單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告--基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)

1、<p>　　單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)</p><p>　　專 業(yè)： 自動(dòng)控制 </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p>

2、;<p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2013 年 3 月 7 日</p><p>　　基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)自動(dòng)化時(shí)代，交通燈控制等很多行業(yè)的設(shè)備都與計(jì)算機(jī)密切相關(guān)。因此，一個(gè)

3、好的交通燈控制系統(tǒng)將在道路擁擠等交通狀況方面給予技術(shù)革新。本文主要介紹了一個(gè)基于89C52單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了利用89C52設(shè)計(jì)并仿真實(shí)現(xiàn)交通燈控制系統(tǒng)的過程，重點(diǎn)對(duì)硬件設(shè)計(jì)、軟件編程、調(diào)試分析以及各模塊系統(tǒng)流程進(jìn)行了詳細(xì)分析，對(duì)各部分的電路也一一進(jìn)行了介紹。本電路由AT89C52單片機(jī)、按鍵、數(shù)碼管和LED燈組成，并在Protues軟件上實(shí)現(xiàn)仿真。</p><p>　　關(guān)鍵詞：交通控制；單片機(jī)；A

4、T89C52 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The ages is an automation ages nowadays and traffic light control's waiting a lot of equipments of professions is closely related with c

5、alculator. Therefore, a good traffic light control system will hustle for road, give technique innovation. This paper describes a 89C52 microcontroller-based traffic light control system, detailed description of the use

6、89C52 development process of the traffic light control system. Focus on a detailed analysis of the hardware design, software programming,analysi</p><p>　　Keywords:Traffic Control; Single Chip Microcomputer ;

7、AT89C52</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力、減少交通事故有明顯效果。交通燈在城市交通中起著重要的作用，它與人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)，是人們出行的安全保障。因此提供一個(gè)可靠、安全、便捷的多功能交通燈控制系統(tǒng)有著現(xiàn)實(shí)的必要性。</p><p>&

8、lt;b>　　1.1設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　通過應(yīng)用單片機(jī)的有關(guān)知識(shí)，能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)出基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)，并要求在緊急情況下能運(yùn)用中斷方式控制指示燈的亮滅來轉(zhuǎn)換道路通行方向。</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是單片機(jī)控制的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。要求設(shè)計(jì)出針對(duì)一個(gè)大

9、型十字路口設(shè)計(jì)的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)。通過單片機(jī)AT89C52控制LED燈和數(shù)碼管，模擬現(xiàn)實(shí)生活中的交通燈工作情景。</p><p><b>　　1.3設(shè)計(jì)方法</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是將事先編制好的程序輸入單片機(jī)，利用單片機(jī)的定時(shí)、查詢、中斷功能，根據(jù)十字路口兩個(gè)方向上車輛動(dòng)態(tài)狀況給予一定的時(shí)間通行，其中利用中斷方式來處理特殊情況。</p>

10、<p><b>　　2 設(shè)計(jì)方案及原理</b></p><p>　　交通燈的控制分為自動(dòng)控制和人工控制兩種方式，正常情況下，交通燈處于自動(dòng)控制方式，此時(shí)東西方向和南北方向的交通燈輪流導(dǎo)通，特殊情況下，可以通過人工方式延長(zhǎng)東西方向或南北方向交通燈的導(dǎo)通時(shí)間。設(shè)計(jì)兩個(gè)按鍵K1、K2，分別為延長(zhǎng)南北方向交通導(dǎo)通時(shí)間和東西方向交通導(dǎo)通時(shí)間。</p><p>　　自動(dòng)

11、控制方式：系統(tǒng)上電后處于自動(dòng)控制方式，首先是南北方向交通導(dǎo)通，南北方向亮綠燈，東西方向亮紅燈，數(shù)碼管從20秒開始倒計(jì)時(shí)，每隔1秒減1。倒計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，南北方向黃燈開始閃爍，閃爍間隔為0.5秒，共閃爍5秒。黃燈閃爍5秒倒計(jì)時(shí)結(jié)束之后，東西方向交通導(dǎo)通，東西方向亮綠燈，南北方向亮紅燈，數(shù)碼管重新開始從20秒倒計(jì)時(shí)，每隔1秒減1。</p><p>　　人工控制方式：交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)有手控開關(guān)。在東西方向車道放行期間，

12、若南北方向車流量較大，按下開關(guān)K1使南北方向車道放行；在南北方向車道放行期間，若東西方向車流量較大，按下開關(guān)K2使東西方向車道放行。采用外部中斷執(zhí)行中斷服務(wù)程序，并設(shè)置中斷為低優(yōu)先級(jí)中斷?？傮w設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。</p><p><b>　　圖1 總體設(shè)計(jì)框圖</b></p><p><b>　　3 硬件設(shè)計(jì)</b></p><

13、;p>　　3.1主控制系統(tǒng)模塊</p><p>　　主控制器采用AT89C52單片機(jī)。AT89C52具有1個(gè)8KB的FLASH程序存儲(chǔ)器，1個(gè)512字節(jié)的RAM，4個(gè)8位的雙向可位尋址I/O端口，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器及1個(gè)串行口和6個(gè)向量二級(jí)中斷結(jié)構(gòu)。單片機(jī)的P1口分別用于控制東西方向車道及南北方向車道的通行燈，P0口和個(gè)別P3口用于2個(gè)2位LED計(jì)時(shí)器的控制。</p><p>&

14、lt;b>　　3.2時(shí)鐘電路模塊</b></p><p>　　時(shí)鐘電路由一個(gè)12MHZ晶體振蕩器和兩個(gè)30pF的瓷片電容組成，時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)。電路如圖2所示。</p><p><b>　　圖2 時(shí)鐘電路模塊</b></p><p><b>　　3.3復(fù)位電路模塊</b><

15、/p><p>　　復(fù)位電路是使單片機(jī)的CPU或系統(tǒng)中的其他部件處于某一確定的初始狀態(tài)，并從這狀態(tài)開始工作，除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位電路以重新啟動(dòng)。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中功能中有倒計(jì)時(shí)時(shí)間的記憶功能，所以不能對(duì)單片機(jī)進(jìn)行硬件復(fù)位，只能用軟件復(fù)位，軟件復(fù)位實(shí)際上就是當(dāng)程序執(zhí)行完之后，將程序通過一條跳轉(zhuǎn)指令讓它完成復(fù)位。電路如圖3所示。</p>

16、<p><b>　　圖3 復(fù)位電路模塊</b></p><p>　　3.4交通燈輸出控制模塊</p><p>　　道口交通燈指示采用高亮度紅、黃、綠發(fā)光二極管進(jìn)行提示。通過與驅(qū)動(dòng)電阻連接使發(fā)光二極管按照程序要求亮燈。電路如圖4所示。</p><p>　　圖4 交通燈輸出控制電路</p><p>　　3.5時(shí)

17、間顯示電路模塊</p><p>　　道口通行剩余時(shí)間倒計(jì)時(shí)采用高亮紅色7段LED發(fā)光數(shù)碼管顯示，采用共陰極數(shù)碼管。電路圖如圖5所示。</p><p>　　圖5 數(shù)碼管顯示模塊</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　主程序采用查詢方式定時(shí)，通過調(diào)用0.5S延時(shí)子程序的次數(shù)，從而獲取交通燈的各

18、種時(shí)間。子程序采用定時(shí)器1方式1查詢定時(shí)，定時(shí)器定時(shí)50ms，確定50ms循環(huán)20次，從而獲得1S的延時(shí)時(shí)間。</p><p>　　有車車道的放行的中斷服務(wù)程序首先要保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，因而需用到延時(shí)子程序，子程序采用定時(shí)器0方式1查詢式定時(shí)，定時(shí)器定時(shí)50ms，確定50ms循環(huán)20次，從而獲得1S的延時(shí)時(shí)間，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)還需關(guān)中斷。</p><p>　　由軟件查詢外中斷，判別哪一道有車。待交通燈信號(hào)

19、出現(xiàn)后，保持10S的延時(shí)，然后關(guān)中斷，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，再開中斷返回主程序。</p><p><b>　　4.1程序流程圖</b></p><p><b>　　圖6 程序流程圖</b></p><p>　　5 系統(tǒng)仿真及實(shí)際調(diào)試</p><p>　　正常情況下的南北車道綠燈20S放行仿真圖如附圖1所示。&l

20、t;/p><p>　　當(dāng)南北車道無車，東西車道有車時(shí)，切換到東西車道綠燈時(shí)的仿真圖附圖2所示。</p><p><b>　　6 總結(jié)</b></p><p>　　通過此次課程設(shè)計(jì)，復(fù)習(xí)鞏固以前我們所學(xué)習(xí)的數(shù)字、模擬電子技術(shù)、單片機(jī)原理及接口等課程知識(shí)，加深對(duì)各門課程及相互關(guān)系的理解，并成功使用了Proteus Isis電子軟件，使理論知識(shí)系統(tǒng)化、實(shí)

21、用化。制作過程中遇到了很多問題，通過不斷地查資料，不斷地調(diào)試，一一解決。</p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)鞏固了我的基礎(chǔ)知識(shí)，提高了我的應(yīng)用水平，鍛煉了我的動(dòng)手能力，使我受益匪淺。然而，在吸取經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，我也吸取了不少教訓(xùn)。在編寫軟件中，在此過程中我更為熟練得掌握匯編語言各種指令的使用方法，掌握了keil軟件的使用。在編程、仿真方面都走了不少彎路。在軟件調(diào)試過程中，使我又一次復(fù)習(xí)了keil和proteus聯(lián)合使用

22、的方法。在調(diào)試時(shí)曾經(jīng)遇到數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示時(shí)間兩位不能同時(shí)顯示，后來經(jīng)過查找資料不斷調(diào)試才領(lǐng)悟到原來在顯示的過程中要循環(huán)顯示才能使得顯示穩(wěn)定下來。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)，我掌握了用單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈的基體方法，增強(qiáng)了我尋找問題，解決問題的能力。在今后的學(xué)習(xí)和實(shí)踐中，我將繼續(xù)努力鉆研，提高自己，爭(zhēng)取在學(xué)術(shù)和記憶上獲得更大的進(jìn)步。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)&l

23、t;/b></p><p>　　[1]李華,王思明，張金敏.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].蘭州：蘭州大學(xué)出版社,2001.5 </p><p>　　[2]楊居義.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2009.12</p><p>　　[3]盧艷軍.單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.2附錄</p><p>

24、<b>　　程序源代碼</b></p><p>　　ORG 0000H ；初始化</p><p>　　AJMP BEGIN</p><p><b>　　ORG 0003H</b></p><p><b>　　LJMP ZD</b></p&g

25、t;<p><b>　　ORG 0013H</b></p><p><b>　　LJMP ZD</b></p><p><b>　　ORG 0030H</b></p><p>　　BEGIN: MOV SP,#6FH ；設(shè)置中斷位</p><

26、;p>　　SETB EA ；打開總中斷</p><p>　　SETB EX0 ；打開外部中斷0</p><p>　　SETB EX1 ；打開外部中斷1</p><p><b>　　CLR IT0</b></p><p

27、><b>　　CLR IT1 </b></p><p>　　AL: MOV R7,#20 ；南北車道亮綠燈20s程序</p><p>　　MOV P1,#0DEH </p><p>　　LCALL TIME1S</p><p>　　MOV R4,#05&l

28、t;/p><p>　　AH: MOV P1,#0DDH ；南北方向亮黃燈</p><p>　　MOV R5,#05</p><p>　　AAA: LCALL TIME01S ；延時(shí)0.5s</p><p>　　DJNZ R5,AAA</p><p>　　MOV P1,#0D

29、FH</p><p>　　MOV R5,#05</p><p>　　BBB: LCALL TIME01S ；延時(shí)0.5s</p><p>　　DJNZ R5,BBB</p><p>　　DJNZ R4,AH </p><p>　　BL: MOV R7,#20 ；

30、東西方向亮綠燈20s程序</p><p>　　MOV R0,#0F3H</p><p><b>　　MOV P1,R0</b></p><p>　　LCALL TIME1S</p><p>　　MOV R4,#05</p><p>　　BH: MOV R0,#0EBH

31、；東西方向亮黃燈</p><p><b>　　MOV P1,R0</b></p><p>　　MOV R5,#05</p><p>　　BA: LCALL TIME01S ；延時(shí)0.5s</p><p>　　DJNZ R5,BA</p><p>　　MOV R0,#0FB

32、H</p><p><b>　　MOV P1,R0</b></p><p>　　MOV R5,#05</p><p>　　BB: LCALL TIME01S ；延時(shí)0.5s</p><p>　　DJNZ R5,BB</p><p>　　DJNZ R4,BH</p&g

33、t;<p><b>　　JMP AL</b></p><p>　　TIME1S: MOV R3,#50 ；延時(shí)1s</p><p><b>　　CLR A</b></p><p>　　ABC: MOV A,R7</p><p><b>　　LCA

34、LL XS</b></p><p>　　DJNZ R3,ABC</p><p>　　DJNZ R7,TIME1S</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TIME01S: MOV R7,#05 ；延時(shí)0.1s</p><p>&l

35、t;b>　　CLR A</b></p><p>　　BCD: MOV A,R4</p><p><b>　　LCALL XS</b></p><p>　　DJNZ R7,BCD</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TIME10M

36、S: MOV R2,#20 ；鍵掃描10ms子程序</p><p>　　YS: MOV R6,#248</p><p><b>　　DJNZ R6,$</b></p><p>　　DJNZ R2,YS</p><p><b>　　RET</b></p><

37、;p>　　XS: MOV R6,A ；延時(shí)20ms并輸出秒數(shù) </p><p>　　MOV R1,#40H </p><p>　　MOV A,R6 </p><p><b>　　MOV B,#10</b></p>

38、<p><b>　　DIV AB</b></p><p><b>　　MOV @R1,A</b></p><p><b>　　INC R1</b></p><p><b>　　MOV @R1,B</b></p><p>　　MOV DPTR,

39、#LIST</p><p><b>　　MOV A,@R1</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p><b>　　CLR P3.7</b></p><p>　　LCAL

40、L TIME10MS</p><p><b>　　SETB P3.7</b></p><p><b>　　DEC R1</b></p><p>　　MOV DPTR,#LIST</p><p><b>　　MOV A,@R1</b></p><p>　

41、　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p><b>　　CLR P3.6</b></p><p>　　LCALL TIME10MS</p><p><b>　　SETB P3.6</b></p><p

42、><b>　　RET</b></p><p>　　LIST:DB 3FH,06H,5BH,4FH ；查表</p><p>　　DB 66H,6DH,7DH,07H</p><p>　　DB 7FH,6FH,77H,7CH</p><p>　　DB 39H,5EH,79H,71H</p>&l

43、t;p>　　DB 40H,00H</p><p>　　ZD: MOV 43H,R7 ；中斷</p><p>　　PUSH 43H </p><p>　　MOV 44H,R0 </p><p><b>　　PUSH 44H</b></p>

44、<p>　　MOV 45H,R6</p><p><b>　　PUSH 45H</b></p><p>　　MOV 46H,R3</p><p>　　PUSH 46H </p><p>　　JNB P3.2,S1</p><p>　　JNB P3.3,S2&

45、lt;/p><p><b>　　RET</b></p><p>　　S1: MOV R7,#10 ；由東西方向切換為南北方向</p><p>　　MOV R0,#0DEH</p><p><b>　　MOV P1,R0</b></p><p>　　

46、LCALL TIME1S</p><p>　　AJMP FINALLY</p><p>　　S2: MOV R7,#10 ；由南北方向切換為東西方向</p><p>　　MOV R0,#0F3H</p><p><b>　　MOV P1,R0</b></p><p&g

47、t;　　LCALL TIME1S</p><p>　　AJMP FINALLY</p><p>　　FINALLY: POP 46H</p><p>　　MOV R3,46H</p><p><b>　　POP 45H</b></p><p>　　MOV R6,45H</p><

48、;p><b>　　POP 44H</b></p><p>　　MOV R0,44H</p><p><b>　　POP 43H</b></p><p>　　MOV R7,43H </p><p><b>　　RETI </b></p><p>&