单片机课程设计模拟交通灯的设计

1、目录1 概述 1.1课题名称4 1.2设计要求4 1.3设计意义42 系统总体方案及硬件设计 2.1芯片的选择与简单介绍52.2系统方框图72.3工作原理72.4电路原理图82.5单片机最小系统92.6时间显示电路 102.7交通灯电路 103 软件设计3.1整体系统分析 11 3.2相关参数计算 11 3.3程序流程图 124 proteus软件仿真 4.1系统仿真电路图 13 4.2仿真结果分析 155课程设计体会参考文献1 概述1.1 课程名称单片机模拟交通灯1.2 设计要求1）南北方向和东西方向分别用三个发光二极管代替红、绿和黄交通灯；2）按交通灯实际控制规则控制灯的亮灭；例如上电时，

2、东西方向和南北方向都置红灯5秒；然后东西方向置红灯10秒的同时，南北方向先置绿灯5秒，继而转成南北黄灯闪烁5秒；接着南北方向置红灯10秒的同时，东西方向先置绿灯5秒，继而转成东西黄灯闪烁5秒；最后重复循环。 3）交通路口发生事故时，可强行控制路口禁止通行。当事故处理完毕，恢复正常通行；例如当发生交通事故时，把东西方向和南北方向都置红灯；等交通事故处理完毕时，再回到中断前继续正常通行。1.3 设计的意义众所周知，中国是全世界人口最多的国家，这也自然而然造成了我国是全世界拥有汽车最多的国家之一。近几年以来，国内因交通事故而导致死亡的人数以极其高的速率增长着，这严重的影响了我国公民的人身安全。随着我

3、国公路在全国覆盖面积的不断提高，各地纷纷在车流量高的地段设立交通灯，这在遏制交通事故的发生上起到一定的作用，而交通灯是否被发挥到极致，很大程度上取决于一套可靠运行的模拟交通灯程序。所以，模拟交通灯的设计对我国的交通事业有着举足轻重的划时代的意义。2 系统总体方案及硬件设计2.1 系统的硬件系统采用了8031单片机（其管脚图如右图）、8255可编程并行i/o扩展接口，7个发光二极管（其中六个代替东西南北方向的红黄绿灯；另外一个发光二极管恢复中断时做查询用），一个开关、一个负边沿触发器以及若干导线。1）8031单片机8031单片机由中央处理器（cpu）、数据存储器（ram）、程序存储器（rom）、

4、输入/输出端口（i/0）、串行口、定时器/计数器、中断系统和特殊功能寄存器sfr等8部分组成。2）8255可编程并行i/o扩展接口 82558255可编程并行i/o芯片由数据总线驱动器、并行i/o端口a口、b口、c口、读/写控制逻辑及a组b组控制模块等4部分组成。8255四个寄存器的口地址：a0a1寄存器00寄存器a口01寄存器b口10寄存器c口11控制寄存器8255的操作方式方式0：基本输入输出方式，这种方式不需要任何选通方式方式1：选用输入输出方式方式2：双向总线方式 8255编程选择控制字的选择d7d6d5d4d3d2d1d0 a口控制选择模式选择上c口模式选择b口下c口原则为输出为0，

5、输入为1；本系统硬件接线仅采用a口做基本输出，所以该系统的控制字为10000000，即80h。3） 七个发光二极管有六个发光二极管分别代替东西南北方向的红黄绿等，分别接8255的a口；另外一个发光二极管接8031单片机的p1.0，并且此发光二极管的亮和灭由开关控制4） 开关和负边沿触发器开关是控制8031单片机p1.0的高低电平；负边沿触发器是来用来触发中断的。2.2 模拟交通灯的系统方框图8031单片机8255上电复位6个发光二极管中断申请 中断复位 上电复位后，首先把外部软件的程序加载到8031单片机中，单片机控制8255模块工作，以口做输出，来控制六个发光二极管的亮灭；当中断申请时，单片

6、机不执行主程序，继而转向执行中断程序，交通事故处理完毕时，中断恢复，单片机返回主程序继续执行。 2.3硬件电路接线图六个发光二极管口发光二极管负边沿触发器软件设计3.1设计思想首先，基本功能是东西方向和南北方向各有3个发光二极管代替实际交通系统中的红、黄、绿等，并以实际交通规则运行。然后，在此基础之上，实现当外部发生交通事故，即由外部中断申请时，系统能够快速响应，做出反应，等中断结束时，系统可以按照原来的规则运行。3.2 系统设计程序流程图3.2.1主程序：开始东西绿灯亮，南北黄灯闪烁东西绿灯亮，南北红灯亮东西红灯亮，南北黄灯闪烁东西红灯亮，南北绿灯亮东西红灯亮，南北红灯亮上电复位3.2.2中

7、断程序外部中断入口地址外部中断申请 中断申请是否成立出栈恢复现场中断不执行，返回东西南北两路红灯置1y n 进行圧栈，保护现场 压栈完备执行中断程序 查询p1.0发光二级管的状态3.3 模拟交通灯程序org 0000h ；主程序上电复位后cp从0开始执行ajmp main ；无条件跳转到主程序org 0003h ；外部中断0的入口地址ajmp lp1 ；跳转到中断子程序org 0100h main: setb it0 ；选择负边沿触发setb ea ；允许cpu中断 中断初始化setb ex0 ；允许int0中断 mov a,#80h ；8255的入口地址送amov dptr,#7fffh ；

8、控制口地址送dptr 8255初始化movx dptr,a ； mov a,#90h mov dptr,#7ffch 通过a口把东西方向、南北方向红灯都置1movx dptr,a acall dly1 调用5s延时lp:mov a,#84hmov dptr,#7ffch 通过a口把东西方向置红、南北方向置绿movx dptr,aacall dly1 调用5s延时 mov a,#88hmov dptr,#7ffch 通过a口把东西方向置红、南北方向置黄movx dptr,a acall dly2mov a,#80hmovx dptr,aacall dly2mov a,#88hmovx dptr,

9、aacall dly2 每一秒给口送状态，重复次mov a,#80h使南北方向黄灯闪烁movx dptr,aacall dly2mov a,#88hmovx dptr,aacall dly2mov a,#30hmov dptr,#7ffch通过a口置东西绿灯、南北红灯movx dptr,aacall dly1调用延时（后面也是）mov a,#50hmov dptr,#7ffch通过a口把东西方向置黄、南北方向置红movx dptr,aacall dly2mov a,#10hmovx dptr,aacall dly2mov a,#50hmovx dptr,aacall dly2每一秒给口送状态，

10、重复次mov a,#10h使东西方向黄灯闪烁movx dptr,aacall dly2mov a,#50hmovx dptr,aacall dly2ljmp lp；跳回，无限循环lp1:push acc ；对累加器压栈处理push psw ；对程序状态字压栈处理 mov a,#90hmov dptr,#7ffch中断时给东西南北红灯都置1movx dptr,ajb p1.0,$ ；查询p1.0口地址的状态，低电平顺序执行 pop psw pop acc 出栈恢复现场mov dptr,#7ffchmovx dptr,areti ；中断返回 dly1:mov r4,#28hde2:lcall dl

11、y3 40*dly3=5sdjnz r4,de2ret dly3:mov r6,#0mov r5,#0 延时子程序de1:djnz r5,$ djnz r6,de1retdly2:mov r4,#08hde3:lcall dly3 8*dly3=1sdjnz r4,de3retend总结模拟交通灯系统充分利用了8031单片机的i/o引脚及8255扩展模块。系统采用msc-51系列单片机为中心器件来设计交通灯控制器，在实现基本功能的同时，可以随时允许中断。系统设计简便、实用性强、操作简单、程序设计简便。系统还可以进行改进，例如可以加上显示部分和报警部分的设计。通过这次课程设计，我得到了一次用所学知识与技能分析和解决问题的可贵的锻炼机会，使我深刻认识了单片机的基本原理和单片机应用系统开发的过程。在常用编程设计思路技巧的掌握方面都向前迈了一大步，为日后综合的运用单片机开发板打下良好的基础。通过本次的毕业设计，受益匪浅，充分意识到自己所学的东西还是非常有限的，不过通过设计，还是学到了一些书本上没有学到的东西，为自己以后的工作奠定了一定的基础。在撰写本文的过程中，深切地体会到当今科技技术