單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)--基于AT89C51單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)評語：考勤10守紀(jì)10過程40設(shè)計(jì)報(bào)告30辯論10總成績100專 業(yè)：電氣工程及其自動化班 級： 電氣1002班 姓 名： 張 軍 學(xué) 號： 202109111 指導(dǎo)教師： 張廷榮 蘭州交通大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院2021 年 3 月 15 日基于AT89C51單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)摘要:交通燈控制的方式很多，本系統(tǒng)采用MCS-51系列單片機(jī)AT8951為中心器件來設(shè)計(jì)交通控制器，實(shí)現(xiàn)了通過8051芯片設(shè)置紅，綠，黃燈點(diǎn)亮?xí)r間的功能；倒計(jì)時剩4秒黃燈閃爍警示。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短，可靠性高，實(shí)用性強(qiáng)，操作簡單，維護(hù)方便，擴(kuò)展功能強(qiáng)，設(shè)計(jì)過程及程序通俗易懂。ABSTRACT:Tr

2、affic lights to control the way a lot of the MCS-51 series microcontroller AT8951-centric devices to design traffic controller, the 8051 set of red, green, yellow kindle a function of time; countdown 4 seconds left flashing yellow light alerts. The system design cycle is short, high reliability, pra

3、cticality, simple operation, easy maintenance, extended functionality, design process and procedures easy to understand.1 引言十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊靠的是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。交通燈必須穩(wěn)定有規(guī) 律的連續(xù)運(yùn)作，不能出現(xiàn)突然停機(jī)或是無規(guī)律的運(yùn)作。用51單片機(jī)設(shè)計(jì)的交通燈可以穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)作而不出現(xiàn)突發(fā)情況，保證了交通控制系統(tǒng)的正常運(yùn)作。2 設(shè)計(jì)方案及原理采用AT89C51單片機(jī)作為核心控制器，其片內(nèi)程序存儲器4K、數(shù)據(jù)存儲器256B，不需擴(kuò)展

4、存儲器。 用8155芯片擴(kuò)展I/O接口，使得編程容易，系統(tǒng)的控制更簡單可靠。整體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。圖1原理框圖系統(tǒng)開始運(yùn)行先南北段通行、東西段禁止30秒，然后東西段通行、南北段禁止30秒，依此循環(huán)。開機(jī)后數(shù)碼管顯示“30。此時南北段通行綠燈、東西段禁止紅燈，同時數(shù)碼管從30秒開始倒計(jì)時，至最后5秒南北段黃燈開始閃爍；計(jì)時結(jié)束，東西段通行，南北段禁止，如此循環(huán)。3 硬件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)整體電路設(shè)計(jì)如圖2所示。圖2控制系統(tǒng)電路圖 采用8155芯片作為I/O口的擴(kuò)展，其口地址為COM(0X7FF8)，PA(0X7FF9),PB(0X7FFA),PC(0X7FFB), 其接口電路如圖3所示。 圖3 采用

5、8155芯片作為接口電路圖由于AT89C51內(nèi)部沒有時鐘發(fā)生器，需外接晶振。外部時鐘與復(fù)位電路如圖4所示。圖4 時鐘與復(fù)位電路十字路口交通信號燈和時間顯示的電路圖如圖5所示。圖5 十字路口交通信號燈和時間顯示的電路圖信號燈與51單片機(jī)接線關(guān)系如表1所示。表1信號燈接線說明單片機(jī)接口P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5信號燈編號dxreddxyellowdxgreennbrednbyellownbgreen4 軟件設(shè)計(jì) 采用C語言編程實(shí)現(xiàn)，具體的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖6所示，其中Direction 為初始條件，Count為計(jì)時時間。圖6 程序設(shè)計(jì)流程圖程序代碼見附錄B。5 系統(tǒng)仿真與

6、調(diào)試通過proteus和keil c的聯(lián)調(diào)仿真驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的目的，下面為不同狀態(tài)下的實(shí)時仿真顯示圖形。當(dāng)南北方向允許機(jī)動車輛通行，東西方向禁止機(jī)動車輛通行時的仿真顯示圖形如附錄A圖1所示。當(dāng)南北方向允許通行由30秒倒計(jì)時到5秒時，南北方向黃燈亮，綠燈閃爍，這樣可以使已經(jīng)進(jìn)入十字路口的機(jī)動車輛繼續(xù)由南北方向通行。實(shí)時仿真圖如附錄A圖2所示。當(dāng)30秒倒計(jì)時結(jié)束時進(jìn)入下一個30秒倒計(jì)時，即當(dāng)南北方向禁止機(jī)動車輛通行，東西方向允許機(jī)動車輛通行時的仿真顯示圖形如附錄A圖3所示。當(dāng)東西方向允許通行由30秒倒計(jì)時到5秒時，東西方向黃燈亮，綠燈閃爍，這樣可以使已經(jīng)進(jìn)入十字路口的機(jī)動車輛繼續(xù)由東西方向通行。實(shí)時

7、仿真圖如附錄A圖4所示。6 總結(jié)本設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)對十字路口人車通行的指示，提高通行質(zhì)量，主要適用于通流量較小的十字路口，適合普通通行方式的十字路口。對于一些復(fù)雜的通流量大的十字路口效果就差了，它對于轉(zhuǎn)彎沒有指示，需要改良的是，在各個方向加上一個指示轉(zhuǎn)彎的指示燈。再通過程序?qū)崿F(xiàn)對定時的改變，便可使此交通燈系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全方位的指示。由于時間有限，在此就不做此項(xiàng)擴(kuò)展。參考文獻(xiàn)1 王思明,李華.單片機(jī)原理及應(yīng)用.蘭州:蘭州大學(xué)出版社M,20012 杜樹春.基于Proteus和KeilC51的單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真.北京:電子工業(yè)出版社M,2021附錄A 系統(tǒng)仿真圖1 南北方向允許通行，東西方向禁止通行的仿真圖 圖

8、2 南北方向允許通行進(jìn)入5秒倒計(jì)時的實(shí)時仿真圖圖3南北方向禁止通行，東西方向允許通行的仿真圖圖4 東西方向允許通行進(jìn)入5秒倒計(jì)時的實(shí)時仿真圖附錄B 軟件設(shè)計(jì)源程序/*89c51、8155交通燈設(shè)計(jì)*/#include#include/*定義系統(tǒng)變量*/#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define COM XBYTE0X7FF8 /8155的命令口#define PA XBYTE0X7FF9 /8155的PA#define PB XBYTE0X7FFA /8155的PB#define PC XBYTE0X7FFB /815

9、5的PCsbit dxred = P1 0;sbit dxyellow = P1 1;sbit dxgreen = P1 2;sbit nbred = P1 3;sbit nbyellow = P1 4;sbit nbgreen = P1 5;uchar code du_code = 0 x3F, 0 x06, 0 x5B, 0 x4F, 0 x66, 0 x6D, 0 x7D, 0 x07, 0 x7F, 0 x6F; /8段共陰極數(shù)碼管顯示碼值uchar dis_buf = 0 x3F, 0 x06; /xxuchar code bit_code = 0 xfe, 0 xfd; /數(shù)碼管顯

10、示的位值bit direction = 0, hl = 0;uchar num = 0, den = 0, count = 0, count1 = 0;/*初始化程序*/void initial() TMOD = 0 x11; /定義定時器的工作方式 TH0 = (65536 - 50000) / 256; TL0 = (65536 - 50000) % 256; /給T0裝初值 TH1 = (65536 - 100) / 256; TL1 = (65536 - 100) % 256; /給T1裝初值 ET0 = 1; /開T0的中斷 ET1 = 1; /開T1的中斷 EA = 1; /開總中

11、斷 TR0 = 1; /關(guān)閉T0 TR1 = 1; /開T0 COM = 0 x03; /定義8155的工作方式，PA和PB為輸出/*主程序*/void main() uchar display=0; initial(); while(1) display=30-count; dis_buf0 = du_code(display)/10; dis_buf1 = du_code(display)%10; if(direction = 1) dxred = 0; nbred = 1; if(count = 25) dxgreen = 1; nbgreen = 0; dxyellow = 0; nb

12、yellow = 0; else if(count = 28) nbgreen = 0; dxyellow = 1; nbyellow = 0; if(hl = 1) dxgreen = 1; else dxgreen = 0; else if(count = 30) dxyellow = 1; nbyellow = 0; dxgreen = 0; nbgreen = 0; else nbred = 0; dxred = 1; if(count = 25) nbgreen = 1; dxgreen = 0; nbyellow = 0; dxyellow = 0; else if(count = 28) dxgreen = 0; nbyellow = 1; dxyellow = 0; if(hl = 1) nbgreen = 1; else nbgreen = 0; else if(count = 31) direction = direction; /東