单片机课程设计交通灯控制系统设计.docx

1、单片机课程设计交通灯控制系统设计单片机原理及应用课程设计专 业： 自动化 设计题目： 交通灯控制系统设计 班级：自0744 学生姓名： 学号： 指导教师： 叶天迟 分院院长： 许建平 教研室主任： 方健 电气工程学院一、课程设计任务书 1.设计内容1）以89C51单片机为核心器件组成交通灯控制系统，采用定时中断实现精确定时；2）利用提供的单元模块构成硬件系统。2.设计要求：1）基本功能：要求在一般工作方式下，十字路口为A、B道（A、B道交叉组成十字路口），每道设置红、绿、黄三盏灯，在灯的控制下各道轮流放行。通行的流程是：B道红灯亮40秒，同时A道绿灯亮30秒，闪烁5秒，A道黄灯亮5秒；然后切换

2、A道红灯亮40秒，同时B道绿灯亮30秒，闪烁5秒；B道黄灯亮5秒。如此循环。在A、B道红、绿、黄灯依次点亮时，A、B道对应的两位数码管分别倒计时显示本道红、绿、黄灯点亮的时间。2）扩展功能：设置自动流量控制功能：即当一道有车而另一道无车（用按键开关S1、S2模拟车辆检测功能）时，使有车车道放行。 设置优先控制功能：当有紧急车辆通过时，用开关S0进行控制，将A、B道均设定为红灯，第二次按下开关S0后，回复正常运行状态。3. 课程设计报告要求 1）自行设计系统硬件结构，硬件图纸要求B5图纸打印；图纸符合电气规范、美观。2）编写系统程序，要求程序书写规范，功能完全；3）书写报告，3千字左右，报告按照

3、设计过程来进行撰写，文后需要附系统硬件原理图一份。4）课程设计总结（可包括课程设计过程中的收获、体会及对该课程设计的意见、建议等）。5）参考图书及文献清单。3、参考资料1李广弟,朱月秀,王秀山编著.单片机基础. 北京:北京航空航天大学出版社,20012 何立民编著.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,19993 蔡美琴等编著.MCS-51 单片机系统及应用.北京:高等教育出版社.19924.设计进度（2010年6月14日至6月27日） 时间设计内容第1-2天查阅资料，方案比较、设计与论证，理论分析与计算第3-5天硬件焊接、单元电路调试第6-8天系

4、统调试第9-10天书写报告、答辩5.设计地点新实验楼 308、313二、评语及成绩评分项目评分标准量化分数1.独立分析与解决问题的能力很强较强一般不能102单片机系统设计能力很强较强一般较差很差353.报告撰写情况规范整洁逻辑杂乱有错误254.辅导答疑积极认真应付消极105.设计态度积极认真应付消极106.出勤全勤缺勤次数10附加评语量化总分成绩：指导教师：单片机课程设计报告 班 级： 自动化0744 姓 名： 龚尚欢 学 号： 16 指导教师： 叶天迟 撰写日期： 2010-6-23 目录第一章 :课程设计内容与要求分析.11.1 课程设计内容.11.2 课程设计要求分析.11.2.1 系统

5、单元电路组成 .1第二章 控制系统程序设计.7单片机原理及应用课程设计总结.13参考文献. 15附录.16第1章:课程设计内容与要求分析1.1 课程设计内容1）以89C51单片机为核心器件组成交通灯控制系统，采用定时中断实现精确定时；以89C51单片机为核心器件组成交通灯控制系统，采用定时中断实现精确定时；1）基本功能与要求：要求在一般工作方式下，十字路口为A、B道（A、B道交叉组成十字路口），每道设置红、绿、黄三盏灯，在灯的控制下各道轮流放行。通行的流程是：B道红灯亮40秒，同时A道绿灯亮30秒，闪烁5秒，A道黄灯亮5秒；然后切换A道红灯亮40秒，同时B道绿灯亮30秒，闪烁5秒；B道黄灯亮5

6、秒。如此循环。在A、B道红、绿、黄灯依次点亮时，A、B道对应的两位数码管分别倒计时显示本道红、绿、黄灯点亮的时间。2）扩展功能：设置自动流量控制功能：即当一道有车而另一道无车（用按键开关S1、S2模拟车辆检测功能）时，使有车车道放行。设置优先控制功能：当有紧急车辆通过时，用开关S0进行控制，将A、B道均设定为红灯，第二次按下开关S0后，回复正常运行状态。2）利用提供的单元模块构成硬件系统。1.2 课程设计要求分析1.2.1 系统单元电路组成电路组成：在此电路中，我们主要用到了AT89C52单片机，AT89C52是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programm

7、able and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，AT89C52是一种高效微控制器。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 1 AT89C52主要特性：与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通

8、道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 2管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编

9、程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个T

10、TL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两

11、个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期

12、两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。3振荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，

13、XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。4芯片擦除：整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个

14、硬件复位为止。 除此之外，我们还用到了74LS164芯片，和数码管共同组成静态显示电路。164为8位移位寄存器,其主要电特性的典型值如下：54/74164 185mW 54/74LS164 80mW当清除端（CLEAR）为低电平时，输出端（QAQH）均为低电平。 串行数据输入端（A，B）可控制数据。当 A、B任意一个为 低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（CLOCK）脉冲上升沿作用下Q0 为低电平。当A、B 有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在CLOCK 上升沿作用下决定Q0 的状态。71LS164引脚图及引脚功能：CLOCK ：时钟输入端CLEAR： 同步清除输入端（低电平有效） A

15、，B ：串行数据输入端QAQH： 输出端图1 74LS164封装图图2 74LS164 内部逻辑图74LS164电气参数:极限值 电源电压7V 输入电压 5.5V 工作环境温度 54164 -55125 74164 -070 储存温度 -65150图3 真值表H高电平 L低电平 X任意电平 低到高电平跳变 QA0,QB0,QH0 规定的稳态条件建立前的电平 QAn,QGn 时钟最近的前的电平 第二章 控制系统程序设计在单片机的变成调试过程中，我们利用keil软件对单片机的程序进行编程、调试和仿真，并进一步利用pretues对电路和软件进行进一步的仿真。该程序汇编语言程序如下：ORG 0000H

16、LJMP MAINORG 0003HLJMP TI0ORG 0013HLJMP TI1ORG 001BHLJMP TI2ORG 0030HMAIN: MOV SP,#60H ; MOV TMOD,#60H;设置T1的工作方式寄存器 MOV TL1,#0FFH; MOV TH1,#0FFH; SETB TR1; SETB ET1; SETB EX0 SETB EX1 SETB IT0 SETB IT1 SETB EA MOV R2,#40 ; MOV R3,#35 ; CLR P1.2 SETB P1.0 ;QQ: ACALL ZZ ; 调用十六-十子程序 CJNE R2,#00H,TT ;R2

17、不得0,B路红灯亮 AJMP AA ;TT: CLR P1.3 SETB P1.4 SETB P1.5 SETB P1.0 ACALL JJ ; 调用显示子程序 ACALL TIME DEC R2 ; ;YY1: DJNZ R3,YY ; R3得0， CJNE R2,#05H,YY2; R2得5，A路黄灯亮，R2不得5，A路绿灯闪 MOV R3,#05H ; A路黄灯亮 SETB P1.2 CLR P1.1YY2: MOV R3,#05H ; R2不得5，A路绿灯闪 CPL P1.2 ;YY: CJNE R2,#09H,YYY1 CPL P1.2YYY1: CJNE R2,#08H,YYY2

18、CPL P1.2YYY2: CJNE R2,#07H,YYY3 CPL P1.2YYY3: CJNE R2,#06H,YYY4 CPL P1.2YYY4:CJNE R2,#05H,YYY CPL P1.2YYY: AJMP QQ ;AA:MOV R2,#35 ; MOV R3,#40 CLR P1.5 ;QQ1: ACALL ZZ ; CJNE R3,#00H,TT1 ; AJMP MAIN ;TT1:SETB P1.3 CLR P1.0 SETB P1.1 SETB P1.2 SETB P1.3 ACALL JJ ACALL TIME ; DEC R3 ;PP1:DJNZ R2,PP ; C

19、JNE R3,#05H,PP2; MOV R2,#05H ; SETB P1.5 CLR P1.4PP2:MOV R2,#05H ; CPL P1.5PP:CJNE R3,#09H,PPP1CPL P1.5PPP1:CJNE R3,#08H,PPP2CPL P1.5PPP2:CJNE R3,#07H,PPP3CPL P1.5PPP3:CJNE R3,#06H,PPP4CPL P1.5PPP4:CJNE R3,#05H,PPPCPL P1.5PPP: AJMP QQ1 ;ZZ: ; 十六-十子程序 MOV A,R2 MOV B,#10 DIV AB MOV 40H,B MOV 41H,A MOV

20、 A,R3 MOV B,#10 DIV AB MOV 42H,B MOV 43H,A RETJJ:MOV R0,#40H ; ;静态显示子程序4位显示 MOV R7,#4 ; MOV SCON,#00HKK:MOV A,R0 ; MOV DPTR,#TBB MOVC A,A+DPTR MOV SBUF,AMM:JNB TI,MM CLR TI INC R0 DJNZ R7,KK RETTIME:MOV R4,#5 ;延时1秒子程序D1: MOV R5,#200D2: MOV R6,#200D3: NOP NOP NOP DJNZ R6,D3 DJNZ R5,D2 DJNZ R4,D1 RETT

21、I0:CLR EA PUSH PSW PUSH ACC PUSH P1 SETB EA SETB P1.0 SETB P1.1 SETB P1.4 SETB P1.5 CLR P1.2 CLR P1.3OO: JNB P3.3,SSS LJMP OOTI1:CLR EA PUSH PSW PUSH ACC PUSH P1 SETB EA SETB P1.1 SETB P1.2 SETB P1.3 SETB P1.4 CLR P1.0 CLR P1.5OO1: JNB P3.2,SSS LJMP OO1TI2: CLR EA PUSH PSW PUSH ACC PUSH P1 SETB EA S

22、ETB P1.1 SETB P1.2 SETB P1.4 SETB P1.5 CLR P1.0 CLR P1.3OO2:JB P3.5,SSS LJMP OO2 SSS: POP P1 POP ACC POP PSW RETI EEE:ACALL QQ TBB: DB 0C0H;0 DB 0F9H;1 DB 0A4H;2 DB 0B0H;3 DB 99H;4 DB 92H;5 DB 82H;6 DB 0F8H;7 DB 80H;8 DB 90H;9END 单片机原理及应用课程设计总结此次课程设计没有现成的程序和设计图，需要我们真正亲手去编，最郁闷的莫过于画设计图。按照实验要求上的图画了出来，加

23、载程序以后却不能正常运行，改了好多次都没有成功。同学们电脑上软件的版本差异也影响了交流。有些元件的型号不同，但在选用时图形确很相似，致使选错了元件，影响了结果。 这两周的实习真的有点郁闷，程序里面的好多内容不懂，自我感觉是单片机我们所学的内容还不足以编出这两个程序，但是只好硬着头皮去看去理解。但在学习过程中也充满了乐趣，当看懂了程序的一些语句，画出了要求的设计图，那我喜悦那种成就感油然而生。 这次实习让我受益匪浅，无论从知识上还是其他的各个方面。上课的时候的学习从来没有见过真正的单片机，只是从理论的角度去理解枯燥乏味。但在实习中见过甚至使用了单片机及其系统，能够理论联系实际的学习，开阔了眼界，

24、提高了单片机知识的理解和水平。在这次课程设计中又让我体会到了合作与团结的力量，当遇到不会或是设计不出来的地方，我们就会在QQ群里讨论或者是同学之间相互帮助。团结就是力量，无论在现在的学习中还是在以后的工作中，团结都是至关重要的，有了团结会有更多的理念、更多的思维、更多的情感。 单片机是很重要的一门课程，老师和一些工作的朋友都曾说过，如果学好一门单片机，就凭这个技术这门手艺找一个好工作也不成问题。尽管我们在课堂学到的内容很有限，但在以后的学习中单片机还需要好好的深入研究和学习，学好了单片机也就多了一项生存的本钱。最后衷心的感谢我的合作伙伴及叶天迟老师给我的精心指导和帮助。 总结人：龚尚欢 2010年6月23日参考文献1李广弟,朱月秀,王秀山编著.单片机基础. 北京:北京航空航天大学出版社,20012 何立民编著.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,19993 蔡美琴等编著.MCS-51 单片机系统及应用.北京:高等教育出版社.1992附录