基于单片机的红绿灯设计.docx

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单片机原理及应用实验报告

姓名＿＿＿＿＿＿＿学号＿＿＿＿＿＿班级＿＿＿＿＿

摘要：

马路上大量车辆的行驶需要遵守一定的交通规则，红绿灯便是最重要的一个管理交通的手段。

红绿灯（交通信号灯）系以规定之时间上交互更迭之光色讯号，设置于交岔路口或其他特殊地点，用以将道路通行权指定给车辆驾驶人与行人，管制其行止及转向之交通管制设施。

为一由电力运转之交通管制设施，以红、黄、绿三色灯号或辅以音响，指示车辆及行人停止、注意与行进，设于交岔路口或其他必要地点。

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。

本次实验便是用80C51单片机来设计一个红绿灯，实现了数码管9秒倒计时，同时控制红绿灯暗灭，黄灯5秒闪烁的功能。

本次实验完成的红绿灯虽然功能比较简单，但也体现了80C51单片机设计红绿灯的大致方法。

关键词：

单片机80C51数码管倒计时

目录

实验报告 1

一、前言 4

二、正文

1.设计要求 5

2.系统的组成工作原理 5

2.1系统的组成 5

2.1.180C51单片机 5

2.1.274LS373锁存器 5

2.2工作原理 5

2.2.1程序流程图 5

2.2.2引脚控制信号灯暗灭的原理 6

2.2.3实验所有数码管工作原理 6

3.电路及程序设计 7

3.1电路设计 7

3.2.程序设计 7

4.实验、调试及测试结果与分析 9

5.结论 12

前言：

80C51单片机属于MCS-51系列单片机，由Intel公司开发，其结构是8048

的延伸，改进了8048的缺点，增加了如乘（MUL）、除（DIV）、减（SUBB）、比较

（CMP）、16位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和5个中断源。

采用40引脚双列直插式DIP（DualInLinePackage），内有128个RAM单元及4K的ROM。

80C51有两个16位定时计数器，两个外中断，两个定时计数中断，及一个串行中断，并有4个8位并行输入口。

80C51内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电容外接，本系统中采用12MHz的晶振频率。

由于80C51的系统性能满足系统数据采集及时间精度的要求，而且产品产量丰富来源广，应用也很成熟，故采用来作为控制核心。

在学习51单片机时，我们进行了3次实验，分别实现了对于信号灯暗灭的控制，中断计数，还有数码管计数功能。

综合这3次实验，可以完成一个9秒倒计时的红绿灯设计。

本实验的基本要求是设计的红绿灯能完成9秒倒计时，以80C51单片机为中心，通过1个数码管和12盏信号灯控制交通。

首先是南北方向绿灯亮，东西方

向红灯亮，数码管开始倒计时；在5秒时，南北方向绿灯灭，同时黄灯开始闪烁，东西方向不变化；在0秒时，南北方向黄灯停止闪烁并熄灭，红灯同时亮，东西方向红灯熄灭，同时绿灯亮；数码管继续从9秒开始倒计时，在5秒时，东西方向绿灯灭，同时黄灯开始闪烁；在0秒时，东西方向黄灯停止闪烁并熄灭，同时红灯亮，南北方向红灯灭，绿灯亮；然后重复上述过程。

正文

1.设计要求

基本要求：

完成带9秒倒计时的交通灯设计提高要求：

倒计时到5秒时绿灯变黄灯并闪烁

2.系统的组成及工作原理

2.1系统的组成

2.1.180C51单片机：

运用到80C51单片机的P0,P1,P2引脚，其中P1引脚控制数码管，P2,P3引脚控制信号灯。

2.1.274LS373锁存器：

74LS373是一种带三态门的8D锁存器，其管脚示意图如下示：

其中：

1D-8D为8个输入端。

1Q-8Q 为8个输出端。

LE 为数据打入端：

当LE为“1”时，锁存器输出

状态同输入状态；当LE由“1”变“0”时，数据

打入锁存器

OE 为输出允许端：

当OE=0时，三态门打开；

当OE=1时，三态门关闭，输出高阻。

2.2 工作原理

2.2.1 程序流程图如右所示：

2.2.2引脚控制信号灯暗灭的原理

交通灯亮灭情况

引脚的值

南北绿，东西红

南北黄，东西红南北灭，东西红南北红，东西绿南北红，东西黄

南北红，东西灭

21H

22H

20H

0CH

14H

04H

2.2.3实验所有数码管工作原理

十六进制所对应数码管显示的值：

数码管显示

灭

十六进制数

0 1 2 3

00H 3FH 06H 58H 4FH

4

66H

5

6

7

6DH 7DH 07H

8 9

7FH 6FH

3、电路及程序设计

3.1 电路设计：

如图所示

3.2程序设计：

ORG 0000HLJMPMAINMAIN:

L1:

MOVR2,#0AH;数码管初始值设置为9MOVP3,#00H

L2:

;南北方向绿灯亮,东西方向红灯亮MOVP0,#21H

MOVP2,#21HLCALLDELAYMOVA,R2

MOVDPTR,#NUMMOVCA,@A+DPTRMOVP1,A

LCALLDELAYDECR2

CJNER2,#04H,L2

L3:

;南北方向黄灯闪烁，绿灯灭MOVP0,#22H

MOVP2,#22HLCALLDELAY2MOVA,R2

MOVDPTR,#NUMMOVCA,@A+DPTRMOVP1,A

L4:

L5:

L6:

L7:

LCALLDELAY2

MOVP0,#20HMOVP2,#20HLCALLDELAY2MOVA,R2

MOVDPTR,#NUMMOVCA,@A+DPTRMOVP1,A

LCALLDELAY2DECR2

CJNER2,#0FFH,L3

MOVR2,#0AHMOVP1,#00H

MOVP0,#0CH;南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮MOVP2,#0CH

LCALLDELAYMOVA,R2

MOVDPTR,#NUMMOVCA,@A+DPTRMOVP3,A

LCALLDELAYDECR2

CJNER2,#04H,L6

MOVR2,#04H;东西方向黄灯闪烁L8:

L9:

MOVP0,#14HMOVP2,#14HLCALLDELAY2MOVA,R2

MOVDPTR,#NUMMOVCA,@A+DPTRMOVP3,A

LCALLDELAY2

MOVP0,#04HMOVP2,#04HLCALLDELAY2MOVA,R2

MOVDPTR,#NUMMOVCA,@A+DPTR

MOVP3,ALCALLDELAY2DECR2

CJNER2,#0FFH,L8LJMPMAIN

DELAY:

;半秒延时，用于黄灯闪烁

MOVR7,#05DEL2_L:

MOVR6,#250DEL3_L:

MOVR5,#200DJNZR5,$

DJNZR6,DEL3_LDJNZR7,DEL2_LRET

DELAY2:

;1秒延时；用于计时

MOVR7,#05DEL4_L:

MOVR6,#250DEL5_L:

MOVR5,#100DJNZR5,$

DJNZR6,DEL5_LDJNZR7,DEL4_LRET

NUM:

DB3FH,06H,5BH,4FH,66HDB6DH,7DH,07H,7FH,6FHEND

4、实验、调试及测试结果与分析

（1）南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，开始倒计时

（2）在5秒结束时，南北方向绿灯变黄灯，并闪烁

（3）在0秒结束时，东西方向红灯灭绿灯亮，南北方向红灯亮，并重新开始9秒倒计时

（4）5秒结束时，东西方向黄灯亮并开始闪烁

（5）0秒结束时，东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮，接下来重复以上。

5.结论

本次实验的基本要求是设计9秒倒计时的红绿灯，在这之上可以添加许多功能，本方案主要添加了黄灯的闪烁功能，对于黄灯如何进行闪烁，本方案采用的是循环方式，即将黄灯亮灭的状态皆编写出来，循环这2个状态即可以实现闪烁功能。

本次实验采用的延时方法精度并不高，忽略了许多语句执行所需时间，不过对于本次实验的设计要求还是够了，改进方案时可采用中断计时提高精确度。

本次实验用上了P0,P1,P2,P3，4个引脚，所以在P0,P2引脚与红绿灯之间添加上了锁

存器74LS373，这也是本次实验值得改进的地方，该方案已经占用了全部引脚，没办法更好的扩展功能。

通过本次实验，对于单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧，特别是汇编语言的掌握方面都能向前迈了一大步。

参考文献

[1]李全利.单片机原理及应用技术（第3版）.高等教育出版社.2009.