基于单片机原理的交通信号灯设计1.docx
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基于单片机原理的交通信号灯设计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、硬件资源及其分配…………………………………………………3
五．硬件图…………………………………………………6
六、程序框图…………………………………………………7
七、程序…………………………………………………8
:
八、调试运行…………………………………………………13
九、仿真截图…………………………………………………13
十、设计心得体会…………………………………………………15
一、设计目的
1、通过单片机课程设计，熟练掌握汇编语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高我们的动脑和动手的能力。
2、通过交通信号灯控制系统的设计，掌握定时/计数器及中断的使用方法，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：
设计一个能够控制十二盏交通信号灯的模拟系统
要求：
利用单片机的定时器定时，令十字路口的红绿灯交替点亮和熄灭，并用LED灯显示倒计时间。
1、东西绿灯亮，南北红灯亮2、黄灯亮3、东西红灯亮，南北绿灯亮
三、设计原理分析
1、首先了解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0：
为东西绿灯亮，南北红灯亮；然后转状态1：
东西绿灯亮黄灯亮，南北红灯亮黄灯亮；过后转状态2：
东西红灯亮，南北绿灯亮；再转状态3：
东西红灯亮黄灯亮，南北绿灯亮黄灯亮。
一段时间后，又循环至状态0。
中间可通过中断按钮产生中断，跳入中断程序执行中断。
列出交通信号灯的状态表如下：
（其中，1代表灯亮，0代表灯灭）
状态
北
西
南
东
绿黄红
绿黄红
绿黄红
绿黄红
0
001
100
001
100
1
011
110
011
110
2
100
001
100
001
3
110
011
110
011
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6个信号灯。
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、通过延时时间送显，可以在原有的交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。
5．通过脉冲中断编写中断程序，可实现中断。
四、硬件资源及其分配
主要用到的硬件：
P1口、P3口、LED数码管、LED发光二级管、定时器T0
硬件分配：
1、P1口：
做为输出口，与发光二极管相连接，其状态及对应的十六进制值如下：
方向
状态
无
南北
东西
十六进制值
说明
P1.7P1.6
P1.5P1.4P1.3
P1.2P1.1P1.0
0
00
100
001
22H
东西绿南北红
1
00
110
011
33H
东西绿黄全亮
2
00
001
100
0CH
东西红南北绿
3
00
011
110
1EH
东西红黄全亮
2、P3口中的P3.0（RXD）和P3.1（TXD）作特殊用途,数据（倒计时时间）从RXD端输入,TXD端输出。
3、LED发光二极管用来显示灯亮情况。
4、定时/计数器T0用来产生1秒的定时
5．Led显示器十位与p0相连接，个位与p2连接用来显示时间，下面是LED显示接口及原理。
1LED是发光二极管的英文缩写，LED显示器是由发光二极管构成的，它在单片机中的应用非常普遍。
通常所说的LED显示器由7个发光二极管组成，其排列形状如图所示。
此外，显示器中还有一个圆点型发光二极管以dp表示，用于小数点表示。
通过七个发光二极管亮暗的不同组合，可以显示多种数字、字母以及其它符号。
LED显示中的发光二极管共有两种连接方法:
2共阳极接法：
把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。
使用时公共阳极接+5V。
这样阴极端输入低电平的段发光二极管就导通点亮，而输入高电平的则不亮。
3共阴极接法：
把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极。
使用时公共阴极接地。
这样阳极端输入高电平的段发光二极管就导通点亮，而输入低电平的则不亮。
4控制数码管驱动级的控制电路有静态式和动态式两类：
5静态驱动：
它是指每个数码管都要用一个译码器译码驱动。
6动态驱动：
它是所的数码管使用一个专门的译码驱动器，使各位数码管逐个轮流显示，它的扫描速度极快，因此显示效果与静态驱动相同。
7采用动态数码管显示，可以大幅度地降低硬件成本和电源的功耗，因为某一时刻只有一个数码管工作，就是所谓的分时显示，显示所需要的硬件电路可分时复用。
共阴极共阳极符号与引脚
如表1为共阳极与共阴极的代码表
表1十六进制数字形代码表
字型
共阳极代码
共阴极代码
字型
共阳极代码
共阴极代码
0
C0H
3FH
9
90H
6FH
1
F9H
06H
A
88H
77H
2
A4H
5BH
B
83H
7CH
3
B0H
4FH
C
C6H
39H
4
99H
66H
D
A1H
5EH
5
92H
6DH
E
86H
79H
6
82H
7DH
F
8EH
71H
7
F8H
07H
灭
FFH
00H
8
80H
7FH
五．硬件图
六、程序框图
1、主程序框图
2.中断服务程序框图
七、程序
#include
#defineport1P0
#defineport2P2
sbitgreen1=P1^0;
sbitred1=P1^1;
sbityellow1=P1^2;
sbitgreen2=P1^3;
sbitred2=P1^4;
sbityellow2=P1^5;
unsignedcharflag=0;
unsignedcharmun=30;
unsignedcharcodetab[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};
voidinit_timer0（void）
{
TMOD=0x01;
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
ET0=1;
EA=1;
TR0=1;
}
voiddisplay（unsignedcharx）
{
unsignedcharm,n;
m=x/10;
n=x%10;
port1=tab[m];
port2=tab[n];
}
voidinit（void）
{
P1=0x00;
init_timer0（）;
}
voidmain（）
{init（）;
while
（1）
{do
{
display（mun）;
green1=1;
red1=0;
green2=0;
red2=1;
}
while（mun!
=3）;
do
{
if（mun==3）
{
yellow1=1;
yellow2=1;
}
display（mun）;
}
while（mun!
=0）;
if（mun==0）
{
mun=30;
yellow1=0;
yellow2=0;
}
do
{
display（mun）;
green1=0;
red1=1;
green2=1;
red2=0;
}
while（mun!
=3）;
do
{
if（mun==3）
{
yellow1=1;
yellow2=1;
};
display（mun）;
}while（mun!
=0）;
if（mun==0）
{
mun=30;
yellow1=0;
yellow2=0;
}
}
}
voidtimer（void）interrupt1using1
{
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
flag++;
if（flag==20）
{
flag=0;
mun--;
}
}:
八、调试运行
1、接硬件图接线，为了确保东西南北红黄绿灯能够对应显示，实验时，对P1口的接线做了调整。
即，P1.0接绿灯,P1.1接黄灯,P1.2接红灯,P1.3接绿灯,P1.4接黄灯,P1.5接L3红灯
2、从0100H单元开始连续运行，观察六个LED灯是否与交通显示情况对应，如果有偏差，则单步运行或断点运行，进行调试，直至满足设计要求。
3、调试完灯的显示后，从0100H开始连续运行，观察数码管显示的是否正常，如果不正常，则运用单步运行或断点运行进行分析和调试，直至满足要求。
4、整体运行，观察灯显示和时间显示是否都符合要求，如果不符合，则再调试。
直至满足要求。
九、仿真截图
十、设计心得体会
两周的单片机课程设计很快就结束了，在课程设计的这段时间里，我不仅学到了许多新的知识，而且加深了我对以前学习的理论知识的掌握。
以前我们学的东西仅限于课本，对实实在在的应用还比较模糊，这次课程设计有利于同学们学习目的的明确性和主动性。
通过这次课程设计，我们知道了哪些东西是应该确实掌握的，在学校里，没有实实在在的实习，我们总以为学的东西没太多用，当我们在课程设计过程中了解到我们学的东西是如此重要时，我们学习的积极性有了，目的性提高了。
通过单片机课程设计，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，我们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，我们明白了，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，我们坚持了下来。
当然最终，这个设计很成功，主要体现在，这一整个系统，几乎没有课本以外的参考书，程序由我们自己独立完成，制作的交通灯控制系统程序简单易读，结构清楚，最重要的是成本低。
在设计一个系统，除了达到所要求的性能指标以外，成本也是很重要的一个指标。
成本的高低也决定了产品的适用性。
在这次单片机课程设计中，我主要负责软件编写和仿真的调试，在这次课程设计中，让我懂得了团队协作重要，在一个工程中一个团队精神是必不可少，在这里我要感谢老师对我们指导和我们团队的另外三个同学帮助。
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