基于C语言实现的单片机控制交通灯毕业设计word格式

1、i目 录摘要 1一、 设计目的 2二、 设计任务和要求 2三、 设计原理分析 2四、 硬件模块及功能 31、个模块功能 32、材料清单43、硬件图 5五、 软件模块及功能 61、个模块功能原理 62、程序清单63、程序流程图 9六、 调试运行 10ii1、程序编译链接102、观察模拟仿真11七、 心得体会 12参考文献 12致谢 131摘 要：单片微型计算机(单片机)自问世以来,因其小巧灵活、成本低、控制能力强、易于产品化等优势,在社会各领域中得到广泛的应用。根据 89c52 单片机的特点及交通灯在实际控制中的特点，本文提出一种利用单片机自动控制交通灯及时间倒计时显示的方法，将整个系统缩小在一

2、块小小的单片机上，大大提高了产品的经济性和轻便性。设计过程包括硬件电路设计和程序设计两大步骤。硬件电路其结构比较简单，主要包括核心器件单片机、12 只二极管组成的模拟交通灯、复位电路、振荡电路、显示数码管模块。单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程序要变为 cpu 可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于 mcs-51 单片机的汇编软件有早期的 a51，随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，keil 软件是

3、目前最流行开发 mcs-51 系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持 keil 即可看出。keil 提供了包括 c 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uvision）将这些部份组合在一起。本文就用 keil 编程，相比硬件设计程序设计较为复杂，必需同时考虑灯控制、时间显示、紧急开关等问题，并且具有一定的 c 语言基础和一定的思维能力及逻辑能力。本文对十字路口状态预设为两种，一种是正常状态，即倒计时 60 秒，交通灯循环亮，另一种是故障或紧急状态，即无论交通灯处于何种状态只要按下紧急开关，就立即打开相应的绿灯，另

4、一方向则亮红灯，当再按起开关则反向，并从 60 秒倒计时，恢复正常状态，分别用黄、红、绿色灯的不同组合来表示。本系统采用单片机at89c52 为核心器件来设计交通灯控制器，模拟现实中的交通灯控制方法，具有较强的实用性。关键词：89c51 单片机；交通灯；自动控制；时间显示器；软件；硬件；定时器；延时；外部中断2一、设计目的1 1、通过单片机课程设计，熟练掌握 c 语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高我们的动脑和动手的能力。2 2、通过交通信号灯控制系统的设计，掌握定时/计数器、中断的使用方法，和简单程序的编写，最终提高我们的逻辑抽象能力。二、设计任务和要求任务：任务：设计一个能够控制十二

5、盏交通信号灯及显示时间 60 秒倒计时的模拟系统要求：要求：利用单片机的定时器定时和中断功能，令十字路口的红绿灯交替点亮和熄灭，并用共阳极数码管显示倒计时间。三、设计原理分析红 黄 绿绿 黄 红绿 黄 红红 黄 绿1 1、根据实际交通灯的变化情况和规律。假设一个十字路口如上图所以，为东南西北走向。初始状态 1 东西绿灯通车，南北红灯亮。过一段时间后，转状态2，东西绿灯灭，黄灯闪几下，南北还是红灯。再转状态 3，南北绿灯通车，东西红灯亮。过一段时间后转状态 4，南北绿灯灭，闪几个黄灯，东西还是为红灯亮，一段时间后，又循环至状态 1。列出交通信号灯的状态表如下列出交通信号灯的状态表如下：（其中，1

6、 代表灯亮，0 代表灯灭）北北西西南南东东状态状态绿 黄 红绿 黄 红绿 黄 红绿 黄 红1 10011000011002 200101000101033 31000011000014 40100010100012 2、对于交通信号灯来说，应该有东西南北共四组灯，但由于同一道上的两组的信号灯的显示情况是相同的，所以只要用两组就行了，因此，采用单片机内部的 i/o 口上的 p1 口中的 6 个引脚即可来控制 12 个信号灯。3 3、通过编写程序，实现对发光二极管的控制，来模拟交通信号灯的管理。每延时一段时间，灯的显示情况都会按交通灯的显示规律进行状态转换。4 4、通过延时时间送显，可以在原有的交

7、通信号灯系统的基础上，增添其倒计时间的显示功能，实现其功能的扩展。四、硬件模块及功能主要用到的硬件：主要用到的硬件：p1 口、p3 口、p2 口、led 数码管、发光二级管、定时器t0、外部中断 0 和外部中断 1、复位开关1、个模块功能：发光二极管电路：根据发光二极管的特性，将二极管的正极与电源相接（+5v） ，其中与一个 500 欧姆的电阻串联。而发光二极管的负极与单片机的p1 的八个端口相接，这样只要 p1 口的某个端口出现低电平，即二极管导通发光。复位电路：本电路采用的是按键电平复位，按复位键后复位端通过电阻与vcc 电源接通，此时复位端由低电平变为了高电平，从而达到复位的效果。复位电

8、路关系到一个系统能否可靠地工作，一般由电阻、电容和门电路组成。晶振电路：80c51 系列单片机内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器，但要形成时钟，外部需附加电路，引脚 xtal1 是为反相放大器和时钟发生电路的输入端，xatl2 为反相放大器的输入端。本电路是由一个 12m 晶振和两个 22pf 的无极性电容组成。数码管驱动显示电路：由于数码管是四位一体的，所以必须采用动态扫描方式，其基本原理是利用人眼的“视觉暂留”效应。接口电路把所有显示器的8 个笔端 ab 分别并联在一起，本电路时接单片机的 p2 口。每一个显示器的公共端 com 各自独立地受 i/o 线控制，本电路采用的是单片机p

9、0.0、p0.1、p0.2、p0.3。cpu 向字段输出口送出字型码时，所有的显示器都能接收到，再利用循环扫描的方式分时选通个显示器的公共极，是各个显示器轮流导通。当扫描的速度达到一定程度时，人眼就分辨不出来了，认为各个显示器同时发光了。紧急开关电路：紧急开关电路很简单，只需要两个开关。为了便于中断想象的产生，开关一端接于 p3.2p3.3 口，因为其具有中断的功能，另一端接地就行。当按键按下时相应的端口就会接受到低电平从而程序产生中断。42、材料清单：stc89c52+40 脚底座1 个12mhz 晶振1 个四位共阳极数码管+14 脚底座1 个pnp(9012)4 个8x8 按键1 个led

10、 发光二极管12 个无极性电容 22pf2 个极性电容 10uf1 个4.7k 电阻4 个500 欧电阻6 个10k 电阻3 个自锁按键2 个53、硬件图6五、软件模块及功能1、各模块功能及原理数码管显示：程序进入主程序后在显示程序中一直循环，通过定时器中断改变 aa、bb 的值，使得数码管显示不同的数字。显示程序利用动态扫描原理：首先将共阳极编码送入 p2 口，同时打开 p0 口的第一个数码管关闭其他数码管，然后将下一个编码送入 p2 口，同时打开 p0 口的第二个数码管关闭其他数码管，以此类推。让人的视觉产生误差，这样就看到了四位数码管同时显示并且不断变化。定时器中断：本程序采用定时/计数

11、器 0，定时时间为 50ms，让它 50ms 产生一次中断，进入中断后把（6000-5000）/256 赋给高八位，把（6000-5000）%256 赋给底八位，然后 shu 加 1，判断 shu 的情况：如果 shu 等于 1140 即从开始到 57s 就将 0xf5 赋给 p1 口（南北点亮黄灯，东西依然红灯） 。如果 shu 等于 1200 即过了 60s，将 0 xde 赋给 p1 口（南北亮红灯东西绿灯） 。如果 shu 等于 2340 即过了 60+57s，就将 0 xee 赋给 p1 口（东西亮黄灯，南北红灯） 。如果 shu 等于 2400 即过了两分钟，就将 0 xf3 赋给

12、 p1 口（点亮南北绿灯，东西红灯） ，同时将 shu、xianshi 重新赋值并且进入下一阶段定时中断。外部中断：本程序采用外部中断 0 和外部中断 1，即 p3.2 和 p3.3 口，由于定时器中断 0 比外部中断 2 优先级高，所以初始化程序中将 px1=1 设定外部中断 1 为高优先级，这样就可以达到紧急开关的作用，当按下紧急开关 1 时，即p3.2 口由高电平变为低电平，程序立即进入中断程序，将东西方向变为绿灯，南北方向红灯，同时在中断程序中判断 p3.2 口是否有低电平信号，如果有（将开关按起）即将东西方向点亮绿灯 南北方向红灯并且重新给shu、xianshi、aa、bb 赋值，使

13、得数码管从 60 秒重新倒计时。紧急开关 2 与其相似。2、程序清单：#include #define uint unsigned int #define uchar unsigned charsbit p32=p32;sbit p33=p33;uint shu;uchar xianshi,xianshi2;7uchar aa,bb;uchar code table9=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90;/带小数点的共阳极数码管的段编码 0-9void init()/初始化函数shu=0;xianshi=20;

14、aa=2;bb=0;p0=0 xff;p1=0;tmod=0 x01; /用定时器 0 方式 1ea=1; /打开中断et0=1;/打开定时器 0 中断tl0=15536/256;th0=15536%256;ex0=1;/外部中断 0ex1=1;/外部中断 1it0=0;/外部中断 0 电平触发it1=0;/外部中断 1 电平触发px1=1;/设定外部中断 1 为高优先级void delay(unsigned int i)/延时程序 unsigned int j;for(;i0;i-)for(j=0;j125;j+);void display(uchar a,uchar b,uchar c,u

15、char d)p2=tablea; /北十位p0=0 xfe;delay(2);p2=tableb; /北个位 p0=0 xfd;delay(2);p2=tablec; /西十位 p0=0 xfb;delay(2);p2=tabled; /西个位 p0=0 xf7;8delay(2);void main() init(); tr0=1;/启动定时器 0 p1=0 xff;p1=0 xf3;/点亮南北绿灯，东西红灯 while(1) display(aa,bb,aa,bb); void timer0() interrupt 1 using 1 th0=(65536-50000)/256;tl0=

16、(65536-50000)%256;shu+;if(shu%20=0) xianshi-;xianshi2-; aa=xianshi/10;bb=xianshi%10; if(shu=1140)p1=0 xf5;/南北黄亮，东西依然红灯if(shu=1200)p1=0 xde;/南北亮红灯，东西绿灯xianshi=60;if(shu=2340)p1=0 xee;/东西亮黄灯，南北红灯 if(shu=2400)/再过 3s 返回 shu=0;xianshi=60; p1=0 xf3;/点亮南北绿灯，东西红灯9void inter0() interrupt 0 using 2 /南北方向绿灯p0=

17、0 xff;p1=0 xf3;/南北绿 东西红while(p32=0); p1=0 xde; xianshi=60; shu=1200; aa=6; bb=0;void inter1() interrupt 2 using 3 /东西方向绿灯 p0=0 xff;p1=0 xde;/ 东西绿 南北红 while(p33=0);p1=0 xf3;xianshi=60;shu=0; aa=6; bb=0; 3、程序流程图 10六、调试运行1、程序编译链接程序完成后，确保无误，然后进行编译链接。编译链接无错并将程序生成.hex 文件图：2、观察模拟仿真利用模拟仿真观察现象，将外围设备中 p0、p1、p

18、2、p3 口打开。程序正常运行：利用模拟仿真，模拟紧急开关作用，即在程序运行，将 p3.2 和 p3.3 口变为低电平，观察其现象。12七、心得体会在一个多月的单片机课程设计，我不仅加深了对单片机理论的理解，将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。创新，是要我们学会将理论很好地联系实际，并不断地去开动自己的大脑，从为人类造福的意愿出发，做自己力所能及的，别人却没想到的事。使之不断地战胜别人，超越前人。同时，更重要的是，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻易言弃。设计过程，也好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，也许这就是在对我们提出了挑战，勇敢过，也战胜了，胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。这个设计过程中，我遇到过许多次失败的考验，就比如，自己对实际生活中的交通秩序的不了解给整个设计带来的困扰，真想要就此罢休，然而，就在想要放弃的那一刻，我明白了，原来结果并不那么重要，我们更应该注重的是这一整个过程。于是，我坚持了下来。当然最终，这个设计很成功，主要体现在，这一整个系统，参考多了多本资料书，程序由自己独立完成，与用汇编语言制作的交通灯控制系统程序相比，简单易读，结构清楚，层次分明。但我深知单片机还有更深奥的知识，我将继续学习单片机及其编程语言，尽量去学习汇编语言锻炼思维能力。参考文献：单片机原理与应用主编：张迎新