单片机课程设计报告--带计时的交通灯的实现.doc

单片机应用技术课程设计论文论文题目：带计时的交通灯的实现学 院 汽车学院 专 业 电气工程及其自动化班 级 2011级04班 姓名学号 崔晓晨201105820403 吴佳怡201105820406 王金石201105820401 成 绩 2013年 12月 4日【摘要】本设计是设计一款基于单片机的带计时的交通灯，主要是十字路口的交通灯的实现。其中的单片机是控制的核心，通过P口送出信号去控制相应的交通灯及计时用的数码管。本报告简要介绍了基于单片机技术的计时交通灯的原理，并根据系统的基本原理制作出了仿真模型。本控制系统主要由以下几个模块组成：数码管显示模块、交通灯运行模块以及单片机控制模块。单片机控制模块的采用AT89S51芯片，并配以单片机的最小系统电路，晶振模块、复位模块，通过P2口控制红绿灯的点亮，通过P1口控制数码管的计时显示。红黄绿交通灯采用发光二极管，并采用驱动芯片7404驱动其亮灭，数码管的驱动采用两片具有译码与驱动双重功能的CD4511芯片。本设计采用了Protues7.8版仿真软件对其进行仿真，实现了与Keil软件的联合调试。关键词：单片机；AT89C51；交通灯；数码管显示；Proteus仿真；Keil软件目 录1 设计任务12 系统硬件设计22.1 器件选择22.2 硬件原理图23 系统软件设计33.1程序设计思路33.2软件流程图.43.3软件清单54 设计总结6参考文献7附1：源程序代码.8附2：系统原理图. 10单片机应用技术课程设计论文1 设计任务任务要求：设计制作一个模拟的十字路口交通信号灯控制系统，要求：1、 正常情况下东西与南北两个方向轮流点亮红、绿信号灯，每次持续时间60s，中间有3s的黄灯过渡。2、 东西、南北两个方向各设一个紧急切换按钮。某方向按钮按下时，该方向紧急切换为绿灯，以利于特种车辆通过。3、 用数码管显示已点亮灯的剩余时间。红黄绿绿黄红红黄绿绿黄红北南东西十字路口交通状态图本小组人员分工：崔晓晨：程序设计，软件仿真吴佳怡：参与程序设计，整理报告王金石：搜集参考材料，帮忙整理报告2 系统硬件设计21 器件选择AT89C51单片机及其最小系统，红、黄、绿3种颜色的发光二极管各4个，LED数码管2个，译码驱动芯片CD4511 2个,驱动芯片7404 6个，电阻若干2.2 硬件原理图51单片机复位电路晶振电路紧急切换译码器CD4511发光二极管构成的十字路口交通灯译码器CD4511LED数码管显示电路图2.2.1 原理框图图2.2.3 晶振电路图2.2.4 复位电路图2.2.2 51单片机及其最小系统 图2.2.6 发光二极管驱动图2.2.5 紧急切换电路 图2.2.6计时数码管驱动3 系统软件设计3.1程序设计思路系统正常运行时，十字路口交通灯的执行情况是：东西方向绿灯，南北方向红灯60秒，接着黄灯3秒，然后东西方向红灯，南北方向绿灯60秒，再黄灯3秒；之后循环这个过程。若出现紧急状况，则需紧急切换,（正常情况下紧急开关是断开的）：若此时十字路口为东西方向绿灯，南北方向红灯，一切换，P0.0=1（按下紧急开关P0.0），经程序判断后会跳转，判断P0.1的值（开关P0.1开与断）；P0.1=0，程序顺序执行，使交通灯切换到东西红灯，南北绿灯；直到P0.1=1，交通灯才会再次切换回来。3.2软件流程图开始保护现场0.1s单元加10.1s单元=10？0.1s单元清0秒单元加1秒单元=基制？秒单元清0基制=2 基制=60？P2.2置1基制=60R2=00？R2+1R2=00恢复现场P2.1置1P2.0置1中断返回图3.2.1 T0中断服务程序流程图NNNNYY开始端口初始化定时器工作方式、初值开中断启动定时器东西紧急切换P2 01H南北紧急切换P2 02HYNNY图3.2.2 主程序流程图3.2软件清单软件名称软件功能Keil uVision4编写程序并调试Proteus7.8单片机及其外围电路仿真Word文字编辑，流程图、原理框图绘制4 设计总结本设计比较简单，只是东西、南北方向轮流点亮信号灯，且都持续60s，中间一个3s黄灯过渡，另外一个东西、南北方向的紧急切换按钮。硬件电路只有三个模块，比较简单；软件采用定时器延时的方法，即通过单片机内部定时器T0产生中断来实现；紧急切换按钮接在P0.0、P0.1上，通过在主程序中查询这两个端口的状态来决定是否进行紧急切换。功能简单，可以说相对较少，还可以改善。例如，增加人行道的信号灯；使红绿灯持续点亮的时间不一致，可以切换不同的时间，以适应路况；延时方法改为软件延时，先编写1s的子程序，再循环，等等，我们的设计还有很大的提升空间。学无止境，并且人的潜力是无限的，以上所说的几个功能是非常那个值得我们继续研究，学习的。还有，这次报告中的程序、原理框图，我们没有用专业绘图软件，只用了Word，效果可能不是特别好，但是让我们学会了更多的Word技巧，运用也更加熟练了。专业绘图软件的学习也是有必要的，在以后的工作中，以备不时之需。另外，因我之前用过Multisim这个软件，有了仿真的经验，我们组选择了仿真，并没有做实物，这一点有利也有弊吧。我们从网上下载了软件Proteus7.8进行学习，并且仿真成功了，让我们从中学到了不少，不过，遗憾的是PCB布线我们并没有学会，这部分还需继续努力。虽做仿真让我们学会了不少知识，但做实物而获得的动手实践能力，却没有得到锻炼。我们现阶段的课程主要是学习理论，实践的机会相对较少，再有这样的机会定要牢牢把握住，提高自己的动手能力，把专业知识与动手实践相结合，以不断提高、深化、丰富自己。 参考文献 1 张迎新.单片机初级教程-单片机基础.-2版 北京：北京航空航天大学出版社，2006.82 李雅轩.单片机实训教程. 北京：北京航空航天大学出版社，2006.83 康华光.电子技术基础-数字部分.-5版 北京：高等教育出版社，2006.14 楼然苗.单片机课程设计指导. 北京：北京航空航天大学出版社，2007.75 周润景.Proteus在MCS-51&ARM7系统中的应用百例. 北京：电子工业出版社，2006.106 边海龙.单片机开发与典型工程项目实例详解. 北京：电子工业出版社，2008.107 单片机C语言程序设计实训100例基于8051+Proteus仿真案例附1：源程序代码COUNT DATA 26H ;0.1s计数单元 ;*定义SECOND DATA 27H;秒计数单元STORE DATA 2BH;存放计时秒数NUMBER1 EQU 60;红绿灯计时秒数NUMBER2 EQU 3H;黄灯计时秒数;*ORG 0000H LJMP MAIN ;转主程序ORG 000BH LJMP CLOCK ;转定时器T0中断;*主程序ORG 1000HMAIN: MOV SP,#5AH ;堆栈指针 MOV STORE,#NUMBER1 ;调计时秒数 MOV COUNT,#00H ;0.1S计数单元清0 MOV SECOND,STORE ;计时秒数进秒计数单元 MOV TMOD,#01H ;设定计时器工作方式1 MOV TL0,#0B0H ;设置T0初值 （3CB0H=0.05s） MOV TH0,#3CH SETB EA ;开中断 SETB ET0 ;定时器T0中断允许 MOV TCON,#10H ;启动定时器T0 MOV R2,#01H ;先设东西向绿灯亮 MOV P2,#01H ;输出东西绿灯、南北红灯QIEH: JB P0.0,QIEH1 ;判断P0.0=1，跳转；P0.0=0，顺序执行 MOV P2,#01H ;输出东西绿灯、南北红灯 SJMP QIEHQIEH1: JB P0.1,QIEH2 ;判断P0.1=1，跳转；P0.1=0，顺序执行 MOV P2,#02H ;输出南北绿灯、东西红灯QIEH2: SJMP QIEH;*定时器T0中断子程序ORG 1400H CLOCK: PUSH PSW ;保护 PUSH ACC SETB RS0 MOV R0,#00H MOV R1,#00H MOV TL0,#0B0H ;再设置T0初值 MOV TH0,#3CH INC COUNT MOV A,COUNT CJNE A,#0EH,DONE ;0.1s计数单元不满20则转 MOV COUNT,#00H ;0.1s计数单元满20则清0 DJNZ SECOND,OUT2 ;秒计数单元减1不为0则转OUT2十进制转换程序,为0顺序执行 MOV A,SECOND JMP OUTOUT2: MOV A,SECOND ;开始十进制转换程序OUT0: CLR C SUBB A,#0AH JC OUT1 INC R0 JMP OUT0OUT1: ADD A,#0AH MOV R1,A MOV A,R0 SWAP A ANL A,#0F0H ADD A,R1OUT: MOV P1,A ;剩余秒数BCD码由P1口输出 CJNE A,#00H,DONE ;剩余秒数不为0则跳转 MOV A,STORE ;剩余秒数为0则转换计时秒数 CJNE A,#NUMBER1,LOOP0 MOV STORE,#NUMBER2 MOV SECOND,STORE MOV P2,#04H ;输出黄灯 LJ