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I1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3so2）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：AT89C523sz都引记J4mm 平个鸿平汩冶冶冶陪ZCd 02 部 贪& ua DSC os 3d zsf awrzd B Nluysdd ;d : ;dd：MddddldAT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash 只读程序存储器和256 bytes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Flash ROMoPO ： P0 口是一个8位漏极开路的双向I/O I Io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 线更用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，PO II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 I I, 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PL 2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（PL0/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：P1.0 T2 （定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出Pl. 1 T2EX （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 D, 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MOVXDPTR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MOVXRI 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 PL 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 门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。P3I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. 0 RXD （串行输入口）P3. 1 TXD （串行输出口）P3. 2 INTO （外中断 0）P3. 3 INT1（外中断 1）P3.4 T0 （定时/计数器0）P3.5 T1 （定时/计数器1）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）RST一一复位输入。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 片机兔位。ALE/PROG一一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M0VC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一一程序储存允许（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OOOOH-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，更位时内部会锁 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1uF 3fRST1k29R2 30 1k APSEN ALE EAP1.0P1.1P1.2。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八TD端，从而复位.显然，该电路即可以上电更位，也可以手动复位，是常用复位电 路之一。si T8KXIPXZCC ,3.4数码管显示：7SEG-MPX2-CC5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II用来控制高位和低 位的选通显示，只要对端II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I I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II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，己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:5. 4源程序#include#include#define unit unsigned mt#define uchar unsigned char uchar temp.aa.mi;sbit rn=P2A0;sbit nb=P2Al;sbit gn=P2A2;sbit rw=P2 八3;sbit dx=P2A4;sbit gw=P2 八 5;sbit shi=P3A6;sbit ge=P3八7;/*对要使用的单片机各个口进行定义*/bit flag=O;uchar code table=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*/void delay(umt z);void disp(uint n);void nb_flash(void);void dx_flash(void);void xintOQ;void tiinerO();void LED_ONQ;void xintlQ;void LED_OFF();void nanbei();void dongxiO；/*将所使用的子函数定义*/void main。 (umt num;num=0;aa=0;TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=l;TR0=l;EX0=l;IT0=0;EX1=1;IT1=1;/*中断初始化*/10naiibeiQ;nb_flash();dongxiQ； dx_flash();)void delay(umt z)umt x,y;fbr(x=z;x0;x-)for(y=U0;y0;y-);)/*主函数中显示部分*/*延时子函数*/void tiiiierO() interrupt 1TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;aa+;if(aa=18)aa=0;flag=l；)void disp(uint n)while(lflag)ge=0；P0=tablen%10;delay(50);shi=l;ge=l;slii=0;PO=tableivlO;delay(50);shi=l;ge=l;if(flag=l) flag=O;)void nanbei()/*显示子函数*/*南北方向的红绿灯和数码管显示子函数*/ uiiit num;num=60;disp(num);wlule(num0) num;P2=0xde;disp(num); )void dongxi()/*东西方向的红绿灯和数码管显示子函数*/ uiiit num;num=80;wlule(num0) P2=Oxf3;disp(num);num-; )void nb_flash(void)/*南北方向的黄灯和数码管显示子函数*/(uint a;fbr(a=3;aO;a) P2=Oxdd;nb=l;delay(lOO);nb=O;disp(a);)void dx_flash(void)/*东西方向的黄灯和数码管显示子函数*/(uint a;fbr(a=3;aO;a) P2=0xeb;dx=l;delay(100);dx=0:disp(a);) )void xintOQ mtenupt 2/* 中断定义*/TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;LED.ONQ；产开关控制灯的子函数*/void LED_ON() uiiit b;rn=0;rw=0; gn=l; gw=l; nb=l; dx=l;fbr(b=5;bO;b) ( ge=O;shi=l; PO=tableb;delay(lOOO); ge=l;shi=l; xeturn;5 .调试运A5.1 正常运行状态5.2中断运行状态5.3黄灯闪烁状态6 .设计心得体会课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重 要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的口新口异，单片机已 经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世 纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。这次的单片机课程设计大概用了一周的时间，在这一周的时间当中，虽然开始遇到了很多 的困难，但是由于合理地进行设计安排，分工合作，并各自查阅了相关的资料，最后在大家共 同努力下我们顺利地完成了本次单片机课程设计，同时也学到了很多东西。回顾起此次单片机课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践， 在整整一星期的口子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可 以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。例如我们在设计 数码管显示的时候，刚开始的时候，由于对数码管引脚的不熟悉，我们都无法让数字显示，后 来发现时十位和个位的置位、兔位发生了问题，我们对此进行了修改，可以正确的显示出十位 及个位的数值，但是数字的显示不稳定，不停的跳动，我们为此查阅了很多的资料，但还是未 能解决，最后我们不停地对程序进行修改，终于发现了问题所在，在显示子程序上存在缺陷未 能快速的切换对十位、个位的置位和复位，经过这样的修改，终于可以完美的显示时间了。我 们也更好地掌握了对数码管的使用，这都是课堂上学不到的知识。这次的单片机课程设计是通过实践操作和理论相结合，提高动手实践能力，提高科学的思 维能力。与此同时，我们也对分工合作有了进一步的认识，只有通过合理的分工合作，我们们 才能够在短短一周的时间内完成设计任务，相信这对以后在社会上工作和学习会有很多帮助， 让我们能更好的进入工作状态。最重要的是，这次课程设计也增加了我们对问题的研究和探讨, 们以后的学习中会有更多的帮助。单片机为我们的主要专业课之一，对我们还是很有帮助的，课程设计也是为我们以后的工 作提前进行了一次练手，也是我们学习生活之中少有的一次自己探索、研究，发现问题、解决 问题的机会。当然要做好一个课程设计也不是很简单的，我认为有以下几步：（1）在设计程序之前，对所用单片机的内部结构有一个系统的了解，知道该单片机内有哪 些资源；（2）要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图，善于将大的程序段缩小为每个子函 数来实现；（3）在设计程序时，不能妄想一次就将整个程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计 的必经之路；（4）要养成注释程序的好习惯，写程序是应该思路清晰，结构明了，应该让人一看就能明 白你的思路，方便资料的保存和交流；（5）我们们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题 的；在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不 够牢固。我们们通过杳阅大量有关资料，并在小组中互相讨论，交流经验和自学，若遇到实在 搞不明白的问题就会及时请教老师，或者与其他小组成员讨论，共同解决，使自己学到了不少 知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。通过这次课程设计我们也发现了自身存在的不足 之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努 力才得以解决。通过这次课程设计使我更加懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的, 只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正将一个东西学好学透, 从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。我想这对于我今后的学习生活和工作都会是 有很大帮助的！7 .参考书目11 .肖金球.单片机原理与接口技术；【2】.江志红.51单片机技术与应用系统开发案例精选；3 .周润景.基于PROTEUS的51单片机设计与仿真；【4】.王守中.51单片机开发入门与典型实例；5 .张齐.朱宁西.单片机系统设计与开发；【6】.周立功单片机开发网；【7】.天津锐志单片机开发网；8 . ATMEL公司AT89S52单片机中文PDF资料;