的時間很短，但對我來說，收獲是很大 的。我會更加珍惜

13、我的學習，并且用實習的心得時時激勵自 己。在這次設計中我得到了同學很多的幫助，我非常感謝他 們，而且在設計過程中得到了老師們的幫助，衷心感謝老師 給我們提供了這次難得的實踐機會！參考文獻 【1】肖玲妮.印刷電路板設計教程.M.北京:清華大學生版社,2003 2 李朝青.單片機原理及接口技術.M.北京：北京航空航天大學 由版社,2008 3余小平等.電子系統(tǒng)設計.M.北京:北京航 空航天大學生版社，2007【4】邱關源.電路.M.北京:高等教 育生版社,2006 51葉祥、楊帆、單片機系統(tǒng)開發(fā)實例京：冶金工業(yè)由版社，2006附錄一：程 序清單 ORG 0000H LJMP ZHU ;跳往 主程序

14、 ORG 0003H;南北強通子程序 MOV P1,#35H ;南北綠燈，東西紅 燈 MOV P2,#88H;強通時，倒計時顯示88 AJMP $ RETIORG 0013H ;東西強通子程序 MOV P1,#2EH ;南北紅燈， 東西綠燈 MOV P2,#88H;強通時，倒計時顯示 88 AJMP $ RETI ORG 0030H ;數(shù)碼管顯示倒計時對應代碼從0030開始存放 DB 25H,24H,23H,22H,21H,20H,19H,18H,17H,16H DB 15H,14H,13H,12H,11H,10H,09H,08H,07H,06H; * 主程序開始 * ORG 0100H ZH

15、U: MOV DPTR,#0030H;給 DPTR賦值，為倒計時查表做準備 SETB EA SETB EX0 SETB EX1 ;開啟兩個中斷 LOOP: MOV P1,#35H;南北綠燈，東 西紅燈 LCALL Y1 ;延時 25s,同時數(shù)碼管顯示子程序 LCALL NBSS;調(diào)用綠燈閃爍子程序MOV P1,#33H;南北黃燈，東西紅燈 LCALL Y2 ;延時3秒，同時數(shù)碼管顯示子 程序 MOV P1,#2EH; 一下 5 行同理 LCALL Y1 LCALL DXSS MOV P1,#1EH LCALL Y2 LJMP LOOP ;主程序結(jié)束， 循環(huán)執(zhí)行；*延時25s,同時數(shù)碼管顯示子程

16、序 * Y1: MOV R5,#14H ;綠燈時，延時到5s,知道該閃爍前結(jié)束的子 程序MOV A,#00H ;以下8行，采用循環(huán)指令，每隔一秒為MOV A,R4 LCALL PL INC A DJNZ R5,K1 RET ;返回主程序 （調(diào)用執(zhí)行綠燈閃爍子程序）；*延時3秒，同時數(shù)碼管顯示子程序 * Y2: MOV P2,#03H LCALL PL MOV P2,#02H LCALL PL MOV P2,#01H LCALL PL RET ; * 南北方向綠 燈閃爍子程序，共向下12行（不包括調(diào)用的 BM三分之一秒延時）* NBSS: MOV P2,#05H LCALL SS1 MOV P2

17、,#04H;閃爍一秒后，數(shù)碼管顯示04 LCALL SS1 RET SS1: MOV R1,#03H ;每秒中閃爍 3 次 S1: MOV P1,#37H LCALL BM MOV P1,#35H LCALL BM DJNZ R1,S1 RET ; * 東西 方向綠燈閃爍子程序，與南北方向原理相同* DXSS: MOVP2,#05H LCALL SS2 MOV P2,#04H LCALL SS2 RET SS2: MOV R1,#03H S2: MOV P1,#3EH LCALL BM MOV P1,#2EH LCALL BM DJNZ R1,S2 RET ; * 一秒鐘延時子程序 * PL:

18、 MOV R1,#64H DS1: MOV R2,#10H DS2: MOV R3,#0FFH DS3: DJNZ R3,DS3 DJNZ R2,DS2 DJNZ R1,DS1 RET ; * 三分之一秒延時子程序 * BM: MOV R1,#1EH DS1: MOV R2,#10H DS2: MOV R3,#0FFH DS3: DJNZ R3,DS3 DJNZ R2,DS2 DJNZ R1,DS1 RET END 附錄二： 總電路圖9MOV A,R4 LCALL PL INC A DJNZ R5,K1 RET ;返回主程序（調(diào)用執(zhí)行綠燈閃爍子程序）；*延時3秒，同時數(shù)碼管顯示子程序 * Y2: MOV P2,#03H LCALL PL MOV P2,#02H LCALL PL MOV P2,#01H LCALL P