单片机课设.docx
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单片机课设
单片机原理与接口技术
课程设计
设计题目：
控制交通灯的设计
专业班级：
学号：
姓名：
、
控制交通灯的设计
一、设计目的：
通过此课程设计熟悉8051系列单片机的应用；熟悉wave6000的使用方法；熟悉proteus仿真软件以及其应用方式。
二、设计内容
十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。
那么靠什么来实现这井然秩序呢？
靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。
交通信号灯控制方式很多。
本系统采用MSC-51系列单片机ATSC51和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8051芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示（交通灯信号通过PA口输出，显示时间直接通过8255的PC口输出至双位数码管）；车辆闯红灯报警；绿灯时间可检测车流量并可通过双位数码管显示。
本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。
红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。
（1）交通管理的红绿灯设计原理：
东西、南北两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯，指挥车辆和行人安全通行。
红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。
黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间。
设东西道比南北道的车流量大，指示灯燃亮的方案如下表。
60S
5S
80S
5S
……
东西道
红灯亮
黄灯亮
绿灯亮
黄灯亮
……
南北道
绿灯亮
黄灯亮
红灯亮
黄灯亮
……
此表说明：
A、当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过；南北道为绿灯，此道车辆通过，行人禁止通行。
时间为60秒。
B、黄灯闪烁5秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。
C、当东西方向为绿灯，此道车辆通行；南北方向为红灯，南北道车辆禁止通过，行人通行。
时间为80秒。
东西方向车流大通行时间长。
D、这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆就能安全畅通的通行。
E、此表可根据车流量动态设定红绿灯初始值。
（2）系统硬件设计
选用设备8031单片机一片选用设备：
8031弹片机一片，8255并行通用接口芯片一片，74LS07两片，MAX692‘看门狗’一片，共阴极的七段数码管两个双向晶闸管若干，7805三端稳压电源一个，红、黄、绿交通灯各两个，开关键盘、连线若干。
8051的内部结构如下图：
系统框图如下图
（3）系统的工作原理为：
1、开关键盘输入交通灯初始时间，通过8051单片机P1输入到系统
2、由8051单片机的定时器每秒钟通过P0口向8255的数据口送信息，由8255的PA口显示红、绿、黄灯的燃亮情况；由8255的PC口显示每个灯的燃亮时间。
3、8051通过设置各个信号等的燃亮时间、通过8031设置，绿、红时间分别为60秒、80秒循环由8051的P0口向8255的数据口输出。
4、通过8051单片机的P3.0位来控制系统是工作或设置初值，当.牌位0就对系统进行初始化，为1系统就开始工作。
5、红灯倒计时时间，当有车辆闯红灯时，启动蜂鸣器进行报警，3S后然后恢复正常。
6、增加每次绿灯时间车流量检测的功能，并且通过查询P2.0端口的电平是否为低，开关按下为低电平，双位数码管显示车流量，直到下一次绿灯时间重新记入。
7、绿灯时间倒计时完毕，重新循环。
（4）系统的软件设计
延时方法可以有两种一中是利用MCS-51内部定时器才生溢出中断来确定1秒的时间，另一种是采用软件延时的方法。
定时器工作时必须给计数器送计数器初值，这个值是送到TH和TL中的。
他是以加法记数的，并能从全1到全0时自动产生溢出中断请求。
现用n表示加1计数器的位数，用x表示计数值，则计数初值count=
，式中n=13,16,8和8，分别对应工作方式0，1,2,3
方式０ 定时器/计数器的最长定时＝
＝8.192ms
方式１ 定时器/计数器的最长定时＝
＝65.536ms
所以无法实现1s的定时。
可以采用软件计数器来进行设计，定义一个软件计数器单元20H，先用定时/计数器T0做一个50ms的定时器，这样每当Ｔ０到５０毫秒时ＣＰＵ就响应它的溢出中断请求，进入他的中断服务子程序。
在中断服务子程序中，ＣＰＵ先使软件计数器减１，然后判断它是否为零。
为零表示１秒已到可以返回到输出时间显示程序。
（4）程序流程图
（6）程序的源代码：
ORG0000H;主程序的入口地址
LJMPMAIN;跳转到主程序的开始处
ORG0003H;外部中断0的中断程序入口地址
ORG000BH;定时器0的中断程序入口地址
LJMPT0_INT;跳转到中断服务程序处
ORG0013H;外部中断1的中断程序入口地址
MAIN:
MOVSP,#50H
MOVIE,#8EH;CPU开中断，允许T0中断，T1中断和外部中断1中断
MOVTMOD,#51H;设置T1为计数方式,T0为定时方式，且都工作于模式1
MOVTH1,#00H;T1计数器清零
MOVTL1,#00H
SETBTR1;启动T1计时器
SETBEX1;允许INT1中断
SETBIT1;选择边沿触发方式
MOVDPTR,#0003H
MOVA,#80H;给8255赋初值，8255工作于方式0
MOVX@DPTR,A
AGAIN:
JBP3.1,N0;判断是否要设定东西方向红绿灯时间的初值，若P3.1为1则跳转
MOVA,P1
JBP1.7,RED;判断P1.7是否为1，若为1则设定红灯时间，否则设定绿灯时间
MOVR0,#00H;R0清零
MOVR0,A;存入东西方向绿灯初始时间
MOVR3,A
LCALLDISP1
LCALLDELAY
AJMPAGAIN
RED:
MOVA,P1
ANLA,#7FH;P1.7置0
MOVR7,#00H;R7清零
MOVR7,A;存入东西方向红灯初始时间
MOVR3,A
LCALLDISP1
LCALLDELAY
AJMPAGAIN
;-------------------------------------------
N0:
SETBTR0;启动T0计时器
MOV76H,R7;红灯时间存入76H
N00:
MOVA,76H;东西方向禁止，南北方向通行
MOVR3,A
MOVDPTR,#0000H;置8255A口，东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮
MOVA,#0DDH
MOVX@DPTR,A
N01:
JBP2.0,B0
N02:
SETBP3.0
CJNER3,#00H,N01;比较R3中的值是否为0，不为0转到当前指令处执行
;------黄灯闪烁5秒程序------
N1:
SETBP3.0
MOVR3,#05H
MOVDPTR,#0000H;置8255A口，东西，南北方向黄灯亮
MOVA,#0D4H
MOVX@DPTR,A
N11:
MOVR4,#00H
N12:
CJNER4,#7DH,$;黄灯持续亮0.5秒
N13:
MOVDPTR,#0000H;置8255A口，南北方向黄灯灭
MOVA,#0DDH
MOVX@DPTR,A
N14:
MOVR4,#00H
CJNER4,#7DH,$;黄灯持续灭0.5秒
CJNER3,#00H,N1;闪烁时间达5秒则退出
;------------------------------------------------------------
N2:
MOVR7,#00H
MOVA,R0;东西通行，南北禁止
MOVR3,A
MOVDPTR,#0000H;置8255A口，东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮
MOVA,#0EBH
MOVX@DPTR,A
N21:
JBP2.0,T03
N22:
CJNER3,#00H,N21
;------黄灯闪烁5秒程序------
N3:
MOVR3,#05H
MOVDPTR,#0000H;置8255A口，东西，南北方向黄灯亮
MOVA,#0E2H
MOVX@DPTR,A
N31:
MOVR4,#00H
CJNER4,#7DH,$;黄灯持续亮0.5秒
N32:
MOVDPTR,#0000H;置8255A口，南北方向黄灯灭
MOVA,#0EBH
MOVX@DPTR,A
N33:
MOVR4,#00H
CJNER4,#7DH,$;黄灯持续灭0.5秒
CJNER3,#00H,N3;闪烁时间达5秒则退出
SJMPN00
;------闯红灯报警程序------
B0:
MOVR2,#03H;报警持续时间3秒
B01:
MOVA,R3
JZN1;若倒计时完毕，不再报警
CLRP3.0;报警
CJNER2,#00H,B01;判断3秒是否结束
SJMPN02
;------1秒延时子程序-------
N7:
RETI
T0_INT:
MOVTL0,#9AH;给定时器T0送定时10ms的初值
MOVTH0,#0F1H
INCR4
INCR5
CJNER5,#0FAH,T01;判断延时是否够一秒，不够则调用显示子程序
MOVR5,#00H;R5清零
DECR3;倒计时初值减一
DECR2;报警初值减一
T01:
ACALLDISP;调用显示子程序
RETI;中断返回
;------显示子程序------
DISP:
JNBP2.4,T02
DISP1:
MOVB,#0AH
MOVA,R3;R3中值二转十显示转换
DIVAB
MOV79H,A
MOV7AH,B
DIS:
MOVA,79H;显示十位
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVDPTR,#0002H
MOVX@DPTR,A
MOVDPTR,#0001H
MOVA,#0F7H
MOVX@DPTR,A
LCALLDELAY
DS2:
MOVA,7AH;显示个位
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVDPTR,#0002H
MOVX@DPTR,A
MOVDPTR,#0001H
MOVA,#0FBH
MOVX@DPTR,A
RET
;------东西方向车流量检测程序------
T03:
MOVA,R3
SUBBA,#00H;若绿灯倒计时完毕，不再检测车流量
JZN3
JBP2.0,T03
INCR7
CJNER7,#64H,E1
MOVR7,#00H;中断到100次则清零
E1:
SJMPN22
;------东西方向车流量显示程序------
T02:
MOVB,#0AH
MOVA,R7;R7中值二转十显示转换
DIVAB
MOV79H,A
MOV7AH,B
DIS3:
MOVA,79H;显示十位
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVDPTR,#0002H
MOVX@DPTR,A
MOVDPTR,#0001H
MOVA,#0F7H
MOVX@DPTR,A
LCALLDELAY
DS4:
MOVA,7AH;显示个位
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVDPTR,#0002H
MOVX@DPTR,A
MOVDPTR,#0001H
MOVA,#0FBH
MOVX@DPTR,A
LJMPN7
;------延时4MS子程序----------
DELAY:
MOVR1,#0AH
LOOP:
MOVR6,#64H
NOP
LOOP1:
DJNZR6,LOOP1
DJNZR1,LOOP
RET
;------字符表------
TAB:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH
END
（7）在wave6000中，编写程序执行后入下结果
各地址空间数据如下：
各特殊功能寄存器中的数值如下表
（8）系统的原理图如下
系统的仿真图如下
三、设计感想
单片机原理这门课是非常重要的一门课，对它所能应用的领域非常感兴趣，尤其是我们通信工程专业的学生，它是必不可少的。
虽说平时都很认真的听课，但是对于实践环节却少之又少，这次课程设计以及先前的四个实验，都让我对单片机原理这门课有了深一层次的理解。
在做课设前，老师给了我们七八十个题目，当看到这些题目时，我脑袋就蒙了，原来单片机的应用领域如此的广泛，如此的贴近生活，与我们密不可分。
更重要的是，这么多题目，自己该选哪个都不知道。
最终选了一个每天都会碰到的，那就是交通灯。
当我们走在川流不息的十字路口或丁字路口时，是这些交通灯约束着我们，让我们井然有序，不会发生交通事故，如果没有它，估计每天都会堵车，每天都会发生交通事故。
总之，单片机使这个问题简单化，并且减少了许多的矛盾。
在做课程设计时，我们用的是wave6000，由于先前做实验的缘故，所以这次明显熟练了许多，只不过很多汇编语言还不是那么熟练，只能请教老师或者是其他人，当最终程序出结果是，喜悦之感油然而生。
在这次课设的仿真过程中，也遇到了很多问题，不过这些都是正常的，当我们不断地发现问题，不断地解决问题，不断地接近成功时，就会感到满足，感到一切的一切都是值得的。
总之在这次课程设计中，我受益匪浅，所学到的解决问题的方式，以及有耐心的去修改程序，都会有益与以后的生活以及工作。
感谢老师的指导！
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