单片机交通灯实训报告.docx

1、单片机交通灯实训报告机电工程学院课程设计报告课程名称： 单片机课程设计 专业班级： 13电本2班 学 号： 2013041632 * * * 指导教师： 王清辉、何文丰 完成时间： 报告成绩： 评阅意见： 评阅教师 日期 交通灯设计 一、设计任务与要求设计基本要求：（1）车辆通行繁忙的十字交叉路口，设计一交通灯控制器，设东西方向通行时间为30秒，当剩余3秒时黄灯亮，南北方向通行时间为20秒，当剩余3秒时黄灯亮。（2）东西、南北方向各用三个（绿、黄、红）LED表示，并用数码管显示东西、南北方向的剩余时间。（3）可利用按键修改时间参数，可以利用按键切换东西南北交通灯的当前状态（即立刻东西由红变绿，

2、南北有绿变红，并按设定的时间工作）。二、方案设计与论证交通灯的工作方式及状态设计：状态东西南北通行时间注红黄绿红黄绿1、东西绿灯南北红灯11001127秒（时间可设）交通灯从状态1至4不断循环，通过外设按钮实现状态1和3的切换2、东西黄灯南北红灯1010113秒（黄灯闪烁）3、东西红灯南北绿灯01111017秒（时间可设）4、东西红灯南北黄灯0111013秒（黄灯闪烁）表2-1：交通灯的工作状态表根据表2-1所示可将交通灯的工作状态设为以下几个步骤： 1、初始状态时即为东西方向绿灯通行27秒+3秒黄灯，此时南北红灯亮。 2、随后是南北方向绿灯通行17秒+3秒黄灯，此时东西红灯亮。3、通过按模式

3、选择键一次来切换东西南北交通灯的当前状态。（通过设置定时计时器T1实现交通灯的计时）4、通过按模式选择键第二次切换至南北方向红绿灯的计时设置，通过加减按键来确定南北方向红绿灯的计时数。5、确定南北方向计数值后，通过按模式选择键第三次切换至东西方向红绿灯的计时设置，通过加减按键来确定东西方向红绿灯的计时数。6、确定交通灯计时数后再按下模式选择键后，交通灯便进入工作状态。时间计时的实现：采用定时中断实现秒的精确计时（详细方案入下列程序设计所示）。按键输入的实现：通过编写按键读取函数，来实现交通灯的状态以及时间值得设定（详细方案入下列程序设计所示）。图2-1程序设计流程框图三、硬件电路设计1、 倒计

4、时显示 该系统要求完成倒计时的功能。因只需显示数字，基于上述原因，我完全采用数码管显示，四个路口分别采用一个二位共阴极数码管即可。 2、 状态灯显示 该系统要求完成状态灯显示的功能。采用红绿黄三种LED灯一个路口只需三个个状态灯，绿灯通行，红灯停止，黄灯闪烁。 3、 输入方案 该系统要求能手动改变东西与南北的通行时间、红绿灯状态紧急交换处理。运用单片机中四个IO口设置三个按键，三个按键的功能分别为：增加、减少、状态切换和暂停。 4、复位电路与晶振电路复位电路：复位方式有多种，本设计采用按键复位。接线图如图3-1所示， 当按下复位按键时，RST端产生高电平，使单片机复位。复位后，其片内各寄存器状

5、态改变，片内RAM内容不变。晶振电路(如图3-2所示)：结合单片机内部产生单片机所需的时钟频率。 图3-1程序仿真接线图 图3-2程序仿真接线图5、AT89S51的简介 AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。图3-3程序仿真接线图四、软

6、件设计 根据设计要求得完整的交通灯程序源代码包含有：1.定时2.数码管显示3.LED状态切换.4按键读取。#include reg51.h#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar code num=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/数码管显示数组uchar T0_Count=0,East_time=0,North_time=0;/定时变量，东西倒计时变量，南北倒计时变量 sbit DXD_Red=P30; /东西方向红灯sbit DXD_Yellow=P

7、31; /东西方向黄灯sbit DXD_Green=P32; /东西方向绿灯sbit NBD_Red=P33; /南北方向红灯sbit NBD_Yellow=P34; /南北方向黄灯sbit NBD_Green=P36; /南北方向绿灯sbit DXKZ_GE=P24; /东西方向个位数码管公共端sbit DXKZ_SHI=P25; /东西方向十位数码管公共端sbit NBKZ_GE=P26; /南北方向个位数码管公共端sbit NBKZ_SHI=P27; /南北方向十位数码管公共端sbit Key_Add=P11; /增加按键sbit Key_Dec=P12; /减少按键sbit Key_O

8、K=P13; /确定按键，兼具状态切换sbit LE=P10;void delayms(uint i) /毫秒级延时 uint x,y; for(x=i;x0;x-) for(y=110;y0;y-);void t0_init() TMOD=0X01; /16位定时器0 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; /定时50ms ET0=1; /开启中断1 EA=1; /开启总中断 TR0=1; /开启定时器0void state1() /东西绿灯亮，南北红灯亮 DXD_Red=1; DXD_Yellow=1; DXD_Green=0; NBD_

9、Red=0; NBD_Yellow=1; NBD_Green=1;void state2() /东西黄灯闪烁 DXD_Red=1; DXD_Yellow=0; DXD_Green=1; void state3() /东西红灯亮，南北绿灯亮 DXD_Red=0; DXD_Yellow=1; DXD_Green=1; NBD_Red=1; NBD_Yellow=1; NBD_Green=0;void state4() /南北黄灯闪烁 NBD_Red=1; NBD_Yellow=0; NBD_Green=1;void Display(uchar num1,num2) / 功能：数码管扫描显示函数/参

10、数：num1,东西方向数码管显示值;num2,南北方向数码管显示值 P0=numnum1%10;/LE=1;LE=0; /写入个位数 DXKZ_GE=0;delayms(10); /开启一个数码管公共端，显示一段时间 DXKZ_GE=1; /关闭公共端 P0=numnum1/10;/LE=1;LE=0; /写入十位数 DXKZ_SHI=0;delayms(10); DXKZ_SHI=1; P0=numnum2%10;/LE=1;LE=0; /写入个位数 NBKZ_GE=0;delayms(10); NBKZ_GE=1; P0=numnum2/10;/LE=1;LE=0; /写入十位数 NBKZ

11、_SHI=0;delayms(10); NBKZ_SHI=1;uchar key_read() /功能：按键读取 参数：back，1，按下增加按键；2，减少按键；3确定键 uchar back=0; if(P1!=0xff) delayms(10); /按键延时消抖 if(Key_Add=0) back=1; else if(Key_Dec=0) back=2; else if(Key_OK=0) back=3; while(P1!=0xff); return back;void Clear_Display() /关闭所有数码管显示 P0=0x00;/LE=1;LE=0; DXKZ_GE=1;

12、 DXKZ_SHI=1; NBKZ_GE=1; NBKZ_SHI=1;void main() uchar Tab=1,key,East_TimeNum=30,North_TimeNum=20; t0_init(); Clear_Display(); /开机初始化关闭所有数码管 /设置东西方向倒计时 while(key!=3) /按下确定键，退出while key=key_read(); /按键读取函数 if(key=1) /按下增加按键 East_TimeNum+; else if(key=2) /按下减少按键 if(East_TimeNum3)East_TimeNum-; Display(E

13、ast_TimeNum,0); /数码管同步显示东西方向设定的值 key=0; /设置南北方向倒计时 while(key!=3) /按下确定键，退出while key=key_read(); /按键读取函数 if(key=1) /按下增加按键 North_TimeNum+; else if(key=2) /按下减少按键 if(North_TimeNum3)North_TimeNum-; Display(0,North_TimeNum); /数码管同步显示南北方向设定的值 key=0; while(1) switch(Tab) case 1: /红绿灯状态1 East_time=East_Tim

14、eNum; /填充东西倒计时值，大小为已设置好的East_TimeNum Tab=2; /切换至下一红绿灯状态 state1(); while(East_time!=3)&(key!=3) /倒计时至3秒或按下切换按键，退出while Display(East_time,North_time);/数码管显示 key=key_read(); /按键读取 if(key=3) key=0;East_time=0; /东西倒计时立刻清零 Tab=3; /按下切换按键，直接跳到状态3 break; case 2: /红绿灯状态2 state2();Tab=3; /切换至下一红绿灯状态 while(Eas

15、t_time!=0)&(key!=3)/倒计时至0秒或按下切换按键，退出while Display(East_time,North_time); key=key_read(); DXD_Yellow=DXD_Yellow; if(key=3) key=0;Tab=3; /按下切换按键，直接跳到状态3 East_time=0; /东西倒计时立刻清零 break; case 3: /红绿灯状态3 North_time=North_TimeNum;Tab=4; /切换至下一红绿灯状态 state3(); while(North_time!=3)&(key!=3) Display(East_time,

16、North_time); key=key_read(); if(key=3) key=0;Tab=1;North_time=0; break; case 4: /红绿灯状态4 state4();Tab=1; /切换至下一红绿灯状态 while(North_time!=0)&(key!=3) Display(East_time,North_time); key=key_read(); NBD_Yellow=NBD_Yellow; if(key=3) key=0;Tab=1;North_time=0; break; void Timer_0() interrupt 1 T0_Count+; TH0

17、=(65536-50000)/256; /每50ms进入一次中断函数 TL0=(65536-50000)%256; if(T0_Count=20) /定时20*50ms=1S T0_Count=0; /清零重新计时 if(East_time=0) East_time=0; else East_time-; /东西方向按秒间隔倒计时 if(North_time=0) North_time=0; else North_time-; /南北方向按秒间隔倒计时 五、仿真过程与仿真结果运用ISIS 7 Professional 仿真软件进行程序仿真，按程序要求设置好程序仿真图（图3-1所示），把Keil

18、 uVision4生成交通灯程序的.hex文件捎入仿真图中，运行结果如下：图5-1 东西方向通行时间设置通加减按键来控制东西方向通行时间，时间设置好后按下确定键切换至下一个状态。图5-2 南北方向通行时间设置 通加减按键来控制南北方向通行时间，时间设置好后按下确定键切换至下一个状态。图5-3 红绿灯正常工作状态 交通灯进入正常工作状态，按下确定键紧急切换红绿灯状态 图5-4 红绿灯紧急切换六、安装与调试将所设计的程序写入keil4的工程中，编写好程序且检测无误后，点击编译（project/rebuild all target files）生成.Hex文件。通过PZ-ISP软件（图6-1所示）将

19、.hex文件下载到AT89C51单片机。检测与调试交通灯运行状况。由于电路板焊接问题，硬件功能无法实现，切换到开发板上进行功能测试。图6-1 PZ-ISP程序下载软件操作1：将hex文件捎入单片机后，交通灯便进入东西方向计时设定状态，通过按键的加减来改变东西通行时间（图6-2所示），设定好时间后按确定键，进入操作2。图6-2 程序的初始状况以及东西通行时间的调试操作2：交通灯进入南北方向计时设定状态后，通过按键的加减来改变南北通行时间（图6-3所示），设定好时间后按确定键，进入操作2。图6-3 状态切换至南北通行时间的调试操作3：交通灯各个方向计时设定好后进入工作状态，通过确定按键，来紧急切换

20、红绿灯状态。再次按下确定键，便进入操作1状态。图6-4 交通灯的工作状态以及红绿灯状态的紧急切换经安装与调试后得，所设计的程序符合交通灯的设计要求。硬件实物图七、结论与心得结论：虽然所设计的交通灯符合本次实训的所有有要求，但还是有很多不足之处，要把我所设计的交通灯与实际中的交通灯相比还是有很多缺陷的，比如缺少各个方向左拐通行的指示功能，缺少人行横道的交通指示功能。针对上述不足之处，在今后的学习中会不断的加以完善。心得：通过本次实训使我明白了，单片机实训跟单片机实验完全不同，自身的不足之处在这次实训中都一一暴露出来了，对于单片机的了解还是不够的，完全只停留在表面，对于单片机深层次的知识掌握的不够，无法很灵活的使用单片机的各个语句，这些不足之处在实训的操作下和老师的考察下都显露无疑。在今后的学习中我定会加强对单片机的理论与实际操作的学习，对于自身不足之处定会加以改正。八、参考文献 1 阎石数字电子技术基础（第三版）,北京：高等教育出版社，1989。 2 苏家健，曹柏荣，汪志锋.单片机原理及应用技术.北京：高等教育出社，2004. 3 单片机原理及应用 张毅刚,高等教育出版社。 4单片机实验教程彭冬明、韦友春,北京理工大学出版社。