模拟交通灯设计说明书

1、 单片机课程设计模拟交通信号灯 设计题目：模拟交通信号灯专 业 ：测控技术与仪器 姓 名 ：夏克江 学 号 ：201056502105 小组成员：曹伟、鲁庆强、刘星、李闯 指导老师：王东兴 2013年7月 目录1、 绪论2 1.1概述2 1.2设计要求22、 总体设计及核心器件简介32.1程序流程图 32.2系统工作原理 32.3核心器件简介 33、 电路连接功能模块分析63.1功能模块分析 63.2电路连接图 84、 汇编程序设计95、 参考文献14六、总结体会15一、绪论1.1概述 单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多场合的应用，加之单片机具有集成度高、功能强、体积小、

2、功耗低、使用方便、性能可靠、价格低廉等特点，其易于产品化，抗干扰能力强，可在各种恶劣的环境下可靠的工作。特别是它强大的面向控制能力，使它在工业控制领域、智能仪表、外设控制、家用电器、机器人、军事装置等方面得到了广泛的应用。考虑到单片机的这些优势，现采用MCS-51系列单片机来实现十字路口交通信号灯的控制。本课程设计中，主要应用到80C51单片机系统、驱动电路、动态显示电路、时钟发生电路等，通过汇编语言编程，实现十字路口交通信号灯的控制。1.2设计要求 （1）主干道绿灯60秒，支干道绿灯三十秒，黄灯都是三秒； （2）要求定时器实现定时时间； （3）要求显示器同步显示主干道，支干道时间的倒计时；

3、（4）可用按键设定调整绿灯的时间。二、总体设计及核心器件功能简介2.1程序流程图 图2-1主程序框图 图2-2外部中断程序框图2.2系统工作原理 此交通信号灯控制系统采用80C51单片机、时钟发生器、数码管、芯片等元器件构成了基本控制单元、时钟发生单元、动态显示单元等，实现了交通灯点亮及倒计时功能。2.3核心器件功能简介 80C51 80C51单片机属于MCS-51系列单片机，由Intel公司开发，其结构是8048的延伸，改进了8048的缺点，增加了如乘（MUL）、除（DIV）、减（SUBB）、比较（CMP）、16位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和5个中断源。采用40引脚双列直

4、插式DIP（Dual In Line Package），内有128个RAM单元及4K的ROM。80C51有两个16位定时计数器，两个外中断，两个定时计数中断，及一个串行中断，并有4个8位并行输入口。80C51内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电容外接，本系统中采用12MHz的晶振频率。 图2-3 51系列单片机的内部基本机构 图2-4引脚图 74LS245 74LS245是我们常用的芯片，用来驱动led或者其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。当8051单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须

5、接入74LS245等总线驱动器。当片选端/CE低电平有效时，DIR=“0”，信号由 B 向 A 传输；（接收）DIR=“1”，信号由 A 向 B 传输；（发送）当CE为高电平时，A、B均为高阻态。由于P2口始终输出地址的高8位，接口时74LS245的三态控制端1G和2G接地，P2口与驱动器输入线对应相连。P0口与74LS245输入端相连,E端接地，保证数据线畅通。8051的/RD和/PSEN相与后接DIR，使得RD且PSEN有效时，74LS245输入（P0.1D1），其它时间处于输出（P0.1D1）。 图2-5 74LS245引脚图3906 2N3906三极管PNP小功率三极管，电流增益带宽积

6、250MHz，放大倍数100-400. 图2-6 3906引脚图7407 六高压输出缓冲器/驱动器（OC，30V），起到输出更大电流的作用。54/7407为集电极开路输出的六路驱动器，其主要电特性的典型值如下：tplhtph1pD6ns20ns125mW 图2-7逻辑图 （双列直插封装） 图2-8 引脚图参数：电源电压7V，输入电压5.5V，输出截止态电压30V，工作环境温度070，存储温度-65150。三、电路连接及功能模块分析3.1功能模块分析3.1.1时钟发生器及复位电路 采用内部时钟方式时，单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，引脚XTAL1为输入端，XTAL2为输出端。两

7、个引脚间跨接晶 图3-1体振荡器与微调电容组成并联谐振回路，构成一个自激振荡器为内部时钟电路提供震荡时钟。振荡器的频率主要取决于晶体的振荡频率，一般晶体在1.212MHz之间任选。电容C1、C2通常选取30pF左右。 复位电路采用上电及按键复位电路。上电后，由于电容充电，使RST持续一段时间的高电平，完成复位操作；当单片机处于运行中或锁死时，按下“复位”按钮，也可使单片机进入复位状态。通常选择C=1030uF，R=10010003.1.2数码管动态显示原理动态显示方式是采用分时的方法轮流点亮各位显示器，每一位显示器间隔一定时间轮流点亮一次。通常，将七段LED显示器的所有段选位并联在一起，由一个

8、8位I/O接口控制（称为数据口或字形口），而共阴极或共阳极的公共端分别由相应的I/O接口控制（称为扫描口或字位口）。数码管显示器的8个笔划段a-hp同名端连在一起，而每一位数码管显示器的公共端各自独立地受三极管控制。CPU向字段输出口送出字形码时，所有显示器接收到相同的字形码，但究竟是哪个显示器亮，则取决于数码管的公共端。而所谓的动态扫描就是指我们采用分时的方法，轮流控制各个显示器的公共端，使各个显示器轮流点亮。在轮流点亮的扫描过程中，每位显示器的点亮时间是极为短暂的，但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余晖效应，尽管实际上各位显示器并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定

9、的显示数据，不会有闪烁感。电阻起限流作用，保护发光二极管，电阻值越小，发光二极管越亮。 3.1.3红黄绿灯显示原理从P2.0、P2.1、P2.2三个端口送入电平信号，电路中接三个上拉电阻可以确保输出有效高电平，用三个7407驱动LED灯点亮。3.1.4特殊状况下交通控制 图3-2 通过控制两个外部中断，实现一个方向车辆允许通行，另一方向车辆禁止通行，以满足特殊状况下车辆通行需求。 3.2电路连接图 图3-3电路引脚图四、汇编程序设计 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP INTT0 ORG 0013H LJMP INTT1 ORG 001BH LJMP TT1

10、ORG 0100H TT1: MOV TH1,#0D8H ;定时器1，定时10us MOV TL1,#0F0H DJNZ R6,EXIT MOV R6,#100 ;定时器定时100次 MOV R1,#0FFH EXIT: RETI INTT0:MOV P2,#033H ;外部中断0， JB P3.4,$ RETI INTT1:MOV P2,#01EH ;外部中断1， JB P3.4,$ RETI ORG 1000H MAIN: MOV R6,#100 ;主程序； MOV R1,#00H MOV TMOD,#10H ;初始化 MOV TH1,#0D8H MOV TL1,#0F0H MOV IE,

11、#8DH MOV 20H,#60 MOV 21H,#3 MOV 22H,#30 MOV 23H,#63 MOV 24H,#33 SETB TR1 ST1: MOV P2,#1EH CJNE R1,#0FFH,TZ1 MOV R1,#00H DEC 20H DEC 23H TZ1: MOV R2,20H MOV R3,23H LCALL DISP ;调用显示子程序。 MOV A,20H CJNE A,#00H,ST1 MOV 20H,#60 ST2: MOV P2,#1DH ;第二个状态，主干道亮黄灯、支干道亮红灯； CJNE R1,#0FFH,TZ2 MOV R1,#00H DEC 21H D

12、EC 23H TZ2: MOV R2,21H MOV R3,23H LCALL DISP ;调用显示子程序。 MOV A,21H CJNE A,#00H,ST2 MOV 21H,#03 MOV 23H,#63 ST3: MOV P2,#33H ;第三个状态，主干道亮红灯、支干 道亮绿灯； CJNE R1,#0FFH,TZ3 MOV R1,#00H DEC 24H DEC 22H TZ3: MOV R2,24H MOV R3,22H LCALL DISP ;调用显示子程序。 MOV A,22H CJNE A,#00H,ST3 MOV 22H,#30 ST4: MOV P2,#2BH ；第四个状态

13、，主干道红灯，支干道黄灯 MOV 22H,R2 CJNE R1,#0FFH,TZ4 MOV R1,#00H DEC 24H DEC 21H TZ4: MOV R2,21H MOV R3,24H LCALL DISP ;调用显示子程序。 MOV A,21H CJNE A,#00H,ST4 MOV 21H,#03 MOV 24H,#33 LJMP ST1 ;跳转到第一个状态。 DISP: MOV A,R2 ;显示子程序。 MOV B,#10 DIV AB MOV 60H,A MOV 61H,B MOV A,R3 MOV B,#10 DIV AB MOV 62H,A MOV 63H,B MOV 40

14、H,#04H MOV R5,#0FEH MOV R0,#60H LLP: MOV A,R0 MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,R5 MOV P1,A LCALL DELAY1 MOV P1,#0FFH; RL A MOV R5,A INC R0 DJNZ 40H,LLP RET DELAY1: ;延时子程序 MOV R4,#12 DL2: MOV R7,#12 DJNZ R7,$ DJNZ R4,DL2 RET TABLE:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH END 5、 参考文献新编单片

15、机原理及应用，汪贵平、李登峰、龚贤武、雷旭编著，机械工业出版社。单片机原理与接口技术，胡汉才编著，清华大学出版社。 6、 总结体会单片机课程设计给我们提供了一个真正将理论应用于实践的机会，使我们学到了课堂上不能学到的东西。在本次课程设计过程中，我们小组成员互相鼓励，互相帮助，共同提高。从接到课程设计伊始，我们便通过集体讨论设计思路、分头查找资料、互动交流等方式使我们尽快了解掌握课题，尽快真正开展设计工作。设计的过程是一个从无到有，从零开始的过程，在这一个过程中，我们团队的每一个成员对团队合作这个名词感触颇深，并受益匪浅。思想的碰撞往往让我们产生新思路，发现新问题，收获新知识。在课程设计的过程中，我感觉自己的动手能力仍然非常欠缺，实践能力亟待加强。同时，自己专业课知识掌握得也不是非常牢固