交通灯控制Word格式.docx
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前提：
本次设计，是针对实际要求，灵活应用所学知识，独立进行系统综合设计的过程，以达到巩固单片机基础知识、掌握单片机系统开发过程和提高动手实践能力的目的。
要求：
某十字路口，设计一个十字路口交通灯信号控制器，指挥交通车的通行。
要求如下：
1）东西通道和南北通道交替通行，东西通道每次放行时间大于南北通道每次放行时间。
2）绿灯亮表示可以通行，红灯亮表示禁止通行。
3）每次绿灯变红灯时，绿灯先闪转变黄灯（此时另一干道上的红灯不变）。
4）十字路口要有数字显示，作为时间提示，以便人们更直观地把握时间。
具体要求东西通道、南北通道通行时间及黄灯亮的时间均以秒为单位作减计数。
二．硬件电路说明
MCS-51单片机是美国INTE公司于1980年推出的产品，典型产品有8031（内部没有程序存储器，实际使用方面已经被市场淘汰）、8051（芯片采用HMOS，功耗是630mW，是89C51的5倍，实际使用方面已经被市场淘汰）和8751等通用产品，一直到现在，MCS-51内核系列兼容的单片机仍是应用的主流产品（比如目前流行的89S51、89C51等），各高校及专业学校的培训教材仍与MCS-51单片机作为代表进行理论基础学习。
<
1>
电路工作原理:
本设计是以89C51为主控芯片，利用P1口控制74LS240（八反相缓冲器，线驱动器）驱动发光二极管模拟交通灯。
倒计时显示部分采用串口实现。
串口工作在方式0时通过外接移位寄存器74LLS164实现串并转换。
需要显示的数据经RXD端输出经过74LS164串并转换输出到共阳极的LED数码管显示，利用T0定时器进行1S定时。
2>
原理图中部分构成说明：
1、单片机的最小系统：
晶振和时钟电路
2、74LS240和74LS164
由于单片机的驱动能力太弱，所以给加了驱动电路，又因为发光二极管驱动，功率不大所以我选用了八反相缓冲器/8位三态门电路74LS240
设计采用164把串行口逐位输出的数据进行串并转换进而控制LED的显示
74LS164的真值表和构成如下图：
3、改进部位
本设计添加了应急通行，用按钮开关控制东西南北的应急通行信号。
其中东西方向接外中断0南北接外中断1，按一下按钮该方向通行，另外方向停止，按两下恢复原样。
三．软件部分说明：
（1）、定时/计数器介绍：
定时/计数器的四种工作方式：
工作方式0：
定时/计数器的工作方式0称之为13位定时/计数器方式。
它由TL的低5位和TH的8位构成13位的计数器，此时TL的高3位不用。
工作方式1：
工作方式1是16位的定时/计数器方式，将TMOD的M1M0设为“01”即可，其他特性与工作方式0相同。
工作方式2：
在工作方式2中，只有8位参与计数，而高8位是不参与计数的，用作预置数的存放，这样计数范围就小了，每当计数溢出，就会打开T0的高、低8位之间的开关，预置数就进入低8位。
当然这是由硬件自动完成的，不需要我们去操心。
通常工作方式2用于波特率发生器，对于这种用途，定时器就是为了提供一个时间基准，计数溢出后不需做任何的事情，要做的仅仅只有一件，就是重新装入预置数，再开始计数，而且中间不能有任何的延迟，可见这个任务用这种工作方式来完成是最妙不过了。
工作方式3：
在这种工作方式下，T0被拆成2个独立的定时/计数器来用。
其中，TL0可以构成8位的定时器或计数器工作方式；
而TH0则只能作为定时器用，我们知道定时/计数器使用时需要有控制，计满后溢出需要有溢出标记，T0被分成两个来用，那就要两个控制及溢出标记了，从何而来呢？
TL0还是用原来的T0的标记，而TH0则借用T1的标记，如此一来T1不是标记、控制可用了吗？
是的，在一般情况下，只有在T1以工作方式2运行时，才让T0工作于方式3。
（2）、定时1S
十字路口交通灯模拟控制器定时器采用工作方式1，先定时125MS，然后在定时中断程序中累加中断次数，8次为一秒，这样就可以起到定时1S的功能。
工作方式由工作方式控制寄存器（TMOD）决定，FR寄存器TMOD用于2个定时器/计数器T1/T0的工作方式设定，各位的含义表示如下：
GATE：
门控位，定义T1/T0的启动方式，
C/T-：
定时/计数功能选择位。
为“0”作定时器用；
为“1”，作计数器用。
M1M0：
工作方式选择位。
00方式013位计数器
01方式116位计数器
10方式2初值自动重装8位计数器
11方式32个8位计数器，仅适用于T0
由于十字路口交通灯模拟控制器设计采用6M晶振，因此定时125MS，可用下列语句实现。
工作方式1是16位计数结构的工作方式，计数器由TH全部8位和TL全部8位构成。
初始化如下：
MOVTMOD，#01
MOVTH0，#3CH
MOVTL0，#0B0H
定时1S在定时器0中断程序中完成，即计数八次为1S。
定时器中断初始化程序如下：
SETBEA；
开中断
SETBET；
定时器0允许中断
SETBTR；
开始定时、
中断流程图如下图：
（3）、中断的初始化步骤：
、要使用中断则首先必须中断中断允许。
、硬件的初始化：
设置引脚连接设置I/O口的输入输出。
3>
、软件的初始化：
设置中断寄存器，设置中断服务地址，清除中断标志，设置中断触发模式。
4>
、使能中断.
外中断程序：
对于外中断必须有中断的初始化程序、中断服务程序。
外中断是由外部原因引起的中断，有两个中断源，即外中断0和外中断1，中断请求信号由引脚P3.2和P3.3输入。
外中断请求信号弹有两种方式，一是电平方式，二是脉冲方式，可通过有关控制位的定义进行规定。
电平方式为低电平有效，只需在单片机的（INT0）和（INT1）中断请示输入端采样到有效的低电平时，就会激活外部中断。
脉冲方式则在脉冲的后负跳沿有效，即在相邻两个机器周期对中断请求引入端电平进行采样中，如前一次为高，后一次为低即为有效中断请求。
这就要求在这种中断方式，中断请求信号的脉冲宽度必须大于一个机器周期，以保证电平变化能被单片机采样到。
（4）、中断控制寄存器的状态设置
设计中采用定时器中断，外中断0，外中断1。
定时器中断、外中断、串口中断控制如下，其中外中断0、1优先级最高，保证了应急通行的需求。
MOVSCON，#00H；
工作于工作方式0，既移位寄存器状态
SETBES；
开总中断
SETBET0；
开定时器中断
SETBTR0；
启动T0定时器
SETBIT0；
外中断0为脉冲触发方式
SETBIT1；
MOVIP，#05；
外中断0，1为高优先级
SETBEX0；
开个中断0
SETBEX1；
开外中断1
外中断程序逻辑流程：
否
是
（5）串口工作方式设计
（1）、串口有4种方式：
方式0、1、2、3，由串口控制寄存器SCON和PCON控制。
10方式0同步移位寄存器
11方式110位异步收发
20方式211位异步收发
31方式311位异步收发
十字路口交通灯模拟控制器串口设计
本例设计串口若悬河工作于工作方式0，即同步移位寄存器状态
串口工作方式0
传送数据语句如下：
MOVDPTR，#SEGTABI；
字形码0~9地址
MOVA，DIS-LB；
低位数据
MOVCA，@A+DPTR；
查表
MOVSBUF，A；
发送数据
DL1：
JNBTI，DLI；
查询是否发送完一个字节
CLRTI
（6）字形编码：
根据各管的接线形式，可分成共阴极型和共阳极型。
给LED数码管的七个发光二极管加不同的电平，二极管显示不同亮暗的组合就可以形成不同的字形，这种组合称之为字形码。
显示字型
H
G
F
E
D
C
B
A
共阴极字形码
共阳极字形码
1
0X3F
0XC0
0X06
0XF9
2
0X5B
0XA4
3
OX4F
0XB0
4
0X66
0X99
5
0X6D
0X92
6
0X7D
0X82
7
0X07
0XF8
8
0X7F
0X80
9
0X6F
OX90
四、源程序和重要注释说明：
DIS_LBEQU32H；
时间数据低位
DIS_HBEQU33H；
时间数据高位
E_PASSTEQU30；
东西方向绿灯通电时间
N_PASSTEQU20；
南北方向绿灯通电时间
FLASHTEQU5；
黄灯闪烁时间
SECOND_FEQU20H.0；
定时1S标志
INT0_FEQU20H.1；
外中断0标志位
INT1_FEQU20H.1；
外中断1标志位
ORG0000H
AJMPMAIN
ORG0003H；
外中断0入口地址
LJMPINT_0；
调至外中断0服务程序
ORG000BH；
T0中断入口
AJMPT0_INT；
调至T0服务程序
ORG0013H；
外中断1入口地址
调至外中断1服务程序
ORG0100H
MAIN:
;
初始化程序*********************************
MOVSP,#50H
MOVTMOD,#01；
定时器T0工作于方式1，定时125MS，开起定时器0中断
MOVTH0,#0BH
MOVTL0,#0DCH
MOVSCON,#00H；
串口工作于工作方式0，即移位寄存器状态
MOVIP,#05；
开外中断0
;
****************************************************
MOVR2,#0
MOV20H,#0
；
开始所有灯亮以便检测交通灯的好坏，亮一秒
MOVP1,#0FFH
SETBTR0
开启定时
JNBSECOND_F,$
CLRSECOND_F
********************************************************
T_LIGHT:
MOVR3,#E_PASST
F_STEP:
MOVP1,#24H；
东西亮绿灯，南北亮红灯，即P1
MOVA,R3
LCALLH_D；
调用十六-十进制程序
LCALLDIS；
调用显示程序
JNBINT0_F,LP11
AJMPF_STEP
LP11:
JNBINT1_F,LP12
AJMPT_STEP
LP12:
JNBSECOND_F,$；
显示上面数据1S
CJNER3,#0,F_STEP；
变化显示数据
****************************
MOVR3,#FLASHT；
东西亮绿灯，南北闪烁黄灯
S_STEP:
MOVA,R3
MOVP1,#22H
LCALLH_D
LCALLDIS
JNBINT0_F,LP21
是否第一次出现外中断0，是转东西亮绿灯，南北亮红灯，
；
否则检测外中断1信号是否第一次出现
LP21:
JNBINT1_F,LP22
AJMPT_STEP；
外中断1第一次出现转东西亮红灯，南北亮绿灯
LP22:
JNBSECOND_F,$；
CLRSECOND_F；
示出现外中断正常显示
CJNER3,#0,LP1
LP1:
MOVP1,#02H
CJNER3,#0,S_STEP
*********************************
T_STEP:
MOVR3,#N_PASST；
南北亮绿灯，东西亮红灯
LP2:
MOVP1,#81H
JNBINT0_F,LP31
LP31:
JNBINT1_F,LP32
LP32:
CLRSECOND_F
CJNER3,#0,LP2
南北亮绿灯，东西闪烁黄灯
FORTH_STEP:
MOVP1,#41H
JNBINT0_F,LP41
LP41:
JNBINT1_F,LP42
LP42:
JNBSECOND_F,$
CJNER3,#0,LP3
LJMPT_LIGHT
LP3:
MOVP1,#40H
CJNER3,#0,FORTH_STEP
***************************
十六到十式转换
H_D:
MOVB,#10
DIVAB
MOVDIS_HB,A
JNZLP5
MOVA,#10
LP5:
MOVA,B
MOVDIS_LB,A
RET
********************************
时间显示子程序，显示两位十进制数，发光显示共阳极
DIS:
MOVR7,#2
MOVR0,#DIS_LB
DL0:
MOVA,@R0
ADDA,#0BH
MOVCA,@A+PC
MOVSBUF,A
DL1:
JNBTI,DL1
INCR0
DJNZR7,DL0
SEGTAB:
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H
T0_INT:
CLRTR0
MOVTL0,#0DCH
INCR2
CJNER2,#8,RETURN
SETBSECOND_F
DECR3
RETI
INT_0:
CLREX0；
关外中断
CLREX1
JNBINT0_F,INT0LP1；
检测外中断0信号是否第一次，是则置位
CLRINT0_F；
外中断0信号第二次出现，恢复数据，启动定时器0
MOVR3,40H
开外中断
AJMPINT0LP2
INT0LP1:
CLRTR0；
外中断0信号第一次出现，关定时器0清1S标志位
SETBINT0_F；
置位外中断0标志位
MOV40H,R3；
保存数据
MOVR3,#99；
送99S显示
INT0LP2:
INT_1:
CLREX0
JNBINT1_F,INT1LP1
CLRINT1_F
SETBEX0
AJMPINT1LP2
INT1LP1:
SETBINT1_F
MOV40H,R3
MOVR3,#99
INT1LP2:
SETBEX1
RETURN:
END
五、电路仿真原理图
六、PCB制版图
七、主程序流程图及状态显示图：
八、课程设计总结
通过这次的课程设计让我受益匪浅，设计中我把80C51，74LS240和74LS146结合起来，加上7段数码管用作显示通过51单片机进行定时和计数运用到很多联系，感觉自己的只是还是不够，所以在网上收集了很多大致的材料，进行借鉴和修改，从而我能深一步的了解控制的内容和方法，让知识连贯起来运用到实际的设计中。
通过这次的课程设计，让我受益匪浅，也让我了解和掌握了一些编程思想和对I/O接口的使用和应用的条件的思考，对单片机的各个管脚功能的理解和掌握。
实现了软件和硬件的有效结合，缺一不可。
设计让我把单片机的理论知识用在实践中，实现了理论和实践相结合，从中更懂得理论的是实践的基础，实践有能检验理论的正确性，更激发了我对专业知识的渴求，这些对我以后参加工作或者继续学习都会有很大的帮助和影响。
一个小小的单片机居然涵盖了如此之多，输入输出端口不说，还有显示部分。
用到中断、串行口、更使我对单片机的基本原理、单片机应用系统、开发过程，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。
而作为一位学生，在对交通灯的设计中，因知识和经验的不足，只能通过模仿其它的编程思路，再加上一些自己的思想去完成这个设计，因此在各个方面都会有一些不足，敬请指正。
但我会在以后的学习中逐渐去完善、巩固我的单片机知识。
、
所谓理论联系实际，控油理论知识而没有去动手操作，学的再好也还是书本上的知识，只有运用到实际中我们才可以发现利用自己所学的知识的价值，通过此次的课程设计，我更加明白了自己的知识和操作的不足，所以应当多涉猎点相关的知识并动手去做，这样才能让知识成为自己的利剑，让他大放异彩！
参考文献
（1）、倪志莲.《单片机应用技术》，北京理工大学出版社。
（2）、徐根耀.《电子元器件与电子制作》。
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