单片机交通灯课程设计(LED显示倒计时)

1、单片机交通灯课程设计(LED显示倒计时.txt27信念的力量在于即使身处逆境，亦能帮助你鼓起前进的船帆；信念的魅力在于即使遇到险运，亦能召唤你鼓起生活的勇气；信念的伟大在于即使遭遇不幸，亦能促使你保持崇高的心灵。 本文由ID很难想啊贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 摘 要 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入， 同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的 单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单 片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加 以完善。 由于我国经济的快速发展从而导致

2、了汽车数量的猛增，大中 型城市的城市交通，正面临着严峻的考验，从而导致交通问题日 益严重，日常的交通堵塞成为人们司空见惯而又不得不忍受的问 题。在这种背景下，结合我国城市道路交通的实际情况，开发出 真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统已经成为当前的 主要任务。 对交叉口实行科学的管理与控制是交通控制工程的重要研究 课题，是保障交叉口的交通安全和充分发挥交叉口的通行能力的 重要措施，是解决城市交通问题的有效途径。 交通灯控制系统由 80C51 单片机、键盘、LED 显示、交通灯 延时组成。 系统除具有基本交通灯功能外， 还具有时间设置、 LED 信息显示功能，市交通实现有效控制。 目录 一

3、序言 3 1.1 交通灯的形成 4 1.2 单片机的发展历程 4 1.3 芯片简介 5 1.4 技术指标及设计要求 7 二 硬件电路的设计及描述 9 2.1MCS-51 单片机内部结构 9 2.2 MCS-51 单片机芯片引脚位置及功能符号 12 2.3 51 系列单片机运行的硬件条件 13 2.4 单片机的特点与应用 14 三 软件设计流程及描述 15 3.1 软件设计15 3.2 电路连接分配 16 3.3 主程序流程图 17 四 源程序代码 18 体会总结22 体会总结 参 考 文 献 23 2 一 序言 1.1 交通灯的形成 当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最 常见和

4、最有效的手段。 但这一技术在 19 世纪就已出现了。 1858 年， 在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红， 蓝两色的机械扳 手式信号灯， 用以指挥马车通行。 这是世界上最早的交通信号灯。 。 电气启动的红绿灯出现在美国， 这种红绿灯由红绿黄三色圆形 的投光器组成，1914 年始安装于纽约市 5 号大街的一座高塔上。 红灯亮表示“停止” ，绿灯亮表示“通行” 。 1 信号灯的出现，使交通得以有效管制 ，对于疏导交通流量、 提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。1968 年，联合国 道路交通和道路标志信号协定对各种信号灯的含义作了规定。 绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和

5、右转弯，除 非另一种标志禁止某一种转向。 左右转弯车辆都必须让合法地正在 路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信 号， 面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。 黄灯是警告 3 信号， 面对黄灯的车辆不能越过停车线， 但车辆已十分接近停车线 而不能安全停车时可以进入交叉路口。 我们设计的单片机控制交通 灯就是基于信号灯。 1.2 单片机的发展历程 单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇 具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制 领域，故又称为微控制器。 在 MCS-51 系列单片机中，有两个子系列：51 子系列和 52 子系列。每个子系列有诺

6、干中型号。51 系列有 8051、8751 和 8031 三个型号，后来经过改进产生了 80c51、87c51、80c31 三个型号； 52 系列有 5021、 8752、 8032 三个型号， 改进后的型号是 80c52/87c52、 80c32。改进后的型号更加省电。52 系列比对应的 51 系列增加了定 时器 T2 并将内部程序存贮器增加到 8KB。Inter 公司停止生产 MCS-51 系列单片机之后将生产权转让给了许多其他公司，于是出现 了许多与 Mcs-51 兼容的单片机。 通常， 单片机由单块集成电路芯片 构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和 I/O 接口电

7、路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相 结合，便可成为一个单片机控制系统。 4 单片机经过 1、2、3、3 代的发展，目前单片机正朝着高性能 和多品种方向发展，它们的 CPU 功能在增强，内部资源在增多，引 角的多功能化，以及低电压底功耗。 1.3 芯片简介 MSCMSC-51 芯片简介 80C51 是 INTEL 公司 MCS-51 系列单片机中最基本的产品， 它采 用 INTEL 公司可靠的 CHMOS 工艺技术制造的高性能 8 位单片机， 属于标准的 MCS-51 的 HCMOS 产品。它结合了 HMOS 的高速和高密 度技术及 CHMOS 的低功耗特征，它继承和扩展了 MCS

8、-48 单片机的 体系结构和指令系统。 8051 是 MCS-51 系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的 机型进行系统的讲解。8051 单片机包含中央处理器、程序存储器 (ROM、数据存储器(RAM、定时/计数器、并行接口、串行接口和 中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总 线，现在我们分别加以说明： 中央处理器： 中央处理器(CPU是整个单片机的核心部件，是 8 位数据宽度的 处理器，能处 理 8 位二进制数据或代码，CPU 负责控制、指挥和调 5 度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操 作。 数据存储器(RAM： 8051 内部有 128 个 8 位

9、用户数据存储单元和 128 个专用寄存 器单元， 它们是统一编址的， 专用寄存器只能用于存放控制指令数 据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用 的 RAM 只有 128 个， 可存放读写的数据， 运算的中间结果或用户定 义的字型表。 程序存储器(ROM： 8051 共有 4096 个 8 位掩膜 ROM，用于存放用户程序，原始数 据或表格。 定时/计数器(ROM： 8051 有两个 16 位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数 产生中断用于控制程序转向。 并行输入输出(I/O口： 8051 共有 4 组 8 位 I/O 口(P0、 P1、P2 或 P3，用于对外部 数据的

10、传输。 全双工串行口： 6 8051 内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行 数据传送， 该串行口既可以用作异步通信收发器， 也可以当同步移 位器使用。 中断系统： 8051 具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数 器中断和一个串行中断， 可满足不同的控制要求， 并具有 2 级的优 先级别选择。 时钟电路： 8051 内置最高频率达 12MHz 的时钟电路，用于产生整个单片 机运行的脉冲时序，但 8051 单片机需外置振荡电容。 单片机的结构有两种类型， 一种是程序存储器和数据存储器分 开的形式，即哈佛(Harvard结构，另一种是采用通用计算机广泛 使用的程序存储器与数

11、据存储器合二为一的结构，即普林斯顿 (Princeton结构。INTEL 的 MCS-51 系列单片机采用的是哈佛结构 的形式， 而后续产品 16 位的 MCS-96 系列单片机则采用普林斯顿结 构。 1.4 技术指标 设计一个十字路口的交通灯控制电路,每条道路上各配有一组 7 红、黄、绿交通信号灯，其中红灯亮，表示该道路禁止通行；黄灯 亮表示该道路上未过停车线的车辆禁止通行， 已过停车线的车辆继 续通行； 绿灯表示该道路允许通行。 该电路自动控制十字路口两组 红、黄、绿交通灯的状态转换，实现十字路口自动化。 1.5 设计要求 1、 利用两种颜色的 4 个发光二极管模拟路口的交通 灯。 2、

12、交通灯切换时间为 50 秒，在 LED 数码管上显示 剩余时间。 8 二 硬件电路的设计及描述 2.1MCS-51 单片机内部结构 在 MCS-51 系列单片机中， 2 个系列： 51 系列和 有 子 52 子系列。每个系列有若干种型号。51 系列有 8051、8751、8031、 87C51、和 80C31。 ： 9 分析上图，并按其功能部件划分可以看出，MCS-51 系列单片 机是由 8 大部分组成的。这 8 大部分是： 1.一个 8 位中央处理器 CPU（有成为微处理器） CPU 的内部结构是有运算器和控制器组成，是单片机的核心部 件。其中包括算术逻辑运算单元、ALU、累加器 ACC、程

13、序状态字 寄存器 PSW、堆栈指针 SP、寄存器 SP、寄存器 B、程序计数器（指 令指针）PC、指令寄存器 IR、暂存器等部件。 2.128 个字节的片内数据存储器 RAM 片内数据存储器用于存放数据、运算结果。 3.4KB 的片内程序存储器 ROM 或 EPROM 用于存放程序、原始数据和表格。现在的改进产品里一般都 换成了 Flash 存储器。 4.18 个特殊功能寄存器 SFR。 CPU 内部包含了一些外围电路的控制寄存器、状态寄存器以 及数据输入/输出寄存器，这些外围电路的寄存器构成了 CPU 内部 的特殊功能寄存器。18 个特殊功能寄存器 SFR 有 3 个是 16 位的， 共占了

14、 21 个字节。 5.4 个 8 位并行输入输出 I/O 接口。 10 P0 口 P0.0P0.7 输入与输出 分时的传送地址低 8 位与数据线 P1 口 P2 口 P3 口 入端 P3.1TXD：串行口输出端 P3.1TXD：串行口输出端 P3.2 P3.3 ：外部中断 0 中断请求输入端 ：外部中断 1 中断请求输入端 P1.0P1.7 P2.0P2.7 P3.0P3.7 输入与输出 输入与输出 输入与输出 无第二功能 传送地址的高 8 位 P3.0RXD： 串行口输 P3.4T0：定时器/计数器 0 外部输入端 P3.5T1：定时器/计数器 1 外部输入端 P3.6 P3.7 ：外部数据

15、存储器写选通信号 ：外部数据存储器读选通信号 P0 口、P1 口、P2 口、P3 口（共 32 线） ，用于并行输入或输出 数据。 6.1 个串行 I/O 接口，完成单片机与其他微机之间的串行通 信 。 11 7.2 个 16 位定时器/计数器 T0、T1。 8.一个具有 5 个（52 子系列为 6 个或 7 个）中断源，2 个可 编程优先级的中断系统。 它可以接收外部中断申请、 定时器/计数 器中断申请和串行口终端申请。 2.2 MCS-51 单片机芯片引脚位置及功能符号如下图所示。 单片机芯片引脚位置及功能符号如下图所示。 MCS-51 系统的引脚说明： MCS-51 系列单片机中的 80

16、31、8051 及 8751 均采用 40Pin 封 装的双列直接 DIP 结构，图二是它们的引脚配置，40 个引脚中， 12 正电源和底线两根， 外置石英振荡器的时钟线两根， 组 8 位共 32 4 个 I/O 口，中断口线与 P3 口线复用。 8951 的抚慰方式可以自动复位，也可以是手动复位，见下图。 除此之外，RESET/Vpd 还是一复用脚，Vcc 掉电其间，此脚可以接 上没用电源，以保证单片机内部 RAM 的数据不丢失。 在编程时，EA/Vpp 脚还需加上 21V 的编程电压。 2.3 51 系列单片机运行的硬件条件 51 系列单片机内部配有 ROM 和 RAM， 单片机能够运行的

17、最基本 配置是： 1.配有为单片机提供时 钟信号的振荡电路，如下图所示。 2.配有上电复位或按键复位电路。 3.要对 EA 脚进行处理，选择外部或内部程序存储器。 4.要为单片机提供一个稳定的、 满足单片机工作电压的工作电 源。 13 2.4 单片机的特点与应用 1.单片机的特点 （1）.控制功能强。 （2）.抗干扰性强，可靠性高，工作温度范围宽。 （3）.开发周期短，性价比高，易于产品化。 2.单片机的应用领域 （1）.智能化仪表。 （2）.实时工业控制。 （3）.机电一体化产品。 14 三 软件设计流程及描述 3.1 软件设计 先了解实际交通灯的变化规律， 假设一个十字路口为东西南 北走向

18、。初始状态 0 为东西红灯，南北绿灯；然后转状态 1 南北绿 灯通车，东西红灯。过一段时间转状态 0，东西红灯，南北绿灯。 再转状态 1，南北绿灯通行，东西红灯。过一段时间转状态 0，不 断循环。倒计时时间由 LED 灯显示出来 交通灯管理系统电路原理图 50 秒 50 秒 东西方向灯 红灯 绿灯 南北方向灯 绿灯 红灯 从上表中我们可以很容易的看出： （1）当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东 西道行人可通过；南北道为绿灯，此道车辆 通过，行人禁止通行。时间为 50 秒。 15 （3）当东西方向为绿灯，此道车辆通行；南北方 向为红灯，南北道车辆禁止通过，行人通行， 时间为 50 秒。 （4

19、）这样如上表的时间和红、绿出现的顺序依次 出现这样行人和车辆就能安全畅通的通行。 3.2 电路连接分配 通过单片机的 P1 口控制实验仪上 6 个 LED 按照交通灯的变化 规律循环发光，模拟十字路口 L2、L1、L0 模拟南北方向交通灯。 通过一条 SETB 指令，可使某一灯亮，通过一条 CLR 指令，可使某 一灯灭 16 3.3 主程序流程图 17 四 源程序代码 参考程序清单如下： ORG 0000H MOV R5,#00H MOV R6,#05H MAIN:MOV A,#03H MOV DPTR,#0FF20H MOVX DPTR,A MOV A,#00H MOV DPTR,#0FF21H MOVX DPTR,A LT1: MOV R4,#21H MOV R7,#32H SJMP LT0 LT2:MOV