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文檔簡介
1、微機控制課程設(shè)計報告 課程名稱 基于C語言單片機交通燈 學生姓名 張 萬 雙 學號 51102022004 專業(yè)班級 電子信息科學與技術(shù)2班 指導老師 2013年12月5日 目錄 一.前言.3 二.功能概述 .3 三.設(shè)計思路4 四.硬件介紹4 五.軟件程序設(shè)計.9 六.電路圖及仿真實現(xiàn).12七.總結(jié).14 八.源程序.15九.參考文獻.18 一.前言近年來隨著科技的飛速發(fā)展,單片機的應用正在不斷深入,同時帶動傳統(tǒng)控 制檢測技術(shù)日益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中,單片機往往 作為一個核心部件來使用,僅單片機方面知識是不夠的,還應根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu) 軟硬件結(jié)合,加以完善。 十字路口車
2、輛穿梭,行人熙攘,車行車道,人行人道,有條不紊。那么靠什 么來實現(xiàn)這井然秩序呢?靠的就是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。交通信號燈控制 方式很多,在學習了單片機的有關(guān)知識之后,運用相關(guān)知識來設(shè)計完成交通信號燈。二功能概述 2.1 設(shè)計任務:交通燈的硬件和軟件設(shè)計 2.2 設(shè)計目的 1.進一步熟悉和掌握單片機的結(jié)構(gòu)和工作原理。 2.掌握單片機的接口技術(shù)及相關(guān)外圍芯片的外特性,控制方法。 3.通過課程設(shè)計,掌握以單片機為核心的電路設(shè)計的基本方法和技術(shù),了解 有關(guān)電路參數(shù)的計算方法。 4.通過實際程序設(shè)計和調(diào)試,逐步掌握模塊化程序設(shè)計方法和調(diào)試技術(shù)。 5.通過完成一個包括電路設(shè)計和程序開發(fā)的完整過程,為我
3、們今后從事相應 工作打下基礎(chǔ)。 三設(shè)計思路 交通燈的變化規(guī)律 按照常規(guī)我們假設(shè)一個十字路口為東西南北走向。初始狀態(tài)為狀態(tài) 1,南北 方向綠燈通車,東西方向紅燈。經(jīng)過過一段時間(25S)轉(zhuǎn)換狀態(tài) 2,南北方向 綠燈閃幾次轉(zhuǎn)亮黃燈,延時 5S,東西方向仍然紅燈。再轉(zhuǎn)換到狀態(tài) 3,東西方向 綠燈通車,南北方向紅燈。過一段時間(25S)轉(zhuǎn)換到狀態(tài) 4,東西方向綠燈閃 幾次轉(zhuǎn)亮黃等,延時 5S,南北方向仍然紅燈。最后循環(huán)至南北綠燈,東西紅燈。在這些狀態(tài)下,有時鐘倒數(shù)計時。四硬件介紹 基礎(chǔ)知識 交通燈控制器實例主要使用了 89C51 單片機的定時器計數(shù)器,基礎(chǔ)知識主 要包括交通燈的變化規(guī)律、定時器計數(shù)器的
4、概念、定時器計數(shù)器的相關(guān)寄存 器、定時器計數(shù)器的 4 種工作方式、以及定時器計數(shù)器的變成。 4.1 定時器/計數(shù)器 定時器計數(shù)器是單片機中最常用、最重要的功能模塊之一,本節(jié)通過交通燈控 制器實例來演示定時器的使用,并復習如何使用散轉(zhuǎn)程序。 首先介紹交通燈以及定時器計數(shù)器的基礎(chǔ)知識,接著介紹本實例的硬件電路構(gòu) 成,然后逐步分析定時器的變成以及程序的全貌,最后總結(jié)一下本實例的技巧與 注意點。4.2 定時器計數(shù)器的概念 89C51 單片機內(nèi)有兩個可編程的定時器計數(shù)器 T0、T1。 當定時器計數(shù)器用作“定時器”時,每經(jīng)過 1 個機器周期(12 個時鐘周期), 計數(shù)器加 1。 當定時器計數(shù)器用作“計數(shù)器
5、”時,計數(shù)器在對應的外部輸入管腳(T0 為 P3.4 引腳,T1 為 P3.5 引腳)上每發(fā)生一次 1 到 0 的跳變時加 1。使用“計數(shù)器”功 能時,外部輸入每個機器周期被采樣一次。當某一周期管腳狀態(tài)采樣為高電平而 下一周期采樣為低電平時,計數(shù)器加 1。由于檢測下降沿跳變需要兩個機器周期(24個時鐘周期)的時間,所以技術(shù)頻率最大值只能為時鐘周期的 124。計數(shù)器對外部輸入信號的占空比并無限制,但為了保證給定的電平信號在其改變之前 至少被采樣一次,外部輸入信號必須至少保持一個完整的機器周期。4.3 定時器計數(shù)器的相關(guān)寄存器 與定時器計數(shù)器相關(guān)的寄存器有定時器計數(shù)器工作方式寄存器(TMOD)、定
6、 時器計數(shù)器控制寄存器(TCON)。TCON 已經(jīng)在 2.5 節(jié)受控輸出實例中介紹過, 因此,在本例中主要介紹 TMOD 寄存器。 定時器計數(shù)器工作方式寄存器(TMOD),字節(jié)地址 89H,不可進行位尋址。定時器計數(shù)器工作方式寄存器(TMOD)的 8 位分為兩組,高 4 位控制 T1,低 4 位控制 T0。TMOD 每一位的功能如下: GATE:門控位。 GATE0,僅由運行控制位 TRX(X0,1)1 來啟動定時器計數(shù)器運行; GATE1,由運行控制位 TRX(X0,1)1 和外部中斷引腳上的高電平共同來 啟動定時器計數(shù)器運行。 CT:定時器模式和計數(shù)器模式選擇位。 CT0,為定時器模式;
7、CT1,為計數(shù)器模式。 M1、M0:工作方式選擇位。M1、M0 的 4 中編碼對應 4 種工作方式,對應關(guān)系見 表 210。 4.5 定時器計數(shù)器的 4 種工作方式 定時器計數(shù)器的 4 種工作方式下的邏輯結(jié)構(gòu)如表所示。M1M2工作方式00方式 0,為 13 位定時器/計數(shù)器 01方式 1,為 16 位定時器/計數(shù)器 1 0方式 2,為初值自動重裝的 8 位定時器/計數(shù)器 1 1方式 3,僅 T0 有效,將 T0 分為兩個 8 位定時器/計數(shù)器(1)方式 0。 定時器計數(shù)器的工作方式 0 稱為 13 位定時器計數(shù)器的。它由 TLX 的低 5 位 和 TLX 的 8 位構(gòu)成 13 位的計數(shù)器,此時
8、 TLX 的高 3 位未使用。改工作方式是為 了和 48 系列單片機兼容而設(shè)計的一種工作方式,一般情況不使用方式 0 進行定 時計數(shù)。方式 0 的控制方式與方式 1 完全相同,下面重點介紹方式 1 的控制方式。 (2)方式 1 定時器計數(shù)器的工作方式 1 稱為 16 位定時器計數(shù)器。它由 TLX 和 THX 構(gòu)成, TLX 計數(shù)溢出向 THX 進位,THX 計數(shù)溢出置位 TCON 中溢出標志位 TFX。 GATE 位的狀態(tài)定時器計數(shù)器運行控制取決于 TRX 一個條件還是 TRX 和 INTX 引 腳這兩個條件。當 GATE=0 時,則只要 TRX 被置為 1,定時器計數(shù)器即被允許 計數(shù)(定時器
9、計數(shù)器的計數(shù)控制僅由 TRX 的狀態(tài)確定,TRX=1 計數(shù),TRX=0 停 止計數(shù))。當 GATE=1 時,定時器計數(shù)器是否計數(shù)由 INTX 輸入的電平和 TRX 的 狀態(tài)共同確定:當 TRX=1,且 INTX=1 時,才允許定時器計數(shù)器計數(shù)(定時器 計數(shù)器的計數(shù)控制由 TRX 和 INTX 兩個條件控制)。 (3)方式 2 定時器計數(shù)器的工作方式 0 和方式 1 再計數(shù)溢出后,計數(shù)器的值為 0,需要通 過程序重新裝入計數(shù)初值。 定時器計數(shù)器的工作方式 1 稱為初值自動重裝的 8 位定時器計數(shù)器。在該工 作方式下,TLX 作為計數(shù)器,當 TLX 計數(shù)溢出時,在置 1 溢出標志 TFX 的同時,
10、 還自動的將 THX 中的常數(shù)送至 TLX,使 TLX 從該常數(shù)開始重新計數(shù)。這種工作方 式可以省去用戶軟件中重裝常數(shù)的程序,簡化定時常數(shù)的計算方法(確定計數(shù)初 值),可以相當精確地確定定時時間。 (4)方式 3 工作方式 3 僅對定時器計數(shù)器 0 有效,在該工作方式之下,定時器計數(shù)器的 0 被拆成 2 個獨立的定時器計數(shù)器:TL0、TF1。TL0 使用 T0 的狀態(tài)控制 CT、 GATE、TR0、INT0,而 TH0 被固定位一個 8 位定時器(不能作外部計數(shù)方式),并 使用定時器計數(shù)器 1 的狀態(tài)控制位 TR1、和 TF1,同時占用定時器 T1 的中斷源。 此時,定時器計數(shù)器 1 可設(shè)定為
11、方式 0、方式 1 和方式 2,作為串行口的波特率發(fā)生器。 4.5 定時器計數(shù)器的編程 (1)初始化 定時器計數(shù)器的初始化編程包括以下幾個部分。 根據(jù)要求給定時器計數(shù)器方式寄存器(TMOD)送一個方式控制字,以設(shè)定定時 器計數(shù)器的工作方式。 根據(jù)需要給 TH 和 TL 寄存器送初值,以確定需要的定時時間或計數(shù)的初值。根據(jù)需要給中斷允許寄存器(IE)送中斷控制字,以開放相應的中斷和設(shè)定中斷 優(yōu)先級。 給 TCON 寄存器送命令字以啟動或禁止定時計數(shù)器的運行。 (2)定時器計數(shù)器初值的計算。 計數(shù)器初值: 設(shè)計算器的模值位 M,所需的計數(shù)值為 C,計數(shù)初值設(shè)定為 TC,則 TC=M-C (M 等于
12、 2 的 13 次方,16 次方,8 次方)。 定時器初值: 設(shè)定時器的模值為 M,需要的定時時間為 T,定時器的初值設(shè)定為 TC,則 TC=M-T/t (M 等于 2 的 13 次方,16 次方,8 次方)。五軟件程序設(shè)計 交通燈控制器實例使用了 89C51 單片機的定時器/計數(shù)器,首先分定時器初 始化,定時器中斷服務程序兩個部分介紹定時器計數(shù)器的軟件編程,其次在畫出 程序流程圖的基礎(chǔ)上編寫軟件程序,并給出完整的交通燈控制器程序?qū)嵗?5.1 定時器初始化 為了使定時器時間準確,避免因為定時器重裝而引起的累計誤差,應將定時 器設(shè)置為初值自動裝置的 8 位定時器/計數(shù)器,即定時器工作在工作方式
13、 2.在 12MHz 晶振條件下,8 位定時器的最長定時時間是 0.256ms,為了方便計算取定 時時間為 0.25ms,所以,定時 0.5s 需要定時器中斷 2000 次。 下 面 計 算 定 時 器 的 初 值 。 定 時 器 初 值 TC=M-T/t=256-250/1=6 , 因 此 TH0=06H,TL0=06H. 定時器初始化程序如下,定時器 T0 設(shè)定為工作方式 2,初始值為 06H,自動 重裝入值為 06H。 T0 -INIT;MOV TMOD,#00000010B ; 定時器 T0 工作方式 2MOV TL0,#06H; 設(shè)定時器 T0 的初始值MOV TH0,#06H; 設(shè)
14、定時器 T0 的自動重裝值MOV TCON,#00010000B ; 定時器 T0 的使能 SETB EA;中斷允許總控制位使能 SETB ET0;T0 中斷使能 RET 5.2 定時器中斷服務程序 T0-INIT; DJNZTIME-COUNT0,T0-INT-EXIT MOVTIME-COUNT0,#250 DJNZTIME-COUNT1, T0-INT-EXIT MOVTIME-COUNT1,#8 SETBSECOND-FLAG; T0-INT-EXIT; RETI 每 0.25ms 定時器中斷發(fā)生,程序跳轉(zhuǎn)到中斷服務程序 T0-INT 開始執(zhí)行。中 斷服務程序每次將定時器中斷計數(shù)變量減
15、 1,但定時器中斷計數(shù)變量為 0 時,0.5s 定時時間到,將位變量 SECOND-FLAG 置為 1.定時器中斷服務程序通過 RETI 指令 返回,程序?qū)⑻D(zhuǎn)到進入中斷前的斷點繼續(xù)執(zhí)行。 5.3 程序流程圖 程序較為簡單,可以直接進行程序的編寫,但本實例的程序流程比較復雜, 在編寫程序前,應當先畫出程序流程圖。程序流程圖是描述程序運行流程的一種 圖表。它不僅描繪程序從頭到尾的運行順序,也描述程序運行過程中的所有可能 發(fā)生的狀況。 六電路圖及仿真設(shè)計 6.1 設(shè)計完成原理圖如下 在電路連接完成后,將寫好的程序放入單片機,運行。 6.2 在初始狀態(tài)南北綠燈,東西紅燈,持續(xù)時間為 25s 6.3
16、南北跳轉(zhuǎn)到黃燈 5s,東西仍為紅燈在南北轉(zhuǎn)換為紅燈的同時,東西燈轉(zhuǎn)換到綠燈持續(xù) 25s;東西轉(zhuǎn)換為黃燈持續(xù)5s,南北紅燈不變;如此循環(huán),從而實現(xiàn)交通燈的作用。 七總結(jié) 回顧起此次單片機課程設(shè)計,我仍感慨頗多,學到了很多的東西。同時不僅 鞏固了以前所學過的知識,而且還學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。在 實際設(shè)計中才發(fā)現(xiàn),書本上理論性的東西與在實際運用中的還是有一定的出入 的,所以有些問題不但要深入地理解,而且要不斷地更正以前的錯誤思維。一切 問題必須要靠自己一點一滴的解決,而在解決的過程當中你會發(fā)現(xiàn)自己在飛速的 提升。對于單片機設(shè)計,其硬件電路是比較簡單的,主要是解決程序設(shè)計中的問 題,而
17、程序設(shè)計是一個很靈活的東西,它反映了你解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能 力,它才是一個設(shè)計的靈魂所在。因此可以說單片機的設(shè)計是軟件和硬件的結(jié)合, 二者是密不可分的。 通過這次課程設(shè)計我發(fā)現(xiàn)單片機原理應用行很強,只有老師的講解不行,只 看也不中,只有自己動手去做才會發(fā)現(xiàn)自己確實有太多的不足,許多的原理,程 序看似簡單,真正去做才知道知識并沒有自己想象的那樣扎實。從而懂得了理論 與實際相結(jié)合是很重要的,只有理論知識是遠遠不夠的,只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來,從理論中得出結(jié)論,才能真正為社會服務,從而提高自己的 實際動手能力和獨立思考的能力。樹立了對自己工作能力的信心,相信會對今后 的學習工作生活
18、有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力,使我充分體會 到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。 八源程序 #include <REGX51.H>#define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar n=0,temp=0;uchar code segcode0=0x5b,0x06,0x3f,0x5b,0x06,0x3f,0x5b,0x06,0x3f;Uchar code segcode0=0x6f,0x7f,0x07,0x7d,0x6d,0x66,0x4f,0x5b,0x06,0x3f;/uchar code segcode0=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; void delay(x) while(x-); void timer0() interrupt 1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; n+; temp=temp%61; if(n=20) temp+; n=0; if(temp<25) P1=0x21; if(temp>=25)&&(temp<28) P1=0x22; if(temp>=28)&&
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