改单片机交通灯课程设计.docx

改单片机交通灯课程设计.docx

《改单片机交通灯课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《改单片机交通灯课程设计.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

改单片机交通灯课程设计

《单片机原理及应用》课程设计

题目基于STC89C52单片机的

交通灯控制系统设计

学生姓名陈国盛

学号2012115020343

学院计算机科学与技术学院

专业通信工程

指导教师洪家平

二Ｏ一五年六月十七日

基于STC89C52单片机的交通灯控制系统

陈国盛

1.项目概述

随着我国经济的高速发展，私家车、公家车的增加，无疑会给我国道路交通系统带来沉重的压力，很多大城市都不同程度的受到交通堵塞问题的困扰。

下面以STC89C52单片机为核心，设计出以人性化、智能化为目的的交通信号灯控制系统。

2.项目意义

用STC89C52单片机控制一个交通信号灯系统，晶振采用12MHz。

设A车道与B车道交叉组成十字路口，A是主道，B是支道。

设计要求如下：

（1）用发光二极管模拟交通信号灯，用按键开关模拟车辆检测信号。

（2）正常情况下，A、B两车道轮流放行，A车道放行9s，其中3s用于警告；B车道放行6s,其中3s用于警告。

（3）在交通繁忙时，交通信号灯控制系统应有手控开关，可人为的改变信号灯的状态，以缓解交通拥挤状况。

在B车道放行期间，若A车道有车而B车道无车，按下开关K1使A车道放行5s；在A车道放行期间，若B车道有车而A车道无车，按下开关K2是B车道放行5s。

（4）有紧急车辆通过时，按下K3使A、B车道均为红灯，禁行5s。

3系统设计

交通控制系统主要控制A、B两车道的交通，以STC89C52单片机为核心芯片，通过控制三色LED的亮灭来控制各车道的通行；另外通过3个按键来模拟各车道有无车辆的情况和有紧急车辆的情况。

根据要求，制定总体设计思想如下：

（1）正常情况下运行主程序，采用0.5s延时子程序的反复调用来实现各种定时时间。

（2）一车道有车，而另一车道无车时，采用外部中断1执行中断服务程序，并设置该中断为低优先级中断。

（3）有紧急车辆通过时，采用外部中断0执行中断服务程序，并设置该中断为高优先级中断，实现二级中断嵌套。

3.1框图设计

基于STC89C52单片机的交通信号灯控制系统由电源电路、单片机主控电路、按键控制电路和道路显示电路几部分组成。

3.2关键技术

（1）单片机最小系统工作原理及设计（晶振电路和复位电路）

（2）按键电路工作原理及设计

（3）驱动电路74LS07的特性及使用

（4）LED的特性及使用

（5）STC89C52单片机引脚

（6）单片机汇编语言及程序设计

4硬件设计

用12只LED模拟交通信号灯，以STC89C52单片机的P1口控制这12

只发光二极管，由于单片机带负载能力有限，因此，在P1口与发光二极管之间用74LS07作驱动电路，P1口输出0时，信号灯亮；输出1时，信号灯灭。

在正常情况和交通繁忙时，A、B两车道的6只信号灯的控制状态有5种形式，即P1口控制功能及相应控制码如表1-2所示。

分别以按键K1、K2模拟A、B道的车辆检测信号，开关K1按下时，A车道放行；开关K2按下时，B车道放行；开关K1和K2的控制信号经异或取反后，产生中断请求信号（0有效），通过外部中断1向CPU发出中断请求；因此产生外部中断1中断的条件应是：

INT1=K1⊕K2。

采用中断加查询扩展法，可以判断出要求放行的是A车道（K1）还是B车道（K2）。

以按键K0模拟紧急车辆通过开关，当K0为高电平时属正常情况，当K0为低电平时，属紧急车道通过的情况，直接将K0信号接至INT0（P3.2）脚即可实现外部中断0中断。

交通信号灯与控制状态对应关系

控制状态

P1口

控制码

P1.7

P1.6

P1.5

P1.4

P1.3

P1.2

P1.1

P1.0

未用

未用

B道绿灯

B道黄灯

B道红灯

A道绿灯

A道黄灯

A道红灯

A道放行，B道禁止

F3H

1

1

1

1

0

0

1

1

A道警告，B道禁止

F5H

1

1

1

1

0

1

0

1

A道禁止，B道放行

DEH

1

1

0

1

1

1

1

0

A道禁止，B道警告

EEH

1

1

1

0

1

1

1

0

A道禁止，B道禁止

F6H

1

1

1

1

0

1

1

0

综上所述，可设计出基于STC89C52单片机控制交通信号灯模拟信号灯控制系统的电路图如图所示。

4.1元器件清单

基于STC89C52单片机的交通信号控制系统元件清单如下表所示：

元件名称

型号

数量/个

用途

单片机

STC89C52

1

控制核心

晶振

12MHz

1

晶振电路

电容

30pF

2

晶振电路

电解电容

10μF/10V

1

复位电路

电阻

10KΩ

1

复位电路

驱动器

74LS07

1

LED驱动

发光二极管

LED

12

黄、红、绿灯

集成块

74LS04

1

按键电路

集成块

74LS86

1

按键电路

电阻

4.7KΩ

2

按键电路

按键

4

按键电路

电阻

300Ω

12

LED限流

电源

+5V/0.5A

1

提供+5V

4.2电路原理图

4.3电路仿真图

5软件设计

主程序采用查询方式定时，由R2寄存器确定调用0.5s延时子程序的次数，从而获取交通灯的各种时间。

子程序采用定时器1方式1查询式定时，定时器定时50ms，R3寄存器确定50ms循环10次，从而获取0.5s的延时保护时间。

有车车道放行的中断服务程序首先要保护现场，因需要用到延时子程序和P1口，故需要保护的寄存器有R3、P1、TH1和TL1，保护现场时还需要关中断，以防止高优先级中断（紧急车辆通过所产生的中断）出现导致程序混乱。

开中断，由软件查询P3.0和P3.1口，判别哪一车道有车。

待交通灯信号出现后，保持5s的延时，然后关中断，恢复现场，再开中断，返回主程序。

紧急车辆出现时的中断服务程序也需保护现场，但无须关中断（因其为高优先级中断），然后执行相应的服务，待交通灯信号出现出现后延时5s，确保紧急车辆通过交叉路口，然后，恢复现场，返回主程序。

5.1程序流程图

5.2程序清单

ORG0000H

LJMPMAIN；转向主程序

ORG0003H

LJMPINTT0；转向紧急车辆中断服务程序

ORG0013H

LJMPINTT1；转向有车车道中断服务程序

ORG0200H

MAIN:

MOVSP,#30H

SETBPX0；置外部中断0为高优先级中断

MOVTCON,#00H；置外部中断0、1为电平触发

MOVTMOD,#10H；置定时器1为方式1

MOVIE,#85H；开CPU中断，开外中断0、1中断

LOOP:

MOVP1,#0F3H；A道绿灯放行，B道红灯禁止

MOVR1,#18；置0.5s循环次数（0.5x18=9s）

DIP1:

ACALLDELAY；调用0.5s延时子程序

DJNZR1,DIP1；9s不到继续循环

MOVR1,#05；置A绿灯闪烁循环次数

WAN1:

CPLP1.2；A绿灯闪烁

ACALLDELAY

DJNZR1,WAN1；闪烁次数未到，继续循环

MOVP1,#0F5H；A黄灯警告，B红灯禁止

MOVR1,#04H；置0.5s循环次数（0.5x4=2s）

YL1:

ACALLDELAY

DJNZR1,YL1；2s未到继续循环

MOVP1,#0DEH；A红灯，B绿灯

MOVR1,#12；置0.5s循环次数（0.5x12=6s）

DIP2:

ACALLDELAY

DJNZR1,DIP2；6s未到继续循环

MOVR1,#05H

WAN2:

CPLP1.5；B绿灯闪烁

ACALLDELAY

DJNZR1,WAN2

MOVP1,#0EEH；A红灯，B黄灯

MOVR1,#04H

YL2:

ACALLDELAY

DJNZR1,YL2

AJMPLOOP；循环执行主程序

INTT0:

PUSHP1；P1口数据压栈保护

PUSHTH1；TH1压栈保护

PUSHTL1；TL1压栈保护

MOVP1,#0F6H；A、B道均为红灯

MOVR2,#10；置0.5s循环初值（5s）

DEY0:

ACALLDELAY

DJNZR2,DEY0；5s未到继续循环

POPTL1；弹栈恢复现场

POPTH1

POPP1

RETI；返回主程序

INTT1:

CLREA；关中断

PUSHP1；压栈保护现场

PUSHTH1

PUSHTL1

SETBEA；开中断

JBP3.0,BOP；A道无车转向B道

MOVP1,#0F3H；A道绿灯，B道红灯

SJMPDEL1；转向5s延时

BOP:

JBP3.1,EXIT；B道无车推出中断

MOVP1,#0DEH；A红灯，B绿灯

DEL1:

MOVR5,#10；置0.5s循环初值（5s）

NEXT:

ACALLDELAY

DJNZR5,NEXT；5s未到继续循环

EXIT:

CLREA

POPTL1；弹栈恢复现场

POPTH1

POPP1

SETBEA

RETI

DELAY:

MOVR3,#0AH；0.5s子程序（50msX10=0.5s）

MOVTH1,#3CH；置50ms初值X=3CB0H

MOVTL1,#0B0H

SETBTR1；启动T1

LP1:

JBCTF1,LP2；查询计数溢出

SJMPLP1

LP2:

MOVTH1,#3CH；置50ms初值X=3CB0H

MOVTL1,#0B0H

DJNZR3,LP1

RET

END

6系统仿真及调试

单片机系统的硬件调试和软件调试是不能分开的，许多硬件错误是在软件调试过程中被发现纠正的。

但是通常是先排除明显的硬件故障以后，再和软件结合起来调试以进一步排除故障。

可见硬件的调试是基础，如果硬件调试不通过，软件设计则无从做起。

硬件的调试主要是把电路各种参数调整到符合设计要求。

先排除硬件电路故障，包括设计性错误和工艺性故障。

一般原则是先静态后动态。

经过两周的努力工作，终于完成了自己的单片机课程设计。

虽说忙碌了点，但我觉得这样的生活充实且有成就感，当然，也获益匪浅。

在焊接过程中，我学会应先合理的布局，并认真检查每个元器件，确保无误后再焊接。

还有，不能急于求成，要焊接一个模块，检查一个模块，免得整个版子焊完后再在一大堆线中检查，这样不仅效率低且耗时。

自然，我也学会如何去发现问题与解决问题的一些方法。

至于软件设计与调试，我觉得它主要考验你的思维逻辑能力及你对指令的熟悉程度。

可以说再整个软件设计过程中，我不仅学会了延时的两种方法，即软件延时和硬件延时，还掌握数码管的两种显示方式（即动态显示与静态显示）及其如何选择。

当然，通过几次反复调试过程，使得我对汇编指令有了更深刻的理解。

在整个课程设计过程我还掌握了一下几点：

（1）掌握了电子系统设计的流程，熟悉了各种硬件电路以及软件编程方法。

（2）理解了最单片机的各部分组成及特性。

（3）熟练使用了各种计算机辅助设计工具完成设计，充分掌握了这些工具的使用。

（4）学会了利用KeiluVision2对汇编语言进行编译过程.更进一步加深了对PROTEUS软件的学习。

通过本次的课程设计，充分意识到自己所学的东西还是非常有限的，不过通过设计，还是学到了一些书本上没有学到的东西，为自己以后的学习起了很大的帮助。

就我个人而言，很深刻地体会到一点，那就是我们在设计过程中一定要有一个整体的清晰的思路，知道自己的设计的对象的基本功能和核心器件的适用及其作用，只要把握住这些主要方面，一些小问题都将围绕着这些主要问题而逐步得到解决。

同时我也懂得，在整个设计过程中，生活中也一样，一定要意志坚定，克服自己的畏难情绪,这样才能将事情做好，才能干出一番成就。

我觉得类似这种课程设计的实践真的不错，通过这些项目练习，我自学能力，解决实际问题的能力得到提高，可以说是对综合素质全面提升，我想这也是我们上大学应真正学到的。