51單片機交通燈課設(shè)

第頁西安石油大學單片機控制臨時交通燈班級：電信1502小組成員：趙勃權(quán)偉力艾克拜爾臨時交通燈設(shè)計原因隨著經(jīng)濟開展，汽車數(shù)量急劇增加，城市道路日漸擁擠，交通擁塞已成為一個國際性的問題。因此，設(shè)計可靠、平安、便捷的多功能交通燈控制系統(tǒng)有極大的現(xiàn)實必要性。根據(jù)交通燈在實際控制中的特點，結(jié)合單片機的控制功能，提出了一種用單片機自動控制交通燈的簡易方法。設(shè)計中包括硬件電路的設(shè)計和程序設(shè)計兩大步驟，對單片機學習中的幾個重要內(nèi)容都有涉足。單片機的應(yīng)用正在不斷深入，單片機可以用來仿真各個系統(tǒng)。在自動控制的單片機應(yīng)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(yīng)根據(jù)具體硬件構(gòu)造軟硬件結(jié)合，加以完善。十字路口車輛穿梭，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？對于路口信號燈出現(xiàn)問題或者需要進展道路施工，時，臨時信號燈就變得非常重要，在沒有紅綠燈的交通路口也可以放置臨時信號燈，來調(diào)節(jié)交通，對于社會有很大幫助。1.課題任務(wù)及主要實現(xiàn)內(nèi)容本系統(tǒng)由單片機系統(tǒng)、數(shù)碼管顯示、交通燈顯示系統(tǒng)組成。系統(tǒng)除根本的交通功能外，還具有倒計時。東西、南北兩個干道交于一個十字路口，各干道有一組紅、綠、黃三色的指示燈。紅燈亮制止通行，綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。程序開場運行先南北段通行、東西段制止60s，后東西段通行、南北段制止60s，依此循環(huán)。系統(tǒng)分三種工作模式：正常模式、繁忙模式、特殊模式，并且通過三個按鈕“正常〞、“繁忙〞、“特殊〞可相互轉(zhuǎn)化。正常模式：直行時間顯示數(shù)碼管顯示60。此時南北段直行通行〔綠燈〕、東西段制止〔紅燈〕60s，倒計時到3s時，黃燈亮，提醒人們注意了。然后是東西段通行〔綠燈〕，南北段禁行〔紅燈〕，一直循環(huán)下去。繁忙模式：南北段、東西段的通行時間改為30s，其它與正常模式類似。特殊模式：特殊模式紅燈全亮，倒計時20s，到最后3秒黃燈閃3次后并轉(zhuǎn)入正常模式。2.原理分析交通燈顯示的理論分析倒計時顯示的理論分析：利用定時器中斷，設(shè)TH0=TH1＝(65536-50000)/256，即每秒中斷一次。每到第20次中斷即過了秒＝1秒時，產(chǎn)生一次參數(shù)傳遞，使時間的計數(shù)值減1，便實現(xiàn)了倒計時的功能。3.單片機選擇與外圍接口部件根據(jù)課題任務(wù)的要求，該系統(tǒng)具有交通燈的顯示功能，倒計時功能，改變時間設(shè)定功能，所以把系統(tǒng)分為幾個模塊，包括倒計時顯示器、交通信號燈、控制模塊。系統(tǒng)硬件框圖如下列圖2-1：交通燈發(fā)光源選取發(fā)光二極管簡稱為LED，在此處設(shè)計中我們用他來模擬紅綠黃交通燈，普通單色發(fā)光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長等優(yōu)點，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅(qū)動點亮。它屬于電流控制型半導體器件，使用時需串接適宜的限流電阻。LED顯示器由七個發(fā)光二極管組成，因此也稱之為七段LED顯示器，此外，顯示器中還有一個圓點型發(fā)光二極管〔在圖中以dp表示〕，用于顯示小數(shù)點。通過七段發(fā)光二極管的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母或者其他符號。動態(tài)顯示采用多路復(fù)用技術(shù)的動態(tài)掃描顯示方式，利用人眼的暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管發(fā)光時間的長短，發(fā)光的亮度等因素。.發(fā)光二極管模擬紅綠燈它是半導體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能，常簡寫為LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。當給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復(fù)合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，那么發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時必須串聯(lián)限流電阻以控制通過管子的電流。單片機c51管腳目前在單片機系統(tǒng)中，應(yīng)用較廣泛的微處理器芯片主要為8XC5X系列單片機。該系列單片機均采用標準MCS-51內(nèi)核，硬件資源相互兼容，品類齊全，功能完善，性能穩(wěn)定，體積小，價格低廉，貨源充足，調(diào)試和編程方便，所以應(yīng)用極為廣泛。假設(shè)采用89C51芯片作為硬件核心，采用FlashROM，內(nèi)部具有4KBROM存儲空間，能于3V的超低電壓工作，而且與MCS-51系列單片機完全兼容，圖3-1STC89C51引腳圖引腳如圖3-1所示：VCC：40號管腳供電電壓。GND：20號管腳接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8個TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FIASH進展校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(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4個TTL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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(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TTL門電流，當P2口被寫“1〞時，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，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口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進展存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1〞時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進展讀寫時，P2口輸出其特殊功能存放器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當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口將輸出電流這是由于上拉的緣故。P3口也可作為STC89C52的一些特殊功能口，如下表3-1所示：P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想制止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(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制止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，那么在此期間外部程序存儲器〔0000H-FFFFH〕，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。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)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出?？撮T狗設(shè)置 在單片機構(gòu)成的系統(tǒng)中，由于單片機的工作有可能受到外界的干擾，造成程序跑飛，從而陷入死循環(huán)，程序的正常運行被打斷，由單片機控制的系統(tǒng)便無法繼續(xù)工作，這樣會造成整個系統(tǒng)陷入癱瘓狀態(tài)，發(fā)生不可預(yù)料的后果，所以出于對單片機程序的運行的狀態(tài)進展實時的監(jiān)控，便考慮一種的專用的監(jiān)測芯片用于監(jiān)測單片機程序運行狀態(tài)的芯片，俗稱“看門狗〞〔WatchDog〕。 參加看門狗電路的目的是使單片機可以在無人的狀態(tài)下實現(xiàn)連續(xù)的工作，其工作的過程如下：看門狗的芯片和單片機的一個I/O口連接，每隔一定的時間單片機給芯片送個脈沖，是看門狗的定時器復(fù)位；如果超過時間不送脈沖，看門狗的芯片會使單片機復(fù)位，從頭開場執(zhí)行程序，這樣便實現(xiàn)了監(jiān)視單片機的目的。選用設(shè)備STC89c52單片機一片，共陰極的七段兩位數(shù)碼管兩個，紅、黃、交通燈各四個，綠發(fā)光二極管7個，按鍵三個、電容兩個22pF，電阻十六個470Ω，晶體振蕩器一個，連線假設(shè)干。振蕩電路單片機系統(tǒng)里都有晶振，在單片機系統(tǒng)里晶振作用非常大，全稱叫晶體振蕩器，它結(jié)合單片機內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機所需的時鐘頻率，單片機晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機運行速度就越快，單片機的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機晶振提供的時鐘頻率。單片機晶振的作用是為系統(tǒng)提供根本的時鐘信號。單片機的時鐘電路設(shè)計有兩種方式，一種是內(nèi)部時鐘方式，一種是外部時鐘方式。在內(nèi)部時鐘方式下單片機內(nèi)部的高增益、反相放大器通過XTAL1、XTAL2外接作為反應(yīng)元件的外部晶體管振蕩器與電容組成的并聯(lián)諧振回路構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，向內(nèi)部時鐘電路提供振蕩時鐘。振蕩器的頻率主要取決于晶體的振蕩頻率。MCS-51單片機的晶體振蕩頻率可以再1-12MHz范圍內(nèi)選擇，電容C1、C2的選擇范圍是15-45pF，電容的大小會影響振蕩器的穩(wěn)定性和起振速度。外部時鐘方式是把外部已有的時鐘信號引入到單片機內(nèi)。此方式常用于多片單片機同時工作，以便于各單片機的同步。一般要求外部信號高電平的持續(xù)時間大于20μs，且為頻率低于12MHz的方波。本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式，采用12MHz的晶振和兩個22pF的電容。如圖3-2所示。按鍵模塊程序開場運行先南北段通行、東西段制止60s，后東西段通行、南北段制止60s，依此循環(huán)。系統(tǒng)分三種工作模式：正常模式、繁忙模式、特殊模式，并且通過三個按鈕“正常〞、“繁忙〞、“特殊〞可相互轉(zhuǎn)化。按鍵圖如3-7所示：圖3-7按鍵模塊這里用到了二極管做開關(guān)，是為了防止有一按鍵被按下3根線同時低，中斷無效。二極管在正向電壓作用下電阻很小，處于導通狀態(tài)，相當于一只接通的開關(guān)；在反向電壓作用下，電阻很大，處于截止狀態(tài)，如同一只斷開的開關(guān)。利用二極管的開關(guān)特性，可以組成各種邏輯電路。4.軟件編譯環(huán)境C語言C語言是一種通用的計算機程序設(shè)計語言，它既可以用來編寫計算機的系統(tǒng)程序也可以用來編寫一般的應(yīng)用程序。以前計算機的系統(tǒng)軟件主要用匯編語言編寫，單片機應(yīng)用系統(tǒng)更是如此。由于匯編語言程序的可讀性和可移植性都較差，采用匯編語言編寫單片機應(yīng)用程序不但周期長，而且調(diào)試和排錯也比擬困難，為了提高單片機應(yīng)用程序的開發(fā)效率，改善程序的可讀性和可移植性，采用高級語言無疑是一種最好的選擇。C語言既具有一般高級語言的特點，又能直接對計算機的硬件進展操作，表達和運算能力也較強，許多以前只能采用匯編語言來解決的問題現(xiàn)在都可以用C語言來解決。綜上所述，C語言在功能上、構(gòu)造性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，故本課題采用C語言實現(xiàn)軟件功能。交通燈的主要用途是指示通行和顯示時間，因此主要檢測發(fā)光二極管模塊和數(shù)碼管顯示模塊，按鍵模塊。按照本設(shè)計的功能需求，進展相應(yīng)的實驗?zāi)M軟件采用proteus8進展電路圖的仿真模擬，2、軟件局部首先應(yīng)用keilu4軟件對程序進展編譯和調(diào)試，調(diào)試成功后，利用Proteus軟件進展在線仿真，經(jīng)過對程序?qū)掖蔚匦薷暮?，仿真效果到達了預(yù)期的要求。3、將最終調(diào)試好的程序燒錄到單片機內(nèi)，觀察效果。本系統(tǒng)以STC89C51單片機為核心，采用7段數(shù)碼管并應(yīng)用74LS245對數(shù)碼管進展驅(qū)動，可以很直觀地顯示紅綠燈的開放及關(guān)閉時間；功能完善，不僅有普通交通燈的指示功能，還增加了特殊模式和繁忙模式。其控制功能與效果與真實道口管理紅綠燈一致。[1]童詩白.模擬電子技術(shù)根底〔第四版〕高等教育出版社[2]閻石.數(shù)字電子技術(shù)根底〔第五版〕高等教育出版社[3]?C語言程序設(shè)計?科學教育出版社[4]?51單片機的根底教程?電子工業(yè)出版社[5]?單片機原理及應(yīng)用?—基于Proteus和KeilC〔第二版〕電子工業(yè)出版社[6]郭天祥.?51單片機C語言教程?-入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略 電子工業(yè)出版社單片機控制交通燈的C源程序開場按鈕開場交通燈的控制，然后選擇模式三種模式：正常模式東西行，南北斷60s；東西斷，南北行60s；繁忙模東式西行，南北斷20s；東西斷，南北行20s；特殊模式四路全為紅燈，20秒后轉(zhuǎn)到正常模式正常模式和繁忙模式可任意轉(zhuǎn)到特殊模式；正常模式和繁忙模式轉(zhuǎn)換需要在倒計時完畢轉(zhuǎn)換；#include<reg51.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharuchari,a;uintcounter,ge,shi,temp;/**************定義控制位******************//**************定義控制端口****************/sbitA_0=P2^0;//南北紅sbitA_1=P2^1;//南北黃sbitA_2=P2^2;//南北綠sbitB_0=P2^3;//東西紅sbitB_1=P2^4;//東西黃sbitB_2=P2^5;// 東西綠sbitWE1=P2^6;// 十位位選sbitWE2=P2^7;// 個位位sbitnumber=P3^0;//正常模式開sbitbusy=P3^1;//繁忙模式開sbitspecial=P3^3;// 特殊模式開sbitnumber1=P1^0;// 正常指示燈sbitbusy1=P1^1;// 繁忙指示燈sbitspecial1=P1^2; // 特殊指示燈sfrWDT=0xe1; // 看門狗特殊存放器設(shè)置ucharcodetable[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,40x6D,0x7D,0x070x7F,0x6F};voiddelay(uinttime); //延時函數(shù)聲明voidinitial(); //初始化函數(shù)聲明voidstatus1();// 狀態(tài)1函數(shù)聲明voidstatus2(); // 狀態(tài)2函數(shù)聲明/*****************顯示函數(shù)******************/voiddisplay(){ P0=table[shi]; WE1=0;delay(1); WE1=1; 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