8255交通灯单片机课程设计

1、单片机原理与应用课程设计报告题 目：简单交通灯控制系统专 业：班 级：学 号：姓 名：天津理工大学中环信息学院计算机工程系2011年12月29 日交通灯控制系统设计摘要设计一个交通灯控制系统，该控制系统工作后，交通灯按照下列规律变化：初始态东南西北均为红灯， 持续时间为 2s； 然后转为状态1(10s)， 为东西红、 南北绿； 状态 2(3s)东西红灯不变、 南北绿灯灭、 黄灯闪烁三次； 状态 3(15s)， 为东西绿、 南北红； 状态 4(3s)，为东西绿灯灭、黄灯闪烁三次、南北红灯不变；最后回到状态1，依此循环。如遇到特殊情况，可拨动应急开关，使各向均为红灯，特殊车辆不受红灯限制，待其顺利

2、通过后拨动另一个开关，系统返回继续运行。同时用 LED 用倒计时方式显示各路口亮灯时间。关键词： 单片机，交通灯，应急开关， LED1绪论1.1 设计背景红绿交通灯自动控制系统在城市十字(或丁字)路口有着广泛的应用。随着社会的 进步，人们生活水平的提高，私家车数量会不断增加，对城市交通带来前所为有的压力。 道路建设也将随之发展，错综复杂的道路将不段增多。为维持稳定的交通秩序，红绿灯 自动控制系统将得到更为广泛的应用。 现在实际应用的红绿灯系统中一般没有倒计时功 能，使司机和行人不知道指示灯还有多久将会改变现有状态。本设计应用基本数字电路 知识，采用LED灯作红、绿、黄三交通灯，用七段数码管作同

3、步倒计时显示。实现两 方向通行时间不相等的控制并配有倒计时。1.2 设计目的熟悉单片机控制系统，并了解系统设计的一般规律。掌握8255芯片的结构及编程方法。熟悉模拟交通灯控制的实现方法。1.3 设计任务及要求设计一个交通灯控制系统，该控制系统工作后，交通灯按照下列规律变化：初始态 东南西北均为红灯，持续时间为2s；然后转为状态1(10s),为东西红、南北绿；状态2(3s) 东西红灯不变、南北绿灯灭、黄灯闪烁三次；状态3(15s),为东西绿、南北红；状态4(3s), 为东西绿灯灭、黄灯闪烁三次、南北红灯不变；最后回到状态 1,依此循环。如遇到特 殊情况，可拨动应急开关，使各向均为红灯，特殊车辆不

4、受红灯限制，待其顺利通过后 拨动另一个开关，系统返回继续运行。同时用 LED用倒计时方式显示各路口亮灯时间。2设计使用的仪器和设备2.1 达爱思教仪本实验采用达爱思教仪型号是 Dais-PG206FD2.2 八段数码管数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光 二极管单元(多一个小数点显示)；按能显示多少个“画分为1位、2位、4位等等数 码管，2.3 8255 芯片8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O 口。具有 3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片(8255引脚如图1,8255编程模式如图2)。 其各口功能可由软件选择,

5、使用灵活，通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时 的中间接口电路。8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A B、C 口。由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU 连接部分、与外设连接部 分、控制部分。图1 8255引脚图2 8255编程模式3系统硬件设计方案3.1 系统硬件方案框图交通灯系统硬件方案框图如图（3）八段管信息演示模k 8255单片机接口电路入交通灯演图3交通灯系统硬件方案框图3.2 电路原理图电路原理图是借鉴外部中断实验（急救车与交通灯）

6、修改的如图4,增加P2.1连接K1和P2.2连接K2。如遇到特殊情况，可拨动应急开关 K1 ,使各向均为红灯，特殊车 辆不受红灯限制，待其顺利通过后拨动另一个开关K2,系统返回继续运行。图4交通灯与急救车3.3 相关知识及原理介绍8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O 口。具有 3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40弓I脚）o其各口功能可由软件选择， 使用灵活，通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。8255特性：（1） 一个并行输入/输出的LSI芯片，多功能的I/O器件，可作为CPU总线与外围的接 口 .（2）具有24个可编

7、程设置的I/O 口，即3组8位的I/O 口为PAD ,PB 口和PC口 .它们 又可分为两组12位的I/O 口,A组包括A 口及C 口（高4位,PC4PC7）,B组包括B 口及C 口(低4位,PC0PC3).A组可设置为基本的I/O 口，闪控(STROBE)勺I/O闪控式，双向I/O3 种模式;B组只能设置为基本I/O或闪控式I/O两种模式，而这些操作模式完全由控制寄 存器的控制字决定.交通灯控制系统，该控制系统工作后，交通灯按照下列规律变化：初始态东南 西北均为红灯，持续时间为 2s；然后转为状态1(10s),为东西红、南北绿；状态 2(3s) 东西红灯不变、南北绿灯灭、黄灯闪烁三次；状态3

8、(15s),为东西绿、南北红；状态4(3s), 为东西绿灯灭、黄灯闪烁三次、南北红灯不变；最后回到状态 1,依此循环。如遇到特 殊情况，可拨动应急开关，使各向均为红灯，特殊车辆不受红灯限制，待其顺利通过后 拨动另一个开关，系统返回继续运行。同时用 LED用倒计时方式显示各路口亮灯时间。 4系统软件设计方案 4.1工具介绍汇编语言是一种功能很强的程序设计语言,也是利用计算机所有硬件特性并能直接 控制硬件的语言。汇编语言，作为一门语言，对应于高级语言的编译器，需要一个汇编器”来把汇编语言原文件汇编成机器可执行的代码。高级的汇编器如MASM , TASM等等为我们写汇编程序提供了很多类似于高级语言的

9、特征、比如结构化、抽象等。在这 样的环境中编写的汇编程序，有很大一部分是面向汇编器的伪指金经类同于高级语 言。现在的汇编环境已经如此高级，即使全部用汇编语言来编写windows的应用程序也 是可行的，但这不是汇编语言的长处。汇编语言的长处在于编写高效且需要对机器硬件 精确控制的程序。大多数情况下Linux程序员不需要使用汇编语言，因为即便是硬件驱动这样的底层 程序在Linux操作系统中也可以完全用 C语言来实现,再加上GCC这一优秀的编译器 目前已经能够对最终生成的代码进行很好的优化，的确有足够的理由让我们可以暂时将汇编语言抛在一边了。但实际情况是 Linux程序员有时还是需要使用汇编，或者不

10、得不 使用汇编，理由很简单：精简、高效和libc无关性。假设要移植Linux到某一特定的工 入式硬件环境下，首先必然面临如何减少系统大小、提高执行效率等问题，此时或许只 有汇编语言能帮上忙了。汇编语言源程序的设计步骤：(1)拟制设计任务书(2)建立数学模型(3)确立算法(4)绘制程序流程图(5)编制汇编语言源程序(6)上机调试单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力 的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器 ROM、多种I/O 口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成

11、的一个小而完善的计算机系统。单片机如图（5）图5单片机4.2 程序流程图图7外部中断子程序框图图6主程序流程框图交通灯控制系统流程框图如图6,如遇到特殊情况外部中断子程序框图如图74.3 程序源代码及注释CS8255 EQU 0FFFFhOUTSEG EQU 0FFFChOUTBIT EQU 0FFFDhSECOND EQU 30HNUM EQU 31HTIME EQU 32HTIME1 EQU 33HORG 0000H;LJMP MAIN;ORG 0003H;8255 命令控制口; 字形控制口; 字位 / 键扫控制口LJMP INTORG 000BHLJMP T0_INTMAIN : MOV

12、 SP,#50H主程序的入口地址跳转到主程序的开始处外部中断 0 的中断程序入口地址定时器 0 的中断程序入口地址跳转到中断服务程序处MOV TCON,#01h ; 下降沿 , IT0MOV IE,#8FH ;CPU 开中断，允许T0中断，T1中断和外部中断1中断MOV TMOD,#51H ; 设置 T1 为计数方式,T0 为定时方式，且都工作于模式 1MOV DPTR ,#CS8255MOV A, #80H; 给8255赋初值，8255工作于方式0MOVX DPTR, AMOV R3,#5LCALL DISPLCALL DELAYJNa: SETB TR0 ; 启动T0计时器Na0: MOV

13、 R3,#02h; 东西方向禁止，南北方向通行MOV P1,#0DBH ; 置8255A 口，东西南北方向红灯亮Na2:CJNE R3,#00H,Na2 ;比较SECOND的值是否为0,不为0转到当前指令处执行N00: MOV R3,#0ah东西方向禁止，南北方向通行10sMOV P1,#0ddH ; 置8255A 口，东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮N02:CJNE R3,#00H,N02 ; 比较SECOND的值是否为0,不为0转到当前指令处执行- 黄灯闪烁 3 秒程序 MOV R3,#3N1: MOV P1,#0DEH ; 置 P1 口，东西，南北方向黄灯亮N11: MOV R4,#00H

14、黄灯持续亮0.5 秒置 P1 口，南北方向黄灯灭黄灯持续灭0.5 秒闪烁时间达3 秒则退出N12: CJNE R4,#7DH,$ ;N13: MOV P1,#0DFH ;N14: MOV R4,#00HCJNE R4,#7DH,$ ;CJNE R3,#00H,N1 ;JN2: MOV R7,#00HMOV R3,#0fh ; 东西通行，南北禁止 15sMOV P1,#0EBH ; 置 P1 口，东西方向绿灯灭，南北方向红灯亮N22:CJNE R3,#00H,N22; 黄灯闪烁 3 秒程序MOV R3,#03HN3: MOV P1,#0F3H ;N31: MOV R4,#00HCJNE R4,#

15、7DH,$;N32: MOV P1,#0FBH ;N33: MOV R4,#00HCJNE R4,#7DH,$;CJNE R3,#00H,N3 ;置 P1 口，东西，南北方向黄灯亮黄灯持续亮0.5 秒置 P1 口，南北方向黄灯灭黄灯持续灭0.5 秒闪烁时间达3 秒则退出JN41: MOV R7,#00HMOV R3,#03h ; 东西通行，南北禁止 3sMOV P1,#0bBH ; 置 P1 口，东西方向绿灯灭，南北方向红灯亮N42:CJNE R3,#00H,N42SJMP N00;1 秒延时子程序给定时器T0送定时10ms的初值判断延时是否够一秒，不够则调用显示子程序清零倒计时初值减一调用显

16、示子程序中断返回T0_INT:MOV TL0,#9AH ;MOV TH0,#0F1HINC R4INC R5CJNE R5,#0FAH,T01 ;MOV R5,#00H;R5DEC R3 ;T01: ACALL DISP ;RETI;INT: PUSH PSWMOV TIME1,R3MOV NUM,P1MOV P1,#1BHI1:;CALL DELAY1JB P3.1,I1MOV R3,TIME1MOV P1,NUMPOP PSWRETI; 显示子程序-DISP:MOV B,#0AHMOV A,R3 ;SECOND中值二转十显示转换DIV ABMOV R0,AMOV R2,#00000010b

17、;Loop:MOV DPTR,#OUTBITCLR AMOVX DPTR,A ; 关所有八段管MOV DPTR,# LEDMAPMOV A,R0MOVC A,A+DPTRMOV DPTR,#OUTSEGMOVX DPTR,AMOV DPTR,#OUTBITMOV A,R2MOVX DPTR,A ; 显示一位八段管MOVR6,#01CALL DELAYMOV A,R2 ; 显示下一位RR AMOV R2,AMOV DPTR,# LEDMAPMOV A,BMOVC A,A+DPTRMOV DPTR,#OUTSEGMOVX DPTR,AMOV DPTR,#OUTBITMOV A,R2MOVX DPT

18、R,A ; 显示一位八段管MOVR6,#01CALL DELAYMOV DPTR,#OUTBITCLR AMOVX DPTR,A ; 关所有八段管RET;-延时4MS子程序DELAY: MOV R1,#0AHLP: MOV R7,#64HNOPLP1: DJNZ R7,LP1DJNZ R1,LPRETDELAY1:MOV TIME,#0FHLP4: MOV R1,#0FFHLP2: MOV R7,#0FFHNOPLP3: DJNZ R7,LP3DJNZ R1,LP2DJNZ TIME,LP4RETLEDMAP:; 八段管显示码DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,099H,092H,0

19、82H,0F8HDB 080H,090H,088H,083H,0C6H,0A1H,086H,08EHEND5 硬件、软件调试步骤5.1 安装注意事项首先观察原理图， 根据电气要求进行合理的整体布局， 最大限度的减少叉线和飞线，降低干扰。自己要形成一个大致的布局和接线方法，而且要尽量美观。步骤如下：(1) 用万用表检查万能板的内部结构，确定其内部的电气连接属性。(2) 安装前先检查元器件的质量，安装时注意、集成芯片的引脚和极性。5.2 调试(1) 不通电检查电路安装完毕后，不要急于通电，应首先认真检查接线是否正 确， 包括多线、 少线、 错线等， 尤其是电源线不能接错或接反，以免通电后烧坏电路或元器件。(2) 直观检查连线检查完毕后， 直观检查电源， 元器件接线端之间有无短路，连线 处有无接触不良。(3)运行软件观察交通灯运行情况，出现问题对软件程序进行修改。5.3 调试注意事项(1) 测试之前要熟悉各种仪器的使用方法，并仔细加以检查，避免由于仪器使用不当或出现故障而作出错误判断。(2) 测试仪