單片機(jī)課程設(shè)計(jì)---十字路口的交通燈控制電路

1、<p>　　《單片機(jī)原理及應(yīng)用》</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　2013 — 2014 學(xué)年第 2 學(xué)期</p><p>　　名 稱： 單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)</p><p>　　題 目： 簡易十字路口交通燈設(shè)計(jì)

2、 </p><p>　　院 系： 控制與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 </p><p>　　班 級： 測控1102 </p><p>　　日期 ：2014年6月16日</p><p><b>　　任 務(wù) 書 </b></p><p><b>　　一

3、、 目的與要求</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)的目的是配合《單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)》課程，通過學(xué)生對一個(gè)具體單片機(jī)功能電路的設(shè)計(jì)，使學(xué)生加深理解并掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的基本原理與方法，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生以51單片機(jī)為核心，以電子線路制版軟件為設(shè)計(jì)工具，完成相關(guān)的硬件電路設(shè)計(jì)，并編寫相應(yīng)的匯編語言軟件程序，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)相應(yīng)的功能要求。 &

4、lt;/p><p><b>　　二、 主要內(nèi)容</b></p><p>　　1．編寫設(shè)計(jì)方案：內(nèi)容包括以51單片機(jī)為核心，并配合一定的外圍電路實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)功能。擬設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要求可從以下方案中任選一個(gè)。</p><p>　　2）十字路口交通燈控制</p><p>　　要求：利用單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生秒信號，控制十字

5、路口的紅、綠、黃燈交替點(diǎn)亮和熄滅，并用4只LED數(shù)碼管顯示十字路口兩個(gè)方向（東西、南北）的剩余時(shí)間。要求能用按鍵設(shè)置兩個(gè)方向的通行時(shí)間（綠、紅燈點(diǎn)亮?xí)r間）和暫緩?fù)ㄐ袝r(shí)間（黃燈點(diǎn)亮?xí)r間）。</p><p><b>　　三、 時(shí)間計(jì)劃</b></p><p><b>　　一周</b></p><p><b>　　四、

6、 設(shè)計(jì)成果要求</b></p><p><b>　　1.硬件電路設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　原理圖設(shè)計(jì)：可以使用protel 99SE、proteus或word等軟件繪制原理圖，標(biāo)出各元器件的型號、引腳、參數(shù)。</p><p>　　制版圖繪制：可以使用protel 99SE、proteus等制版軟件來完成完整的電路。主要包括

7、51單片機(jī)及晶振、電源、復(fù)位電路；與51單片機(jī)接口的其它外圍電路。</p><p><b>　　3．軟件設(shè)計(jì)：</b></p><p><b>　　軟件流程圖；</b></p><p><b>　　匯編語言源程序；</b></p><p>　　3. 提交完整的課程設(shè)計(jì)報(bào)告，格式

8、按“華北電力大學(xué)課程設(shè)計(jì)（綜合實(shí)驗(yàn)）報(bào)告”要求填寫。</p><p><b>　　五、 考核方式</b></p><p>　　考核方式為個(gè)人答辯。時(shí)間：2014年6月20日上午九點(diǎn)，地點(diǎn)：主樓E218</p><p>　　指導(dǎo)教師：高峰 </p><p>　　2014年6月15日</p>

9、<p><b>　　一.硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)思想</b></p><p>　　單片機(jī)選型：89c51</p><p>　　89c51是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM

10、），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。AT89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路，8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 F

11、lash ROM。</p><p>　　P0 口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏 輯電平。對P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入端用。 </p><p>　　在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時(shí)，P0口被分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 </p><p>　　在Flash 編程時(shí)，P0

12、口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 </p><p>　　P1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流(IIL)。</p><p>　　此外

13、，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。 </p><p>　　P1端口引腳號第二功能： </p><p>　　P1.0 T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 </p><p>　　P1.1 T2EX（

14、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制） </p><p>　　P2 口：P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL邏輯門電路。對端口P2 寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流(IIL)。 </p><p>　　在訪

15、問外部程序存儲器或16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR 指令）時(shí)，P2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX @RI 指令）時(shí)，P2 口輸出P2 鎖存器的內(nèi)容。 </p><p>　　Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號。</p><p>　　P3 口：P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。P3

16、 口輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對P3 口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。</p><p>　　P3 口還接收一些用于Flash 閃速存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號。 </p><p>　　P3 口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能。</p>

17、<p>　　P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 </p><p>　　在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號。 </p><p>　　P3端口引腳第二功能：</p><p>　　P3.0 RXD(串行輸入口)</p><p>　　P3.1 TXD(串行輸出口)</p><

18、p>　　P3.2 INTO(外中斷0)</p><p>　　P3.3 INT1(外中斷1)</p><p>　　P3.4 TO(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)</p><p>　　P3.5 T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)</p><p>　　P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)</p><p>　　P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選

19、通)</p><p>　　RST——復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。</p><p>　　ALE/PROG——當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個(gè)

20、ALE脈沖。對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。</p><p>　　如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。</p><p>　　PSEN——程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程

21、序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。</p><p>　　EA/VPP——外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。</p><

22、;p>　　如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。</p><p>　　FLASH存儲器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。</p><p><b>　　系統(tǒng)原理圖</b></p><p>　　復(fù)位電路：上電+按鈕</p><p>

23、　　。圖中，上電時(shí)，接通電源，電容器C相當(dāng)于瞬間短路，+5V加到了RST/VPD端，該高電平使8051全機(jī)復(fù)位。若運(yùn)行過程中，需要程序從頭執(zhí)行，只需按動(dòng)按鈕開關(guān)，則直接把+5V加到了RST/VPD端，從而復(fù)位。顯然，該電路即可以上電復(fù)位，也可以手動(dòng)復(fù)位，是常用復(fù)位電路之一。</p><p>　　數(shù)碼管顯示：7SEG-MPX2-CC</p><p>　　此處采用的數(shù)碼管時(shí)共陰極數(shù)碼管，G、F

24、、E、D、C、B、A七個(gè)端口是輸入端口，對其各位進(jìn)行賦值，置位則亮，復(fù)位則滅，用此來顯示出相應(yīng)的數(shù)字；1、2兩端口用來控制高位和低位的選通顯示，只要對端口置位，便可以選擇該端口，并對其所代表的位進(jìn)行賦值，顯示。</p><p><b>　　發(fā)光二極管顯示</b></p><p>　　每個(gè)路口都采用了三個(gè)LED燈來顯示，分別代表了紅黃綠三種燈，來模擬路口交通燈的變換。&

25、lt;/p><p>　　鍵盤：獨(dú)立鍵盤+中斷</p><p>　　采用開關(guān)來控制進(jìn)入中斷，可以在路口出現(xiàn)緊急情況時(shí)，拉動(dòng)開關(guān)，來使得紅綠燈發(fā)生相應(yīng)的改變，已處理緊急情況下的車輛通行。</p><p><b>　　二.軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　總體流程圖</b></p>

26、<p>　　緊急中斷子程序流程圖</p><p>　　4.3循環(huán)流程控制思路：</p><p><b>　　源程序</b></p><p>　　TEMP EQU 60H</p><p><b>　　ORG0000H</b></p><p><b&g

27、t;　　LJMPMAIN</b></p><p>　　ORG 0003H ;外部中斷00 </p><p>　　LJMP INT00</p><p>　　org 000bh ; 定時(shí)器T0</p><p>　　ljmp STA1</p><p>　　ORG

28、 0040H</p><p><b>　　MAIN:</b></p><p>　　MOV SP,#70H</p><p>　　SETBIT0 ;外部中斷0為跳沿觸發(fā)</p><p>　　mov tmod,#01h ;設(shè)計(jì)定時(shí)器 T0參數(shù)</p><p>

29、;　　mov tl0,#0b0h</p><p>　　mov th0,#3ch</p><p>　　mov ie,#83h</p><p>　　setb tr0 ;開定時(shí)器T0</p><p><b>　　STATUS0:</b></p><p>　　

30、MOVA,#00H ;設(shè)置所有的燈全滅</p><p><b>　　MOVP1,A</b></p><p><b>　　STA: </b></p><p>　　mov r7,#0 ;顯示總時(shí)間60s</p><p><b>　　STA8: <

31、;/b></p><p>　　MOV TEMP,#29</p><p><b>　　STATUS1:</b></p><p>　　MOVA,#84H ;南北綠燈，東西紅燈</p><p><b>　　MOVP1,A</b></p><p

32、>　　MOV 45H,#02H</p><p>　　MOV 46H,#01H</p><p>　　LCALL SHI</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　LCALL GEW</p><p>　　LCALL DELAY</p><p&g

33、t;　　cjne r7,#1eh,STATUS1</p><p><b>　　STATUS2:</b></p><p>　　MOV R3,#03H ;綠燈閃3次</p><p>　　FLASH: clr ea</p><p>　　MOV A,#84H</p><p&

34、gt;　　MOV P1,A</p><p>　　MOV R4,#03H</p><p>　　LCALL DEL</p><p>　　LCALL DEL</p><p>　　MOV A,#80H</p><p>　　MOV P1,A</p><p>　　MO

35、V R2,#03H</p><p>　　LCALL DEL</p><p>　　LCALL DEL</p><p>　　DJNZ R3,FLASH</p><p>　　MOV A,#88H ;南北黃燈,東西紅燈</p><p>　　MOV P1,A</p>&l

36、t;p>　　LCALL DEL</p><p>　　LCALL DEL</p><p>　　MOV R2,#10 ;延時(shí)1毫秒</p><p>　　LCALL DEL</p><p>　　setb ea</p><p>　　STA9: mov TEMP,#29</p

37、><p><b>　　STATUS3:</b></p><p>　　MOVA,#30H</p><p><b>　　MOVP1,A</b></p><p>　　MOV 45H,#08H</p><p>　　LCALL SHI；顯示十位</p>

38、<p>　　LCALL DELAY；延時(shí)</p><p>　　LCALL GEW；顯示個(gè)位</p><p>　　LCALL DELAY；延時(shí)</p><p>　　cjne r7,#3ch,STATUS3</p><p><b>　　STATUS4:</b></p>&l

39、t;p>　　MOV R3,#03H ;綠燈閃3次</p><p><b>　　FLASH1:</b></p><p>　　clr ea</p><p>　　MOV A,#30H</p><p>　　MOV P1,A</p><p>　　MOV R2,#

40、03H</p><p>　　LCALL DEL</p><p>　　MOV A,#10H</p><p>　　MOV P1,A</p><p>　　MOV R4,#03H</p><p>　　LCALL DEL</p><p>　　DJNZ R3,FLASH

41、1</p><p>　　MOV A,#50H ;南北紅燈,東西黃燈</p><p>　　MOV P1,A</p><p>　　MOV R2,#10 ;延時(shí)1毫秒</p><p>　　LCALL DEL</p><p>　　setb ea</p><p>

42、　　ljmp STA</p><p>　　INT00: PUSH PSW ;保護(hù)現(xiàn)場</p><p><b>　　PUSH 2</b></p><p>　　PUSH ACC</p><p>　　MOV A,#90H ;南北,東西都亮紅燈</p><p&

43、gt;　　MOV P1,A</p><p>　　MOV R2,#100 ;延時(shí)1毫秒</p><p>　　acall DELAY</p><p>　　acall DELAY</p><p>　　acall DELAY</p><p>　　acall DELAY</p>&

44、lt;p>　　POP ACC ;恢復(fù)現(xiàn)場</p><p>　　MOV P1,A</p><p><b>　　POP 2</b></p><p>　　POP PSW</p><p><b>　　RETI</b></p><p>

45、　　LOOP: PUSH DPL</p><p>　　PUSH DPH</p><p>　　MOV DPTR,#TAB；查表要顯示的數(shù)據(jù)</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV B,A</p><p>　　MOV DPTR,#8002H

46、；位選</p><p>　　MOV A,R2</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,#8004H；段選</p><p>　　MOV A,B</p><p>　　MOVX @DPTR,A；顯示數(shù)據(jù)</p><p

47、>　　POP DPH</p><p>　　POP DPL</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　STA1: ；定時(shí)100ms，中斷10次相當(dāng)與1S</p><p>　　mov tl0,#0b0h</p><p>　　mov

48、 th0,#3ch</p><p><b>　　inc r6</b></p><p>　　cjne r6,#0ah,OUTS</p><p>　　mov r6,#0</p><p>　　STA2: MOV A,TEMP</p><p>　　MOV B,#10<

49、/p><p>　　DIV AB</p><p>　　MOV 40H,A</p><p>　　MOV 50H,B</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　LCALL SHI</p><p>　　LCALL DELAY</p><

50、;p>　　LCALL GEW</p><p>　　DEC TEMP</p><p>　　inc r7</p><p>　　OUTS: clr tf0</p><p><b>　　RETI</b></p><p><b>　　SHI:</b>

51、</p><p>　　MOV R2,45H ;顯示十位子程序</p><p>　　MOV A,40H</p><p>　　LCALL LOOP</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　GEW: ；顯示個(gè)位子程序</p>

52、<p>　　MOV A,R2</p><p>　　RR A</p><p>　　MOV R2,A </p><p>　　MOV A,50H</p><p>　　LCALL LOOP</p><p><b>　　RET</b></p

53、><p>　　DELAY: ;延時(shí)100ms子程序</p><p><b>　　PUSH 2</b></p><p><b>　　PUSH 1</b></p><p><b>　　PUSH 0</b></p><p

54、><b>　　DELAY1:</b></p><p>　　MOV 1,#0FH</p><p><b>　　DELAY2:</b></p><p>　　MOV 0,#1FH</p><p>　　DJNZ 0,$</p><p>　　DJNZ

55、1,DELAY2</p><p>　　DJNZ 2,DELAY1</p><p><b>　　POP 0</b></p><p><b>　　POP 1</b></p><p><b>　　POP 2</b></p><p>

56、;<b>　　RET</b></p><p>　　DEL: LCALL DELAY</p><p>　　MOV R0,#0FFH ;延時(shí)10ms子程序</p><p>　　DEL1: MOV R1,#0FFH</p><p>　　DJNZ R1,$</p><p>