单片机交通灯实验报告.docx

交通灯掌握系统设计院系：电子电气工程学院专业:电气自动化班级：P10 电气四班成员：王 帅、茹旭桐、夏 振、薛佳佳、魏光琪、刘昌爽指导教师：李淄博职业学院交通灯掌握系统设计试验一设计目的1. 通过本次课程设计进一步生疏和把握单片机的构造及工作原理，稳固和加深“单片机原理与应用”课程的根本学问，把握电子设计学问在实际中的简洁应用。2. 综合运用“单片机原理与应用”课程和先修课程的理论及生产实际学问去分析和解决电子设计问题，进展电子设计的训练。3. 学习电子设计的一般方法，把握 AT89C52 芯片以及简洁电子设计过程和运行方式， 培育正确的设计思想和分析问题、解决问题的力量，特别是总体设计力量。4. 通过计算和绘制原理图、布线图和流程图，学会运用标准、标准、手册、图册和查阅有关技术资料等，培育电子设计的根本技能。5. 通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，了解开发单片机应用系统全过程，为今后从事的工作打根底。二设计要求1. 利用单片机的定时器定时，实现道路的红绿灯交替点亮和熄灭。2. 以 AT89C52 单片机为核心，设计一个十字路口交通灯掌握系统。用单片机掌握 LED 灯模拟交通信号灯显示。假定东西、南北方向方向通行绿灯时间为 25 秒，缓冲黄灯时间 5 秒，停顿红灯时间 35 秒。3. 南北方向、东西方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进展显示承受计时的方法。三试验原理1. 根本原理主体电路：交通灯自动掌握模块。这局部电路主要由 80C51 单片机的I/O 端口、定时计数器、外部中断扩展等组成。本设计先是从一般三色灯的指示开头进展设计，用 P1 口作为输出。程序的初始化是东西南北方向的红灯全亮。然后南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮，60 秒后东西方向黄灯闪亮 5 秒后南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮。重复执行。倒计时用到定时器T0，用P2 口作为 LED 的显示。二位一体的LED 重复执行 60 秒的倒计时。作为突发大事的处理，本设计主要用到外部中断EX0。用一模拟开关作为中断信号。实际中可以接其它可以产生中断信号的信号源。2. 芯片 AT89C52AT89C52 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，器件承受 ATMEL10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 位中心处理器和 Flash 存储单元，功能强大的 AT89C52 单片机可为您供给很多较简单系统掌握应用场合。AT89C52 有 40 个引脚，32 个外部双向输入/输出I/O端口，同时内含 2 个外中断口，3 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C52 可以依据常规方法进展编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash 存储器可有效地降低开发本钱。主要功能特性： 兼容MCS51 指令系统 8k 可反复擦写(>1000 次Flash ROM 32 个双向I/O 口 256x8bit 内部RAM 3 个 16 位可编程定时/计数器中断 时钟频率 0-24MHz 2 个串行中断 可编程UART 串行通道 2 个外部中断源 共 6 个中断源 2 个读写中断口线 3 级加密位 低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能四 试验流程图一实现方法（1） 在设计中利用软件程序延时的方法来掌握红绿的亮的时间。考虑延时时间较长所以先用 T0 产生终端然后通过计数的方法来实现延时。利用口的P1.1、P1.2、P1.3 作为红绿灯掌握端口。（2） 南北向的绿灯连在一块，东西向的红灯连在一块，他们一块与P1.1 相连。同样南北向的红灯连在一块，东西向的绿灯连在一块，他们一块与P1. 2 相连，四个黄灯连在一块与P1.3 相连。二流程图开始南北红东西绿30s倒计时显示黄灯亮 5s南北绿东西红25s倒计时显黄灯亮 5s五硬件设计1. 单片机的构造单片微机(Single-Chip Microcomputer)简称为单片机。它在一块芯片上集中成了中心处理单元CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、定时/计数和多功能输入/输出 I/O 口,如并行口I/O、串行口I/O 和转换A/D 等。就其组成而言，一块单片机就是一台计算机。由于它具有体积小、功能强和价格廉价等优点，因而被广泛地应用于产品智能化和工业掌握自动 化上。2. 主要元器件选择1. 开关管的选择：BUTTON 按钮2.LED 发光二极管 LEDRED， LEDYELLOW ，LDEGREEN3. 二位一体数码管7SEG-MPX2-CAT-RED:共阳数码管红色4. PN4249:驱动三极管5. AT89S51系列单片机3. 设计显示局部LED 数码显示局部。LED 数码显示局部由七段数码显示管组成。发光二极管显示原理：发光二极管是承受砷化镓、镓铝砷和磷化镓等材料制成，其内部构造为一个PN 结，具有单向导电性。发光二极管在制作时，使用的材料不同，那么就可以发出不同颜色的光。 当定时器定时为 1 秒，时程序跳转到时间显示及信号灯显示子程序，它将依次显示信号灯时间 ，同时始终显示信号灯的颜色，这时在返回定时子程序定时一秒，在显示黄灯的下一个时间，这样依次把全部的灯色的时间显示完后在重给时间计数器赋初值 ，重进入循环。六软件设计1. 单片机中断系统根本构造中断是一项重要的计算机技术，是处理正常工作与紧急状态的好方法，是实现人机实时交互的重要途径，在单片机应用系统中，中断技术得到了广泛应用。下面具体介绍单片机中断系统根本构造、与中断相关的特别存放器的设置及中断应用系统编程方法。当 CPU 查询到系统有中断恳求时，假设系统处于中断允许状态，CPU 将停顿当前的工作，响应中断恳求，转向中断效劳，中断效劳完成后，返回原程序连续执行当前任务，这叫单片机中断。8051 系列单片机中断系统构造如图 3.7 所示。能让CPU 产生中断的信号源叫中断源。8051 单片机有NT0、INT1、T0、T1、TI、RI 六个中断源，但只有EX0、ET0、EX1、ET1、ES 五个向量,下面简要介绍六个中断源。TCONIT0=0IPIT0=0IT0=1 IT0=01IT0=1TI RIIE0 TF0 IE1 TF1TI RIEX01ET0中断EX1优先ET1级ES EA图：单片机中断系统根本构造INT0、INT1：外部中断源，由 P3.2 和P3.2 引脚输入。具有低电平和脉冲两种触发方式， 在每个机器周期的S5P2 采样引脚信号，如有效则由硬件将它的中断恳求标志IE 置 1，恳求中断。当CPU 响应中断时，由硬件复位。T0、T1：定时/计数器中断，当定时/计数器产生溢出时，置位中断恳求标志TF 恳求中断处理。RI、TI：串行中断，RI 是接收，TI 为发送。单片机串行口接收到一个字符后RI 置 1，发送完一个字符TI 置 1。值得留意的是，RI、TI 在响应中断后，必需由用指令将其复位。中断响应：CPU 在执行程序的过程中，在每个机器周期的 S5P2 对中断标志位按中断优先级进展查询，一旦查询到有中断恳求，CPU 只要不在执行同级或高级的中断效劳程序和当前指令RETI 指令或访问IE、IP 的指令除外执行完毕两种状况，则响应中断。假设当前正在执行的指令是RETI 或访问IE、IP 的指令，则当前指令执行完毕后，CPU 才可响应中断。中断响应时间可以从中断信号被查询开头算起，中断响应时间在以下三种状况下，响应时间还 会更长： CPU 正在执行一个比要响应的中断源优先级相等或更高的中断源的中断效劳程序，此时须等到中断效劳程序执行完毕才可中断响应。 正在执行的当前指令不是在最终一个机器周期，只有指令执行完后才响应中断。 假设当前执行的是RETI 或访问IE、IP 的指令，则当前指令执行完毕后，CPU 需再执行一条指令才可以中断响应，因此附加等待响应时间不会超过5 个机器周期。中断入口：中 断 源入 口 地 址IE0外部中断 0 TF0定时器 0 溢出中断 IE1外部中断 1TF1定时器 1 溢出中断0003H000BH0013H001BHRI+TI串行口中断0023H单片机响应中断后，将转向特定的入口进展中断效劳，单片机的中断入口地址如表3.2 所示。表 3.2MCS-51 单片机中断效劳程序入口地址表从表中可以看出，两相邻中断源的入口地址间隔为 8 个单元。这意味着假设要把中断源对应的中断效劳程序从入口地址开头存放，则程序的长度不能超过 8 个字节，否则会影响到下一个中断源的入口地址的使用。而通常的状况下，中断效劳程序的长度不止8 个字节， 因此，常见的处理方法是：在入口地址处存放一条无条件转移指令，通过这条转移指令转向 对应的中断效劳程序入口，中断效劳程序以RETI 为完毕。中断恳求的撤销：CPU 响应中断恳求，在中断返回RETI之前，该中断恳求应被撤除，否则会引发另一次中断。定时/计数器中断恳求撤销：CPU 在响应中断后，由硬件自动去除中断恳求标志TF。外部中断恳求撤销：假设承受脉冲触发方式，CPU 在响应中断后，由硬件自动去除中断恳求标志 IE；对于电平触发方式的外部中断恳求，中断标志的撤销是自动的，由于造成中断恳求的低电平连续存在，所以在响应中断后再次会产生中断恳求，为此响应中断后要撤销外部信号。2. 每秒钟的设定延时方法可以有两种一中是利用MCS-51 内部定时器才生溢出中断来确定 1 秒的时间， 另一种是承受软延时的方法。3. 计数器初值计算定时器工作时必需给计数器送计数器初值，这个值是送到 TH 和 TL 中的。我们可以把计数器记满为零所需的计数值设定为 C 和计数初值设定为 TC 可得到如下计算通式： TC=M-C七试验程序#include <reg51.h>#define ucharunsigned char #define uintunsigned intsbit R1=P20;/东西红灯sbit Y1=P21;/东西黄灯sbit G1=P22;/东西绿灯sbit R2=P23;/南北红灯sbit Y2=P24;/南北黄灯sbit G2=P25;/南北绿灯sbit Z1=P26;/南北人行道绿灯sbit Z2=P27;/东西人行道绿灯sbit K0=P30;/全部禁行开关sbit K1=P32;/主干道通行开关sbit K2=P33;/支道通行开关sbit JG=P36;/全部禁行警报uchar a=0,m,k,h;ucharcodedis=0Xc0, 0Xf9, 0Xa4, 0Xb0, 0X99,0X92, 0X82, 0Xf8, 0X80, 0X90, 0Xff;/断码void delay(uchar x)/延时uchar j;while(x-) for(j=0;j<120;j+);xianshi/显示局部while(1)while(1)G1=1;R1=0;Y1=1;JG=0; G2=0;R2=1;Y2=1;Z2=0;Z1=1; k=35;h=30;while(1)/主干道通行 35sif(K0=0) break;/推断 K0 是否被按下，假设按下跳出本循环P0=0x01;P1=disk/10; delay(2); P0=0x02;P1=disk%10; delay(2); P0=0x04;P1=dish/10; delay(2); P0=0x08;P1=dish%10; delay(2); if(k=0) break; if(h=0)h=5;G2=1;R2=1;Y2=0;if(K0=0) break;/再推断一次 K0，跳出本循环G1=0;R1=1;Y1=1;JG=0;G2=1;R2=0;Y2=1;Z2=1;Z1=0;k=20;h=25;while(1)/支道通行 25sif(K0=0) break;P0=0x01;P1=disk/10; delay(2); P0=0x02;P1=disk%10; delay(2); P0=0x04;P1=dish/10; delay(2); P0=0x08;P1=dish%10; delay(2); if(h=0)break; if(k=0)k=5;G1=1;R1=1;Y1=0;if(K0=0) break;if(K0=0)while(1)G1=1;R1=0;Y1=1;JG=1;P0=0x00; G2=1;R2=0;Y2=1;Z2=1;Z1=1;if(K0!=0) break;void zhutong interrupt 0/主干道通行，支道制止通行EX0=0; m=P2; if(K1=0)while(1)G1=1;R1=0;Y1=1;JG=0;P0=0x00; G2=0;R2=1;Y2=1;Z2=0;Z1=1;if(K1!=0)break;P2=m;EX0=1;void zhitong interrupt 2/支道通行，主干道制止通行EX1=0; m=P2; if(K2=0)while(1)G1=0;R1=1;Y1=1;JG=0;P0=0x00; G2=1;R2=0;Y2=1;Z2=1;Z1=0;if(K2!=0)break;P2=m;EX1=1;void dss interrupt 1/1s 的定时a=a+1; if(a=10)k-;h-; a=0;TH0=0x3C; TL0=0xB0;void mainTMOD=0x01;TH0=0x3C; TL0=0xB0; /6M 晶振，100ms 初值ET0=1;TR0=1;EA=1;EX1=1;EX0=1;IT0=0;IT1=0;PX0=1;PX1=1;xianshi; while(1);八系统仿真D11 D12 D13R1R011D80C1C2D9RP1X1D10U1R1R41R51R61R71R81R92R021R1R213C3D20D3R1D4R2R22R32R42R52R62R72R829 R3R0310D5D6D70R3R5360 0 0 0 0 0 0 00九参考文献图 Protues 仿真1 张迎等.单片机初级教程M.北京：北京航空航天大学出版社，2023。2 王幸之等.AT89 系列单片机原理与接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社，2023。3 何立民.单片机高级教程M.北京：北京航空航天大学出版社，2023。4 李维偍,郭强. 液晶显示应用技术M.北京：电子工业出版社，2023。5 戴佳，戴卫恒.51 单片机C 语言应用程序设计实例精讲M.北京：电子工业出版社，2023.4