交通灯课程设计毕业设计论文Word下载.docx

1、交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。本系统采用单片机AT89C51为中心器件来设计交通灯控制器，系统实用性强、操作简单、扩展性强。本设计就是采用单片机模拟十字路口交通灯的状态显示以及倒计时。本设计系统由单片机I/O口扩展系统、交通灯状态显示系统、LED数码显示系统、复位电路等几大部分组成。系统除基本的交通灯功能外，还具有倒计时功能，较好的模拟实现了十字路口可能出现的状况。软件上采用汇编语言编程，主要编写了主程序，LED数码管显示程序。经过整机调

2、试，实现了对十字路口交通灯的模拟。 第一章 绪 论1.1 概述近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。1.2 设计目的（1）加强对单片机和汇编语言的认识，充分掌握和理解设计各部分的工作原理、设计过程、选择芯片器件、模块化编程等多项知识。（2）用单片机模拟实现具体应用，使个人设计能够真正使用。（3）把理论知识与实践相结合，充分发挥个人能力，并在实践中锻炼。（4）提高利用已学知识

3、分析和解决问题的能力。（5）提高实践动手能力。1.3 设计任务和内容1.3.1设计任务结合教材及参考资料，用AT89C51单片机模拟实现十字路口的交通灯亮灭、倒计时显示等功能。1.3.2设计内容（1）填写设计任务书。（2）进行总体设计，画出原理图。（3）编写并调试程序。（4）用Proteus软件进行仿真。第二章 总体设计及核心器件简介2.1总体设计整个设计以AT89C51单片机为核心，LED数码管显示，晶振电路，复位电路组成。硬件模块入图2-1。图21 硬件模块2.2 AT89C511AT89C51单片机简介AT89C51是美国ATMEL公司推出的系列单片机，将多种功能的8位CPU与FPERO

4、M（快闪可编程/擦除只读存储器）结合在一个芯片上，是一种低功耗、高性能的CMOS控制器，为很多嵌入式控制应用提供了非常灵活而又价格适宜的方案，其性能价格比远高于同类芯片。它与MCS-51指令系统兼容，片内FPEROM允许对程序存储器在线重复编程，也可用常规的EPROM编程器编程，可循环写入/擦除1000次。89C51内含4KB的FPEROM，一般的EEPROM的字节擦除时间和写入时间基本上均为10ms，对于任一个实时控制系统来说，这样长的时间是不可能在线修改程序的。图22 89C51内部结构图与EEPROM相比较，FPEROM大大缩短了存储内容擦除和写入的时间，为在线改写程序提供了极大的方便，

5、而且价格也比带EPROM87C系列单片机便宜，这更显示出了89C系列的优越性。它还有128*8Bit的片内RAM；32根I/O线；2个16位定时/计数器；5个中断源；一个全双工的异步串行口；间歇和掉电工作模式；三级程序存储器加密；全静态工作，晶振工作范围：0Hz24MHz。2管脚功能AT89C51单片机为40引脚芯片如图23所示。I/O口线: P0、P1、P2、P3共四个八位P0口是三态双向口, 通称数据总线口, 因为只有该口能直接用于对外部存储器的读写操作。P0口也用以输出外部存储器的低8位地址。由于是分时输出, 故应在外部加锁存器将此地址数据锁存, 地址锁存信号用ALE。P1口是专门供用户

6、使用的I/O口, 是准双向口。P2口是从系统扩展时作高8位地址线用。不扩展外部存储器时, P口也可P2口也是准双向口。P3口是双功能口, 该口的每一位均可独立地定义为第一I/O 功能或第二I/O功能。作为第一功能使用时操作同P1口。P3口的第二功能如表21。图2-3 89C51引脚图控制口线: PSEN （片外取控制）、AL E（ 地址锁存控制）、EA （片外储器选择）、RE2SET （复位控制） ;电源及时钟: CCC、VSS; XTAL 1, XTAL 2表2-1 引脚功能表2.3 74LS16474LS164引脚定义如图2-5所示，其真值表如表2-2所示，能。A、B端为串行数据输入端，Q

7、A QH为数据输出端，CLK为外部时钟输入端，CLR为清零端。图2-5 74LS164引脚图表2-2 74LS164真值表输入输出CLEARCLOCKA BQA QB QHLX X XL L LHQA0 QB0 QH0 H HH QAn QGn L XL QAn QGn X L第三章 单元电路模块设计3.1复位电路 3-1 复位电路3.2晶振电路3-2晶振模块原理图选取原则：传统做法，但能够实现所需，即最简单也最是实用。电容选取22uF，晶振为11.0592Hz。3.3 LED数码管显示电路在单片机应用系统中，数码管显示常用两种方法：静态显示和动态扫描显示。所谓静态显示，就是每一个显示器都要占

8、用单独的具有锁存功能的I/O接口用于笔划段字形代码。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码，因此，使用这种方法单片机中CPU的开销小，可以提供单独锁存的I/O接口电路很多。所以本设计采用串并转换电路74LS164的静态显示电路。其电路图如图3-4所示。图3-4 数码管显示静态驱动电路3.4 总体设计原理图及功能介绍功能介绍：LED数码管则用来对各种状态进行倒计时的显示。设计中采用74LS164静态驱动LED数码管，利用单片机的RXD作为数据的输出端给164送数。利用164的移位进行多位的显示。利用延时程序控制每秒时间，从而控制RXD

9、送数的时间间隔。第四章 软件编程设计4.1 设计思想交通灯根据其显示情况可以分为四个状态，可以通过定时来控制每个状态的时间；通过定时也可以向LED数码管中每隔1秒送一个数，显示该状态剩余的时间。4.2 程序框图 图4-1 主程序框图4.3 源程序SECOND1 EQU 30H ；东西路口计时寄存器SECOND2 EQU 31H ；南北路口计时寄存器DBUF EQU 40H ；显示码缓冲区1TEMP EQU 44H ；显示码缓冲区2LED_G1 BIT P2.1 ；东西路口绿灯LED_Y1 BIT P2.2 ；东西路口黄灯LED_R1 BIT P2.3 ；东西路口红灯LED_G2 BIT P2.

10、4 ；南北路口绿灯LED_Y2 BIT P2.5 ；南北路口黄灯LED_R2 BIT P2.6 ；南北路口红灯 ORG 0000H LJMP START ORG 0100HSTART: MOV TMOD,#01H ；置T0为工作方式1 MOV TH0,#3CH ；置T0定时初值50ms MOV TL0,#0B0H CLR TF0 SETB TR0 ；启动T0 CLR A MOV P1,A ；关闭不相关的LEDLOOP: MOV R2,#20 ；置1S计数初值，50ms*20=1s MOV R3,#20 ；红灯亮20S MOV SECOND1,#25 ；东西路口计时显示初值25s MOV SEC

11、OND2,#25 ；南北路口计时显示初值25s LCALL DISPLAY LCALL STATE1 ；调用状态1WAIT1: JNB TF0,WAIT1 ；查询50ms到否 CLR TF0 回复T0定时初值50ms DJNZ R2,WAIT1 ；判断1S到否 未到继续状态1置50MS计数初值 DEC SECOND1 ；东西路口显示时间减1s DEC SECOND2 ；南北路口显示时间减1s LCALL DISPLAY DJNZ R3,WAIT1 ；状态1维持20s MOV R2,#5 ；置50MS计时初值5*4=20 MOV R3,#3 ；路灯闪3s MOV R4,#4 ；闪烁间隔200ms

12、 MOV SECOND1,#5 ；东西路口计时显示初值5s MOV SECOND2,#5 ；南北路口计时显示初值5s LCALL DISPLAY ；WAIT2: LCALL STATE2 ；调用状态2 JNB TF0,WAIT2 ； CLR TF0 ；恢复T0定时初值50ms DJNZ R4,WAIT2 ；判断200MS到否 未到继续状态2 CPL LED_G1 ；东西绿灯闪闪烁间隔200MS DJNZ R2,WAIT2 ；判1S到否 未到继续状态2东西路口显示时间减1S DEC SECOND2 ；南北路口显示时间减1S DJNZ R3,WAIT2 ；状态2维持3S MOV R3,#2 ；黄灯闪2S MOV SECOND1,#2 ；东西路口计时显示初值2S MOV SECOND2,#2 ；南北路口计时显示初值2S WAIT3: LCALL STATE3 ；调用状态3 JNB TF0,WAIT3 ；查询100MS到否恢复T0定时初值100MS MOV TL0,#0B0H DJNZ R2,WAIT3 ；判断1S到否 未到继续状态3置100MS计数初值 DJNZ R3,WAIT3 ；状态3维持2S红灯闪20S东西路口计时显示初值25S南北路口计时显示初值25SWAIT4: LCALL