单片机原理及应用课程设计基于STC89C52单片机的交通灯控制系统设计

1、单片机原理及应用课程设计 题 目 基于stc89c52单片机的 交通灯控制系统设计 学生姓名 学 号 2012115020343 学 院 计算机科学与技术学院 专 业 通信工程 指导教师 二一五 年 六月 十七 日基于stc89c52单片机的交通灯控制系统陈国盛1. 项目概述随着我国经济的高速发展，私家车、公家车的增加，无疑会给我国道路交通系统带来沉重的压力，很多大城市都不同程度的受到交通堵塞问题的困扰。下面以stc89c52单片机为核心，设计出以人性化、智能化为目的的交通信号灯控制系统。2. 项目意义用stc89c52单片机控制一个交通信号灯系统，晶振采用12mhz。设a车道与b车道交叉组成

2、十字路口，a是主道，b是支道。设计要求如下：（1） 用发光二极管模拟交通信号灯，用按键开关模拟车辆检测信号。（2） 正常情况下，a、b两车道轮流放行，a车道放行9s，其中3s用于警告；b车道放行6s,其中3s用于警告。（3） 在交通繁忙时，交通信号灯控制系统应有手控开关，可人为的改变信号灯的状态，以缓解交通拥挤状况。在b车道放行期间，若a车道有车而b车道无车，按下开关k1使a车道放行5s；在a车道放行期间，若b车道有车而a车道无车，按下开关k2是b车道放行5s。（4） 有紧急车辆通过时，按下k3使a、b车道均为红灯，禁行5s。3 系统设计交通控制系统主要控制a、b两车道的交通，以stc89c5

3、2单片机为核心芯片，通过控制三色led的亮灭来控制各车道的通行；另外通过3个按键来模拟各车道有无车辆的情况和有紧急车辆的情况。根据要求，制定总体设计思想如下：（1） 正常情况下运行主程序，采用0.5s延时子程序的反复调用来实现各种定时时间。（2） 一车道有车，而另一车道无车时，采用外部中断1执行中断服务程序，并设置该中断为低优先级中断。（3） 有紧急车辆通过时，采用外部中断0执行中断服务程序，并设置该中断为高优先级中断，实现二级中断嵌套。3.1 框图设计基于stc89c52单片机的交通信号灯控制系统由电源电路、单片机主控电路、按键控制电路和道路显示电路几部分组成。3.2 关键技术(1) 单片机

4、最小系统工作原理及设计（晶振电路和复位电路）(2) 按键电路工作原理及设计(3) 驱动电路74ls07的特性及使用(4) led的特性及使用(5) stc89c52单片机引脚(6) 单片机汇编语言及程序设计4 硬件设计用12只led模拟交通信号灯，以stc89c52单片机的p1口控制这12只发光二极管，由于单片机带负载能力有限，因此，在p1口与发光二极管之间用74ls07作驱动电路，p1口输出0时，信号灯亮；输出1时，信号灯灭。在正常情况和交通繁忙时，a、b两车道的6只信号灯的控制状态有5种形式，即p1口控制功能及相应控制码如表1-2所示。分别以按键k1、k2模拟a、b道的车辆检测信号，开关k

5、1按下时，a车道放行；开关k2按下时，b车道放行；开关k1和k2的控制信号经异或取反后，产生中断请求信号（0有效），通过外部中断1向cpu发出中断请求；因此产生外部中断1中断的条件应是：int1=k1k2。采用中断加查询扩展法，可以判断出要求放行的是a车道（k1）还是b车道（k2）。以按键k0模拟紧急车辆通过开关，当k0为高电平时属正常情况，当k0为低电平时，属紧急车道通过的情况，直接将k0信号接至int0(p3.2)脚即可实现外部中断0中断。交通信号灯与控制状态对应关系控制状态p1口控制码p1.7p1.6p1.5p1.4p1.3p1.2p1.1p1.0未用未用b道绿灯b道黄灯b道红灯a道绿灯

6、a道黄灯a道红灯a道放行，b道禁止f3h11110011a道警告，b道禁止f5h11110101a道禁止，b道放行deh11011110a道禁止，b道警告eeh11101110a道禁止，b道禁止f6h11110110综上所述，可设计出基于stc89c52单片机控制交通信号灯模拟信号灯控制系统的电路图如图所示。4.1 元器件清单基于stc89c52单片机的交通信号控制系统元件清单如下表所示：元件名称型号数量/个用途单片机stc89c521控制核心晶振12mhz1晶振电路电容30pf2晶振电路电解电容10f/10v1复位电路电阻10k1复位电路驱动器74ls071led驱动发光二极管led12黄、

7、红、绿灯集成块74ls041按键电路集成块74ls861按键电路电阻4.7k2按键电路按键4按键电路电阻30012led限流电源+5v/0.5a1提供+5v4.2 电路原理图4.3 电路仿真图5 软件设计主程序采用查询方式定时，由r2寄存器确定调用0.5s延时子程序的次数，从而获取交通灯的各种时间。子程序采用定时器1方式1查询式定时，定时器定时50ms，r3寄存器确定50ms循环10次，从而获取0.5s的延时保护时间。有车车道放行的中断服务程序首先要保护现场，因需要用到延时子程序和p1口，故需要保护的寄存器有r3、p1、th1和tl1，保护现场时还需要关中断，以防止高优先级中断（紧急车辆通过所

8、产生的中断）出现导致程序混乱。开中断，由软件查询p3.0和p3.1口，判别哪一车道有车。待交通灯信号出现后，保持5s的延时，然后关中断，恢复现场，再开中断，返回主程序。紧急车辆出现时的中断服务程序也需保护现场，但无须关中断（因其为高优先级中断），然后执行相应的服务，待交通灯信号出现出现后延时5s，确保紧急车辆通过交叉路口，然后，恢复现场，返回主程序。5.1 程序流程图开始初始化a绿灯、b红灯延时9sa绿灯闪烁2.5sa黄灯、b红灯b黄灯、a红灯b绿灯闪烁2.5s延时6sa红灯、b绿灯延时2s延时2s主程序中断响应关中断保护现场开中断a道有车吗？a绿灯、b红灯b道有车吗？a红灯、b绿灯延时5s关

9、中断恢复现场开中断返回nyy有车车道放行时的中断服务程序（int1）紧急情况时的中断服务程序（int0）中断响应保护现场a红灯、b绿灯延时5s恢复现场返回5.2 程序清单 org 0000h ljmp main ；转向主程序 org 0003h ljmp intt0 ；转向紧急车辆中断服务程序 org 0013h ljmp intt1 ；转向有车车道中断服务程序 org 0200hmain: mov sp,#30h setb px0 ；置外部中断0为高优先级中断 mov tcon,#00h ；置外部中断0、1为电平触发 mov tmod,#10h ；置定时器1为方式1 mov ie,#85h

10、；开cpu中断，开外中断0、1中断 loop: mov p1,#0f3h ；a道绿灯放行，b道红灯禁止 mov r1,#18 ；置0.5s循环次数（0.5x18=9s）dip1: acall delay ；调用0.5s延时子程序 djnz r1,dip1 ；9s不到继续循环 mov r1,#05 ；置a绿灯闪烁循环次数wan1: cpl p1.2 ；a绿灯闪烁 acall delay djnz r1,wan1 ；闪烁次数未到，继续循环 mov p1,#0f5h ；a黄灯警告，b红灯禁止 mov r1,#04h ；置0.5s循环次数（0.5x4=2s）yl1: acall delay djnz

11、r1,yl1 ；2s未到继续循环 mov p1,#0deh ；a红灯，b绿灯 mov r1,#12 ；置0.5s循环次数（0.5x12=6s）dip2: acall delay djnz r1,dip2 ；6s未到继续循环 mov r1,#05hwan2: cpl p1.5 ；b绿灯闪烁 acall delay djnz r1,wan2 mov p1,#0eeh ；a红灯，b黄灯 mov r1,#04hyl2: acall delay djnz r1,yl2 ajmp loop ；循环执行主程序intt0: push p1 ；p1口数据压栈保护 push th1 ；th1压栈保护 push t

12、l1 ；tl1压栈保护 mov p1,#0f6h ；a、b道均为红灯 mov r2,#10 ；置0.5s循环初值（5s）dey0: acall delay djnz r2,dey0 ；5s未到继续循环 pop tl1 ；弹栈恢复现场 pop th1 pop p1 reti ；返回主程序intt1: clr ea ；关中断 push p1 ；压栈保护现场 push th1 push tl1 setb ea ；开中断 jb p3.0,bop ；a道无车转向b道 mov p1,#0f3h ；a道绿灯，b道红灯 sjmp del1 ；转向5s延时bop: jb p3.1,exit ；b道无车推出中断

13、mov p1,#0deh ；a红灯，b绿灯del1: mov r5,#10 ；置0.5s循环初值（5s）next: acall delay djnz r5,next ；5s未到继续循环exit: clr ea pop tl1 ；弹栈恢复现场 pop th1 pop p1 setb ea retidelay: mov r3,#0ah ；0.5s子程序（50msx10=0.5s） mov th1,#3ch ；置50ms初值x=3cb0h mov tl1,#0b0h setb tr1 ；启动t1lp1: jbc tf1,lp2 ；查询计数溢出 sjmp lp1lp2: mov th1,#3ch ；置

14、50ms初值x=3cb0h mov tl1,#0b0h djnz r3,lp1 ret end6 系统仿真及调试单片机系统的硬件调试和软件调试是不能分开的，许多硬件错误是在软件调试过程中被发现纠正的。但是通常是先排除明显的硬件故障以后，再和软件结合起来调试以进一步排除故障。可见硬件的调试是基础，如果硬件调试不通过，软件设计则无从做起。硬件的调试主要是把电路各种参数调整到符合设计要求。先排除硬件电路故障，包括设计性错误和工艺性故障。一般原则是先静态后动态。经过两周的努力工作，终于完成了自己的单片机课程设计。虽说忙碌了点，但我觉得这样的生活充实且有成就感，当然，也获益匪浅。在焊接过程中，我学会应先

15、合理的布局，并认真检查每个元器件，确保无误后再焊接。还有，不能急于求成，要焊接一个模块，检查一个模块，免得整个版子焊完后再在一大堆线中检查，这样不仅效率低且耗时。自然，我也学会如何去发现问题与解决问题的一些方法。至于软件设计与调试，我觉得它主要考验你的思维逻辑能力及你对指令的熟悉程度。可以说再整个软件设计过程中，我不仅学会了延时的两种方法，即软件延时和硬件延时，还掌握数码管的两种显示方式（即动态显示与静态显示）及其如何选择。当然，通过几次反复调试过程，使得我对汇编指令有了更深刻的理解。在整个课程设计过程我还掌握了一下几点：（1）掌握了电子系统设计的流程，熟悉了各种硬件电路以及软件编程方法。（2）理解了最单片机的各部分组成及特性。（3）熟练使用了各种计算机辅助设计工具完成设计，充分掌握了这些工具的使用。（4）学会了利用keil uvision2对汇编语言进行编译过程.更进一步加深了对proteus软件的学习。通过本次的课程设计，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，为自己以后的学习起了很大的帮助。就我个