单片机系统课程设计报告-基于单片机系统的交通灯设计.doc

单片机系统课程设计报告 题目: 基于单片机系统的交通灯设计 专业： 姓 名 学号: 同组人： 指 导 教 师: 完成日期：2010年12月26日南北东西1 设计任务和性能指标1.1设计任务利用单片机完成交通信号灯控制器的设计，该交通信号灯控制器由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯。如图右图所示。设东西向为主干道，南北为支干道。1.2性能指标（1）处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。（2）干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行60秒，支干道每次放行40秒，设立60秒、40秒计时、显示电路。（3）绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡。黄灯亮时，原红灯按1hz的频率闪烁。（4）支干道通行时间及黄灯亮的时间均可在099秒内任意设置。2 设计方案2.1任务分析模拟交通灯控制器就是使用单片机来控制一些led 和数码管，模拟真实交通灯的功能。红、黄、绿交替闪亮，利用数码管倒计数显示间隔等，用于管理十字路口的车辆及行人交通，计时牌显示路口通行转换剩余时间等2.2方案设计根据设计的要求可知，系统的硬件原理框图如下图所示。 系统硬件框图单片机可选用at89c51，它与8051系列单片机全兼容，但其内部带有4kb的flash rom，设计时无需外接程序存储器，为设计和调试带来极大的方便。南北向和东西向各采用2个数码管计时，同时需要对该方向的指示灯的点亮时间进行倒计时。键盘系统可以根据系统的需要设置不同的键的个数，可以选择线式键盘或矩阵式键盘，若单片机的io口不够用时，可以考虑扩展8255或8155满足系统的要求。2. 3软件方案 根据设计要求，程序框图如图所示。软件可由汇编语言完成，也可由c语言完成。软件设计可以分为以下几个功能模块：主程序：初始化及键盘监控。计时程序模块：为定时器的中断服务子程序，完成0.1秒（或其他时间）和1秒的时间定时。 显示程序模块：完成60个发光二极管（实际上只需驱动30个）和8个led数码管的显示驱动。调用紧急状态子程序调用正常运行子程序判断当前状态初始化开始 程序流程图3系统硬件设计3.1单片机的最小系统atmel公司生产的at89c52单片机它是硬件电路的核心部分，时钟电路晶振使用12mhz，复位电路采取按键复位方式。具体连接图3.1和图3.2。 单片机系统的时钟电路 单片机系统的复位电路3.2电源电路设计 电源用5v直流变压器直接供电。 3.3数码管显示电路 显示电路采用8个共阴数码管，p1口作为数码管的输入，p3.4、p3.5、p3.6 p3.7分别作为东西南北四路数码管的位选端。 数码管显示电路3.4信号灯控制电路 中断处理显示子程序参数初始化开始 应急电路4 系统软件设计4.1 主程序设计 紧急中断子程序中断处理 系统程序流程图 5 调试及性能分析5.1 调试分析5.1.1 软件调试 软件调试主要是利用proteus仿真软件完成电路的搭建，运行以发现设计中的错误及时改正。5.1.2 硬件调试硬件调试主要是检测硬件电路是否有短路、断路、虚焊等。具体步骤及测试结果如下：（1）检查电源与地线是否全部连接上，用万用表对照电路原理图测试各导线是否完全连接，对未连接的进行修复。（2）参照原理图，检查各个器件之间的连接是否连接正确，是否存在虚焊，经测试，各连接不存在问题。（3）以上两项检查并修复完后，给该硬件电路上电，电源指示灯点亮。5.1.3 系统功能调试 通过软件仿真显示，系统基本能完成要求，由于设计思路出现问题，键盘没有正确的做出来，没有键盘电路，紧急情况也可以通过一个按钮来采取相关的动作。6 心得体会 由于使用的是单片机作为核心的控制元件，使得电路的可靠性比较高，功能也比较强大，而且可以随时的更新系统，进行不同状态的组合。经过这次单片机设计，我认识到自己在这方面的很大不足，还好有同学的帮助，一起研究，同时查阅了许多资料，最后终于把这个交通灯的设计搞出来。以前我们做实验也做出来过交通灯这个项目，但是那跟这个相比很容易了，因为那只需要输入并不需要芯片的程序设计，而这个设计则完全是我们一手起草并借鉴前人经验而做成的，很有成就感，感觉单片机这门课真的很重要，因为它功能太强大了，我们学好了可以做许多有用的东西。以前对单片机还心里面一直对单片机害怕，感觉太深奥了不好理解。但是经过这次仿真，给人以很真实的感觉，它确实就是这样，从现象观察发现，我们的思维是对的，程序是正确的，因此，感觉单片机又不是那样难以理解，我以后要更加的努力学习更多的关于单片机设计的知识，把它学好，以后能够用到的。我相信自己是能够做到的！ 参考文献1李朝青.单片机原理及接口技术（第3版）.北京：北京航空航天大学出版社2 徐维祥.单片微型机原理及应用 大连理工大学出版社3 胡汉才.单片机原理与接口技术m.北京: 清华大学大学出版社4 闫胜利.altium designer 6.中文版使用教程电子工业出版社附录1 系统原理图 附录2 系统仿真图 附录3 程序清单;-;程序实现功能;西南北路口直行与转弯交替通行，数码管显示直行通行倒计时，红绿黄灯显示包括人行道在内的道路交通状态。;某一方向道路拥挤时，可以人工控制调节东西南北方向通行时间。;紧急情况时，各路口交通灯显示红灯，数码管保持数据不变。;工作寄存器及存储单元分配;1.工作寄存器;r2设置为定时器定时中断次数,r6、r7用于延时程序中的寄存器;2.片内存储单元;30h、31h作为两组数码管显示数据存储单元;32h、33h作为交通灯初始状态存储单元;40h、41h作为交通灯显示数据存储单元;3.标志位;00h：南北通行标志位 ; 01h：东西通行标志位;02h：紧急事件标志位 ;-snf equ 00h ;南北通行标志位ewf equ 01h ;东西通行标志位urf equ 02h ;紧急事件标志位org 0000hljmp main ;上电转主程序org 000bh ;定时中断入口ljmp dszd org 0003h ;紧急中断入口ljmp urzdorg 0030h main: lcall init ;调用初始化子程序loop: lcall dis ;循环执行显示子程序 ajmp loop;/初始化程序init: setb snf setb ewf setb urf mov r2,#20 ;定时器中断20次为1s mov tmod,#01h ;初始化定时器 mov tl0,#0b0h mov th0,#3ch setb ea ;开定时中断与紧急中断 setb et0 setb tr0 setb ex0 setb it0 ;设置中断程控方式 mov dptr,#tab ;数值首地址放入dptr中 mov 40h,#40 ;东南西北通行时间设置 mov 41h,#40 mov 30h,#40 ;通行时间初始化 mov 31h,#60 mov p0,#4ch ;初始化时南北通行并把交通灯状态分别放在32h和33h中 mov 32h,#4ch mov p2,#15h mov 33h,#15h ret;/显示子程序dis: mov p3,#0dfh ;选中南北方向的十位数码管 mov a,30h ;把显示数据送人数码管显示 mov b,#10 div ab movc a,a+dptr mov p1,a ; lcall d1ms mov p3,#0efh ;选中南北方向的个位数码管 mov a,b ;送入数码管显示 movc a,a+dptr mov p1,a lcall d1ms mov p3,#7fh ;选中第东西方向的十位数码管 mov a,31h ;送入数码管显示 mov b,#10 div ab movc a,a+dptr mov p1,a lcall d1ms mov p3,#0bfh ;选中第东西方向的个位数码管 mov a,b movc a,a+dptr mov p1,a lcall d1ms setb p3.0 setb p3.1 jnb p3.0,dis_s ;查询是否第一个按键按下 jnb p3.1,dis_e ;查询是否第二个按键按下 ajmp dis_r ;没有键按下则返回dis_s:lcall d5ms ;按键去抖 jnb p3.0,dis_sn ajmp dis_r dis_sn:mov 40h,#50 ;对通行时间从新分配，南北通行时间加长 mov 41h,#30 ajmp dis_rdis_e:lcall d5ms ;按键去抖 jnb p3.1,dis_ew ajmp dis_rdis_ew:mov 40h,#30 ;东西通行时间加长 mov 41h,#50dis_r:ret ;/定时中断处理程序ds_c: ljmp ds_r ;接力跳转dszd: push acc ;保护现场 push psw clr tr0 ;关定时器及中断标志位并重新赋值 clr tf0 mov tl0,#0b0h mov th0,#3ch djnz r2,ds_c ;判断1m时间是否到达 mov r2,#20 ;到达重新赋值 dec 30h ;南北方向通行时间减一 mov a,30h ;把减一后的时间送入显示存储单元;南北通行到达最后4秒时黄灯闪烁ds_10:cjne a,#4,ds_11 ;如果通行时间剩余4秒 jnb snf,ds_11 ;判断是否是南北通行 mov p0,#8ah mov 32h, #8ah ;把交通灯状态存入存储单元（后面类似）ds_11:cjne a,#3,ds_12 ;不是剩余3秒，返回 jnb snf,ds_12 ;不是南北通行时间，返回 mov p0,#88h mov 32h, #88hds_12:cjne a,#2,ds_13 jnb snf,ds_13 mov p0,#8ah mov 32h, #8ah ds_13:cjne a,#1,ds_14 jnb snf,ds_14 mov p0,#88h mov 32h, #88h;-ds_14:jnz ds_ne ;通行时间没有结束转向改变东西方向的数码管 cpl snf ;如果通行时间结束则对标志位取反 jnb snf,ds_1 ;判断是否南北通行 mov 30h,40h ;是，点亮相应的交通灯 mov p0,#4ch mov 32h,#4ch ;存储交通灯状态 mov p2,#15h mov 33h, #15h ;存储交通灯状态ds_ne:dec 31h ;东西方向通行时间减一 mov a,31h ;把通行剩余时间送入显示存储单元;东西方向通行时间剩余4秒钟黄灯闪烁（程序注释与南北方向类似 略）ds_20:cjne a,#4,ds_21 jb ewf,ds_21 mov p0,#51h mov 32h, #51hds_21:cjne a,#3,ds_22 jb ewf,ds_22 mov p0,#41h mov 32h, #41hds_22:cjne a,#2,ds_23 jb ewf,ds_23 mov p0,#51h mov 32h, #51hds_23:cjne a,#1,ds_24 jb ewf,ds_24 mov p0,#41h mov 32h, #41h;-ds_24:jnz ds_r ;东西方向时间没有结束，返回 cpl ewf ;对通行状态取反 jnb ewf,ds_2 ;东西方向通行时间到来，跳转 mov 31h,#80 ;东西方向通行结束，重新显示时间 mov p0,#89h ;点亮相应的交通灯 mov 32h, #89h mov p2,#29h mov 33h, #29h ajmp ds_r ds_1: mov 30h,#80 ;南北通行时间结束，重新对显示存储单元赋值 mov p0,#89h ;执行转弯状态1 mov 32h, #89h mov p2,#26h mov 33h, #26h ajmp ds_ne ds_2: mov 31h,41h ;东西方向开始通行，赋值予显示存储单元 mov p0,#61h ;点亮相应的交通灯 mov 32h, #61h mov p2,#15h mov 33h, #15hds_r: setb tr0 pop psw ;恢复现场 pop acc reti;/紧急中断处理程序urzd: push acc ;保护现场 push psw clr ie0 ;清除中断标志位 clr tr0 ;关定时器 cpl urf ;紧急事件标志位 jb urf,ur_con ;紧急结束；跳转 mov p0,#49h