单片机课程设计十字路口的交通灯控制电路.docx
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单片机课程设计十字路口的交通灯控制电路
《单片机原理及应用课程设计》报告
——交通灯设计
专业:
班级:
姓名:
学号:
2013年5月
1.课程设计目的
1.1巩固和加深对单片机原理和接口技术知识的理解;
1.2培养根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料的能力;
1.3学会方案论证的比较方法,拓宽知识,初步掌握工程设计的基本方法;
1.4掌握常用仪器、仪表的正确使用方法,学会软、硬件的设计和调试方法;
1.5能按课程设计的要求编写课程设计报告,能正确反映设计和实验成果,能用计算机绘制电路图和流程图。
2.课程设计要求
1)设计一个十字路口交通灯控制器。
用单片机控制LED灯模拟指示。
模拟东西方向的十字路口交通信号控制情况。
东西向通行时间为80s,南北向通行时间为60s,缓冲时间为3s。
2)黄灯亮时,要求每秒闪亮一次。
3)东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外,每一种灯亮的时间都用显示器进行显示(采用计时的方法)。
4)当有突发事情发生时(如有救护车通过时),可通过按键将各个路口设置成红灯,只让救护车通过。
3.硬件设计
3.1设计思想
单片机选型:
AT89C52
AT89C52是一个低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。
AT89C52具有以下标准功能:
8k字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路,8位微控制器8K字节在系统可编程FlashROM。
P0口:
P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。
作为输出口,每位能驱动8个TTL逻辑电平。
对P0端口写“1”时,引脚用作高阻抗输入端用。
在访问外部数据存储器或程序存储器时,P0口被分时转换地址(低8位)和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻。
在Flash编程时,P0口接收指令字节,而在程序校验时,输出指令字节,校验时,要求外接上拉电阻。
P1口:
P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P1端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。
作为输入使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。
此外,P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和时器/计数器2的触发输入(P1.1/T2EX),具体如下表所示。
在flash编程和校验时,P1口接收低8位地址字节。
P1端口引脚号第二功能:
P1.0T2(定时器/计数器T2的外部计数输入),时钟输出
P1.1T2EX(定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制)
P2口:
P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。
对端口P2写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口,作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。
在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器(例如执行MOVX@DPTR指令)时,P2口送出高8位地址数据。
在访问8位地址的外部数据存储器(如执行MOVX@RI指令)时,P2口输出P2锁存器的内容。
Flash编程或校验时,P2亦接收高位地址和一些控制信号。
P3口:
P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。
P3口输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。
对P3口写入“1”时,它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。
此时,被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流(IIL)。
P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。
P3口除了作为一般的I/O口线外,更重要的用途是它的第二功能。
P3口亦作为AT89S52特殊功能(第二功能)使用,如下表所示。
在flash编程和校验时,P3口也接收一些控制信号。
P3端口引脚第二功能:
P3.0RXD(串行输入口)
P3.1TXD(串行输出口)
P3.2INTO(外中断0)
P3.3INT1(外中断1)
P3.4TO(定时/计数器0)
P3.5T1(定时/计数器1)
P3.6WR(外部数据存储器写选通)
P3.7RD(外部数据存储器读选通)
RST——复位输入。
当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。
ALE/PROG——当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。
一般情况下,ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的。
要注意的是:
每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。
对FLASH存储器编程期间,该引脚还用于输入编程脉冲(PROG)。
如有必要,可通过对特殊功能寄存器(SFR)区中的8EH单元的D0位置位,可禁止ALE操作。
该位置位后,只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。
此外,该引脚会被微弱拉高,单片机执行外部程序时,应设置ALE禁止位无效。
PSEN——程序储存允许(PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号,当AT89C52由外部程序存储器取指令(或数据)时,每个机器周期两次PSEN有效,即输出两个脉冲,在此期间,当访问外部数据存储器,将跳过两次PSEN信号。
EA/VPP——外部访问允许,欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH),EA端必须保持低电平(接地)。
需注意的是:
如果加密位LB1被编程,复位时内部会锁存EA端状态。
如EA端为高电平(接Vcc端),CPU则执行内部程序存储器的指令。
FLASH存储器编程时,该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp,当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。
3.2系统原理图
3.3复位电路:
上电+按钮
。
图中,上电时,接通电源,电容器C相当于瞬间短路,+5V加到了RST/VPD端,该高电平使8051全机复位。
若运行过程中,需要程序从头执行,只需按动按钮开关,则直接把+5V加到了RST/VPD端,从而复位。
显然,该电路即可以上电复位,也可以手动复位,是常用复位电路之一。
3.4数码管显示:
7SEG-MPX2-CC
此处采用的数码管时共阴极数码管,G、F、E、D、C、B、A七个端口是输入端口,对其各位进行赋值,置位则亮,复位则灭,用此来显示出相应的数字;1、2两端口用来控制高位和低位的选通显示,只要对端口置位,便可以选择该端口,并对其所代表的位进行赋值,显示。
3.5发光二极管显示
每个路口都采用了三个LED灯来显示,分别代表了红黄绿三种灯,来模拟路口交通灯的变换。
3.6键盘:
独立键盘+中断
采用开关来控制进入中断,可以在路口出现紧急情况时,拉动开关,来使得红绿灯发生相应的改变,已处理紧急情况下的车辆通行。
4.软件设计
4.1总体流程图
4.2紧急中断子程序流程图
4.3循环流程控制思路:
4.4源程序
#include
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
uchartemp,aa,nn;
sbitrn=P2^0;
sbitnb=P2^1;
sbitgn=P2^2;
sbitrw=P2^3;
sbitdx=P2^4;
sbitgw=P2^5;
sbitshi=P3^6;
sbitge=P3^7;/*对要使用的单片机各个口进行定义*/
bitflag=0;
ucharcodetable[]={
0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,
0x39,0x5e,0x79,0x71};/*将数字0123456789的16进制数定义成数组用以显示*/
voiddelay(uintz);
voiddisp(uintn);
voidnb_flash(void);
voiddx_flash(void);
voidxint0();
voidtimer0();
voidLED_ON();
voidxint1();
voidLED_OFF();
voidnanbei();
voiddongxi();/*将所使用的子函数定义*/
voidmain()
{
uintnum;
num=0;
aa=0;
TMOD=0x01;
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
EX0=1;
IT0=0;
EX1=1;
IT1=1;/*中断初始化*/
while
(1)
{
nanbei();
nb_flash();
dongxi();
dx_flash();/*主函数中显示部分*/
}
}
voiddelay(uintz)/*延时子函数*/
{
uintx,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);
}
voidtimer0()interrupt1/*定时器初始化*/
{
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
aa++;
if(aa==18)
{
aa=0;
flag=1;
}
}
voiddisp(uintn)/*显示子函数*/
{
while(!
flag)
{
ge=0;
P0=table[n%10];
delay(50);
shi=1;ge=1;
shi=0;
P0=table[n/10];
delay(50);
shi=1;ge=1;
}
if(flag==1)
flag=0;
}
voidnanbei()/*南北方向的红绿灯和数码管显示子函数*/
{uintnum;
num=60;
disp(num);
while(num<=60&&num>0)
{num--;
P2=0xde;
disp(num);
}
}
voiddongxi()/*东西方向的红绿灯和数码管显示子函数*/
{uintnum;
num=80;
while(num<=80&&num>0)
{P2=0xf3;
disp(num);
num--;
}
}
voidnb_flash(vo