基于89C51單片機(jī)的交通燈課程方案設(shè)計(jì)書報(bào)告

1、課程設(shè)計(jì)說明書題目十字路口交通燈設(shè)計(jì)學(xué)院名稱電氣工程學(xué)院指導(dǎo)教師唐耀庚職稱教授班級(jí)自動(dòng)化091班學(xué)號(hào)20094460122學(xué)生姓名易輝2012年6月16日十字路口交通燈數(shù)字顯示系統(tǒng)摘要本設(shè)計(jì)是交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)，隨著社會(huì)的不斷的進(jìn)步，社會(huì)的不斷發(fā)展。交通也日漸復(fù)雜，交通的自動(dòng)化也不斷更新，交通的一些指揮系統(tǒng)光靠人來完成是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這就需要設(shè)計(jì)各種交通指揮自動(dòng)化系統(tǒng)來完成這些復(fù)雜的工作。從而使交通指揮系統(tǒng)更加有秩序，更加安全。至此本人設(shè)計(jì)了交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)，來指揮十字路口車輛的停通，使紅綠燈指揮系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，無人化。該交通燈控制系統(tǒng)控制的是東西和南北兩個(gè)方向上的車輛通行，此系統(tǒng)核心元件為單

2、片機(jī)AT89C51,單片機(jī)）的低電壓，高性能CM0S8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。對(duì)其編寫相關(guān)程序來控制交通信號(hào)燈和數(shù)碼管的時(shí)間顯示，并采用外部中斷來控制緊急情況。此設(shè)計(jì)的硬件電路不是很復(fù)雜，關(guān)鍵在于軟件的設(shè)計(jì)，即程序的編寫。本設(shè)計(jì)采用的程序編寫語言為現(xiàn)在流行的C語言，簡(jiǎn)單又便于閱讀。編寫程序的原則是：1.滿足設(shè)計(jì)的要求。2.盡量采用最好，最有效的算法

3、。3.編寫時(shí)應(yīng)盡量用最簡(jiǎn)潔的語言。編寫好源程序后，采用keil軟件對(duì)其進(jìn)行編譯，使其生成單片機(jī)可以識(shí)別的.hex文件，再把此文件導(dǎo)入單片機(jī)89C51中即可。關(guān)鍵詞：交通指示燈；單片機(jī)；控制目錄TOC o 1-5 h z概述3設(shè)計(jì)背景31.2設(shè)計(jì)任務(wù)3系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì)4AT89S52單片機(jī)簡(jiǎn)介4系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)4軟件設(shè)計(jì)73.1交通燈的設(shè)計(jì)程序流程圖73.2定時(shí)器0及中斷響應(yīng)8Proteus軟件仿真104.1仿真電路圖10仿真步驟10課程設(shè)計(jì)體會(huì)11參考文獻(xiàn)11附1:源程序代碼12附2:系統(tǒng)原理圖181引言隨著社會(huì)的發(fā)展，人們生活水平的改善，私家車越來越多。車流量的增加給交通帶來了極大的

4、壓力，也使得交通安全日益嚴(yán)峻。而交通燈則成為疏通車輛，緩解交通壓力，減少交通事故，維護(hù)交通安全，制定交通規(guī)則最常見和最有效的手段。十字路口是生活中常見的交通路線，而十字路口也是車流量較多，導(dǎo)致車輛堵塞教為嚴(yán)重的交通路口，因此，十字路口交通燈成了交通路線上最常見的交通設(shè)備。紅燈停綠燈行成了每個(gè)人口熟能詳?shù)慕煌ㄒ?guī)則。在很久以前，交通燈僅僅只是通過簡(jiǎn)單的時(shí)序電路控制紅綠燈的切換，這導(dǎo)致了人們對(duì)時(shí)間把握的不準(zhǔn)確，如行人和司機(jī)不能正確的把握交通燈的變換，從而出現(xiàn)不必要的交通事故。由單片機(jī)控制的十字路口交通燈具有時(shí)間倒計(jì)時(shí)顯示、綠燈閃爍警示、黃燈示意減速停車等功能，完善了交通燈功能，減少交通事故，做到了更

5、好的改善交通環(huán)境，維護(hù)人們生命和財(cái)產(chǎn)安全，為創(chuàng)造美好城市交通形象發(fā)揮了不可替代的作用。2十字路口交通燈設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)目標(biāo)十字路口交通燈設(shè)計(jì)要求通過89C51單片機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈的切換和倒計(jì)時(shí)顯示。東西（A）、南北（B）兩干道交于一個(gè)十字路口，各干道有一組紅、綠、黃三個(gè)指示燈，指揮車輛和行人安全通行。紅燈的設(shè)計(jì)時(shí)間為25秒，綠燈20秒后閃爍警示，然后綠燈滅，黃燈亮2S。要求兩干道交通燈顯示正確，時(shí)間顯示不錯(cuò)亂。2.2設(shè)計(jì)流程圖程序設(shè)計(jì)確定為交通燈后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，通過ISIS畫出電路圖，由電路圖和設(shè)計(jì)要求通過keil編寫匯編語句并調(diào)試，調(diào)試成功生成*.HEX文件，打開ISIS選擇單片

6、機(jī)將*.HEX文件添加進(jìn)源文件，然后進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試成功，則完成設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)2.3.1核心元件介紹(AT89C51)AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROMFalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。1主要特性：·。

7、與MCS-51兼容4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定128*8位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路2管腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口

8、：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)

9、部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳備選功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INTO（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4TO（記時(shí)器0外部輸入）P3.5T1（

10、記時(shí)器1外部輸入）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）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG:當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在

11、執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的

12、輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。黃、綠各四個(gè)），5伏電源一個(gè)。2.3.2系統(tǒng)工作流程（1）程序設(shè)置初始時(shí)間，通過89C52單片機(jī)內(nèi)部相應(yīng)寄存器來實(shí)現(xiàn)。（2）有89C52單片機(jī)的定時(shí)器每秒通過P3.0口向74LS164的數(shù)據(jù)端口發(fā)送信息，由74LS164的輸出口顯示南北紅、綠、黃燈的燃亮?xí)r間情況。（3）

13、程序設(shè)計(jì)將東西方向的燃亮?xí)r間十位數(shù)由P1口輸出，個(gè)位數(shù)由P0口輸出。（89C52只有一個(gè)串行輸出端口，其余數(shù)據(jù)有簡(jiǎn)單I/O口輸出。）（4）89C52通過程序設(shè)置各個(gè)信號(hào)燈的燃亮?xí)r間，通過程序設(shè)置黃綠燈時(shí)間依次為2s,20s,25s循環(huán)，由89C52的P3口向74LS163的數(shù)據(jù)口輸出。（5）通過89C52單片機(jī)的P3口來控制系統(tǒng)的工作。2.3.3硬件選擇調(diào)試（1）焊接時(shí)注意各個(gè)器件的引腳處,注意區(qū)分各個(gè)電阻與電容的數(shù)值要仔細(xì)看清楚,每一個(gè)器件都要盡量貼近印制板,最后,要用萬用表測(cè)試一下,檢查有沒有短路的的地方。（2）在設(shè)計(jì)電路時(shí)為節(jié)省引線數(shù)目利用P1.3作為電源驅(qū)動(dòng)led但是這樣驅(qū)動(dòng)的led亮度有限尤其是綠燈幾乎不亮，所以測(cè)了一下高電平下的P1.3得知為2V左右所以改為5V電源。（3）在編寫延時(shí)程序時(shí)尤其當(dāng)延時(shí)常數(shù)太大時(shí)仿真時(shí)程序易死，所以使用定時(shí)器定時(shí)中斷的方法，然后對(duì)定時(shí)計(jì)數(shù)以次延時(shí)。總結(jié)通過本次課程設(shè)計(jì)較系統(tǒng)地掌握有關(guān)單片機(jī)控制的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法，主要對(duì)AT89C52的結(jié)構(gòu)、功能、內(nèi)部資源等了解并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試和加以應(yīng)用的知識(shí)得到學(xué)習(xí)。由于是在我們只有兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)，我做的是24秒倒計(jì)時(shí)，所以對(duì)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器有了一定的掌握。這個(gè)秒表倒計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)寫程序時(shí)，我都會(huì)在在每條指令后都寫好注釋，以便在程序出錯(cuò)的檢查過程中可以更容易查找得到。這個(gè)設(shè)計(jì)的一些內(nèi)容是在網(wǎng)上找的，