基于单片机控制交通灯毕业设计资料-.docx

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1、基于单片机控制交通灯毕业设计资料-基于单片机限制的交通灯毕业设计 目 目 录 摘 要 . 1 ABSTRACT . 2 前 言 . 3 一、工程简介. 4 (一）、概述 . 4 (二)、工艺流程图 . 4 二、工程设计. 5 （一）、限制方案的确定 . 5 （二）、硬件部分 . 6 （1）、交通灯限制系统的硬件设计 . 6 （2）、硬件系统的设计具备以下原则 . 6 （3）、硬件结构框图（如图 3 所示）. 6 （4）、交通灯限制系统的原理框图（如图 4 所示）. 6 （5）、8279 的结构及引脚功能 . 10 (三)、软件部分 . 11 （1）、延时子程序的计算 . 11 （2）、流程图（

2、如图 8 所示）. 12 三、系统的试调运行 . 13 （一）、硬件调试 . 13 （1）、静态调试 . 13 （2）、动态调试 . 14 四、系统设计及总结特点 . 14 致谢 . 16 参考文献 . 16 附录 A：源程序 . 17 附录 B：电路图 . 22 基于单片机限制的交通灯摘 要 十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯限制方式许多。本设计主要分为五大模块输入限制电路、时钟限制电路、片内外程序切换限制、显示电路。以 MSC-51 系列单片机 IntelAT89C51 为中心器件来设计交通灯限

3、制器，实现了 AT89C51 芯片的 P0 口设置红、绿灯、黄灯燃亮时间的功能；为了系统稳定牢靠采纳了 74LS14 施密特触发器芯片的消抖电路，避开了系统因输入信号抖动产生误操作；显示时间干脆通过 AT89C51 的 P2 口输出，由 CD4511驱动 LED 数码管显示红灯燃亮时间。关键字 ：AT89C51 LED 显示交通灯 the traffic light based on the single-chip control AbstractThe intersections vehicle wears shuttle, pedestrian Xi Rang, garage drivew

4、ay, persons sidewalk, orderly. So depend what to carry out this well arranged order? What to depend is a traffic sign light of automatic conductor system. The control method of the traffic sign light is a lot of. This design is mainly divided into five greatest molds a piece the electric circuit, cl

5、ock of the importation control a control outside procedure inside the electric circuit, slice to cut over a control and shows electric circuit. Take single slice the machine IntelAT89 C51 of the serieses MSC-51s as a center spare part to design transportation light controller, carried out the AT89 C

6、51s Ps 0 peoples constitution of the chips red, the function in bright time of green light, Huang2 Deng Ran2;For the sake of system stability the credibility adopted a 74 LS14 airtight trigger eliminate of machine chip to tremble electric circuit especially, avoided system because of importation the

7、 signal tremble movable property to living a mistake operation; The P 2 people who shows that time directly passes the AT89 C51 output, is driven LED figures a tube by the CD4511 to show red-light Ran bright time. Key word:The AT89 C51 LED showtransportation light 前言本课程设计是在学完单片机原理及课程之后综合利用所学单片机学问完成一

8、个单片机应用系统设计并在试验室实现。该课程设计的主要任务是通过解决一、两个实际问题，巩固和加深单片机原理与应用课程中所学的理论学问和试验实力，基本驾驭单片机应用电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和试验实力，加深对单片机软硬学问的理解，获得初步的应用阅历，为以后工作打下肯定的基础。在今日，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在 19 世纪就已出现了。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行实力，削减交通事故有明显效果。通过三个星期的学习，本人对单片机的结构和功能已有了初步的了解和相识。单片机在交通限制中起到了举足轻重的作用，

9、驾驭了单片机的工作原理也就基本了解了交通灯的运做原理。作为一个学生，为了更好地驾驭单片机的结构和功能，为了进一步加强自己的实践实力，本人设计了以下的一款交通灯。 一、工程简介(一）、概述 本设计是交通灯的限制试验，必需要先了解实际交通灯的改变规律。假设一个路口为东西南北走向，即十字路口，初始状态零为东西南北灯都熄灭。然后转状态一东西绿灯通车，南北为红灯。过段时间转状态二，东西绿灯闪几次转黄灯，延时几秒，南北仍为红灯。再转状态三南北绿灯通车，东西红灯。过段时间转状态四南北绿灯闪几次转黄灯，延时几秒，东西仍为红灯。最终循环至状态一。交通信号灯模拟限制系统设计利用单片机的定时器定时，限制十字路口红绿

10、灯交替电亮和熄灭，并且用 LED 数码管显示时间，但由于时间及水平的不足，在此试验中不显示。用十二个发光二极管代替交通灯进行试验设计。这次设计是微机接口与限制技术课程的综合训练，我们通过理论学习，课题选择，资料查阅，软、硬件设计，系统调试等环节，巩固所学的学问及提高应用水平在此我们要学会从提出问题，视察与分析问题，到最终解决问题科学方法提高自己的思维实力和动手实力，在设计中获得一些实操阅历，更是要培育我们的工作作风和工作看法。为今后的毕业设计、及从事微机限制系统的设计与维护奠定坚实的基础。这次课题设计的意义在于通过详细的限制系统的设计，驾驭微机限制系统设计的一般方法和处理问题的思路，特殊是一些

11、常用的技术手段。使我们能在实践教学环境中累积设计阅历，开拓思维空间，全面提高个人的综合实力。(二)、工艺流程图 因为本试验是交通灯限制试验，所以要先了解实际交通灯的改变规律。假设一个十字路口为东西南北走向。初始状态 0 为东西南北灯都熄灭。然后转状态 1东西绿灯通车，南北红灯。过一段时间转状态 2，东西绿灯闪几次转亮黄灯，延时几秒，南北仍旧红灯。再转状态 3，南北绿灯通车，东西红灯。过一段时间转状态 4，南北绿灯闪几次转亮黄灯，延时几秒，南北仍旧红灯。最终循环至状态1。交通信号灯模拟限制系统设计利用单片机的定时器定时，令十字路口的红绿灯交替点亮和熄灭，并且用 LED 数码管显示时间，但由于时间

12、和水平的限制就不显示时间。用十二个发光二极管燃灭，模拟交通灯管理。详细的接口如下图一。二、工程设计（一）、限制方案的确定 交通灯限制系统的原理主要由限制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和限制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的限制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，限制器是系统的主要部分，由它限制定时器和译码器的工作。如图 2 完整的电路板。图 2 完整的电路板 8051P13PPPPPPPPPPP1110220001100000075643东南西北红绿黄北北东东南南西西红绿绿红绿红黄黄黄图 1 交通信号灯接口图 （ 二）、硬件部分（1 1）、交

13、通灯限制系统的硬件设计：交通灯限制系统的硬件设计包括：存储器的扩展（62256），I/O 口的扩展（8255），地址的锁存（74LS373 或 74LS273），还有反向器（7407）。数据缓冲器，I/O 限制逻辑，限制和定时寄存器及定时与限制电路，扫描计数器，回复缓冲器，FIFO /传感器 RAM 及其状态寄存器，显示 RAM 及显示地址寄存器等组成。（2 2）、硬件系统的设计具备以下原则：1.满意系统的设计要求，易于操作维护。2.系统功能敏捷，便于扩展。3.具有自动诊断功能。 （3 3）、硬件结构框图（如图 3 所示）。 图 3硬件系统在该系统中的作用主要是进行数据的传送，有关逻辑的计算，

14、并且供应显示，人为的进行数据的修改，系统的启动，停止等等。此外系统运行的平安牢靠性要靠硬件系统来实现。（4 4）、交通灯限制系统的原理框图（如图 4 所示）。 存储器 8051 交通指示灯 TL ST TY图 4 交通灯限制系统的原理框图 图中： TL: 表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为 25 秒，即车辆正常通行的时间间隔。定时时间到，TL=1，否则，TL=0。TY：表示黄灯亮的时间间隔为 5 秒。定时时间到，TY=1，否则，TY=0。 ST：表示定时器到了规定的时间后，由限制器发出状态转换信号。由它限制定时器起先下个工作状态的定时。1. 定时器定时器由与系统秒脉冲（由时钟脉冲产生器供应）

15、同步的计数器构成，要求计数器在状态信号 ST 作用下，首先清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下，计数器从零起先进行增 1 计数，向限制器供应模 5 的定时信号 TY 和模 25 的定时信号 TL。（电路图如图 5 所示）图 5定时器电路图定时器秒脉冲 发生器 限制器译码器 甲车道 信号灯 乙车道 信号灯 2. 限制器限制器是交通管理的核心，它应当能够根据交通管理规则限制信号灯工作状态的转换。从 ASM 图可以列出限制器的状态转换表，如表 1 所示。选用两个 D 触发器 FF1、FFO 作为时序寄存器产生 4 种状态，限制器状态转换的条件为 TL 和TY，当限制器处于 Q1n+1Q0n+1 00 状

16、态时，假如 TL 0，则限制器保持在 00状态；假如，则限制器转换到 Q1n+1Q0n+1 01 状态。这两种状况与条件 TY 无关，所以用无关项X表示。（限制器逻辑图如图 6 所示）输入 输出 现态 状态转换条件 次态 状态转换信号 ST 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 X X 0 1 X X X X 0 1 X X 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1表 1 依据表 1 可以推出状态方程和转换信号方程，其方法是：将 Q1n+1、Q0n+1 和 ST为 1 的项所对应的输人或状态转换条件

17、变量相与，其中1用原变量表示，0用反变量表示，然后将各与项相或，即可得到下面的方程：限制器逻辑图（如图 6 所示）图 6 3. 译码器*译码器 74LS138 译码器有 3 个输入端，组成 8 种输入状态，输出端有 8 个，每个输出端对应 8 种输入状态的一种，低电平有效。此外还有 3 个使能端 E3，E2，E1，这 3 个使能端必需同时输入有效电平，译码器才能工作，既 E3=1，E2=0，E1=0。译码器的主要任务是将限制器的输出 Q1、 Q0 的 4 种工作状态，翻译成甲、乙车道上 6 个信号灯的工作状态。限制器的状态编码与信号灯限制信号之间的关系如表 12、4 所示。实现上述关系的译码电

18、路请读者自行设计。4 4. . 交通灯驱动电路（如图 7 所示） 图 75.电路图（如附录 B）及电路图说明 电路图说明 1.这个 LED 动态显示电路用了一个单片机的一个 I/O 口 P0 口。*口的低四位输出显示数字的 BCD 码，输出的 BCD 码送到 74LS138 中进行译码。然后输出段代码经上拉电阻上拉后送到显示器的各显示段的引脚。3.P03、P04、P05 这三个口输出位选信号。位选信号送到 74LS138 中经译码产生显示器的位选信号。4.当输出短代码后，低电平的端口将会把这个口的电平拉低。所以此时发光二极管将不发光，而高电平的端口则会向这个发光二极管的阳极供应一个高电平，只要

19、这个位被选中，那么这个发光二极管将发光，在在段代码表找查找就能出现响应的数字。每一个位选电路由一个 PNP 三极管组成。当位选口发出低电平，那么这一位的三极管就会饱和导通，由于显示器是共阴的内部结构，所以当三极管饱和导通时相当于将显示器接地。5.当脉冲到 MCS51 单片机时，LED8 位显示器就接收信号，并将信号储存到扩展寄存器中，当 P0 口的低四位输出显示数字的 BCD 码，输出的 BCD 码送到74LS138 译码器译码，然后在显示提示符段码中查询显示数字。6.前面四位显示干道通行时间，后面四位显示支道时间，通过 LED 显示器的显示来限制车辆的放行、禁行状况。（5 5 ）、9 827

20、9 的结构及引脚功能：8279 的内部结构由数据缓冲器,I/O 限制逻辑,限制和定时器及定时限制电路,扫描计数器,回复缓冲器,FIFO/传感器RAM及其状态寄存器,显示RAM及显示地址寄存器等部分组成. (a)数据缓冲器及 I/O 限制逻辑 数据缓冲器是一个双向缓冲器,它连接内部总线和外部总线,用于传送 CPU 和 8279 之间的吩咐,数据和状态.I/O 限制逻辑完成对芯片的读写限制,芯片选择以及端口选择. (b)限制和定时器及定时用来寄存操作吩咐字. (c)扫描计数器 扫描计数器有两种工作方式.一种为外部译码方式.计数器以二进制方式计数,4 位计数状态从扫描线 SL0-SL3 输出,经外部

21、译码器译码后,形成 16 位扫描信号;另一种为内部译码方式.该方式下,扫描计数器的低二位经内部译码后从 SL0-SL3 输出,形成 4 位扫描信号. (d)回复缓冲器, 回复缓冲器缓冲并锁存来自 SL0-SL7 八根回复线的回复信号. (e)FIFO/传感器 RAM 及其状态寄存器 FIFO/传感器 RAM 是一个双重功能的8*8RAM. (f)显示 RAM 及显示地址寄存器 显示 RAM 用来存储显示数据,容量为 16*8位.在显示过程中,存储的显示数据轮番从显示寄存器输出. 在灯火限制试验中，它的片选信号线接 Q0、数据选择输入线接的是 Q1，所以他的限制口地址是 FF82H，数据口地址是

22、 FF80H，中断是悬空的。1 8051 最小应用系统8051 是片内无程序存储器的供应状态芯片.因此,其最小应用系统必需在片外扩展 EPROM.外接程序存储器的地址线 A8-A15 由 P2 口供应;A0-A7 由 P0 口通过地址锁存器供应. 地址锁存器的锁存信号为 ALE.指令数据由 P0 口读入.程序存储器的取指信号为/ALE.其片选线干脆接地.同时必需有单位刚好钟电路. 5 8255 可编程接口芯片三个并行 I/O 口-A 口，B 口，C 口在此设计中用到了 A，B 两个口。1) 工作方式限制电路； 2) 读写限制逻辑电路； 数据总线缓冲器； ( ( 三) ) 、软件部分（1 1 ）

23、、延时子程序的计算：采纳寄存器 R0、R1、R2 作为记数值，R2 中暂存 1，R1 中存 0。当减 1 后变为 255 即 R1 中存数 256。R0 中存数#0B2H 即 178。各指令共占指令周期数为（见 图延时程序后所附）DELAY2 延时为：N=（2+2+2+1+1+2*178）+255*（1+1+2+2*178）=9164。共计 9164 个指令周期，而系统晶振为 11.0592。所以 T=12/11.0592=1.085（微秒）延时 DELAY2 为: t=9164*1.085/1000000=0.09996 约等于 0.1（秒）通过变更 R2 的值可以变更延时的秒数。（2 2

24、）、流程图（如图 8 所示） 起先 初始状态东西、南北 灯熄灭 状态一东西绿灯 南北红灯 图 8首先四个路口全部的灯灭，在东西绿灯亮南北红灯亮延时20s,绿灯闪三下，为3秒转黄灯亮2秒 ，在南北绿灯亮东西红灯亮延时20s，绿灯闪三下，为3秒转黄灯亮2秒 ，如此循环。（3 3 ）、源程序（如附录 A A ）（4 4 ）、程序的执行的表达（如表 2 2 ）状态 持续时间/S 东西方向 南北方向 绿 黄 红 绿 黄 红 1 50 亮 灭 灭 灭 灭 亮 2 3 闪 灭 灭 灭 灭 亮 3 2 灭 亮 灭 灭 灭 亮 4 50 灭 灭 亮 亮 灭 灭 5 3 灭 灭 亮 闪 灭 灭 6 2 灭 灭 亮

25、 灭 亮 灭 循环三、系统的试调运行（一）、硬件调试 利用 DVCC 试验与开发系统、基本测试仪器（万用表、示波器等），检查用户系统硬件中存在的故障。其中硬件调试可分为静态调试与动态调试两步进行。（1 1）、静态调试 状态二东西绿灯闪转黄状态三东西红灯 南北绿灯 状态四南北绿灯闪装黄是在用户系统未工作时的一种硬件检测。第一步：目测。检查外部的各种元件或者是电路是否有断点。其次步:用万用表测试。先用万用表复核目测中有疑问的连接点，再检测各种电源线与地线之间是否有短路现象。第三步:加电检测。给板加电，检测全部插座或是器件的电源端是否符合要求的值第四步:是联机检查。因为只有用单片机开发系统才能完成对

26、用户系统的调试。（2 2）、动态调试 是在用户系统工作的状况下发觉和解除用户系统硬件中存在的器件内部故障、器件连接逻辑错误等的一种硬件检查。动态调试的一般方法是由近及远、由分到合。由分到合是指首先按逻辑功能将用户系统硬件电路分为若干块，当调试电路时，与该元件无关的 器件全部从用户系统中去掉，这样可以将故障范围限定在某个局部的电路上。当各块电路无故障后，将各电路逐块加入系统中，在对各块电路功能及各电路间可能存在的相互联系进行调试。由分到合的调试既告完成。由近及远是将信号流经的各器件根据距离单片机的逻辑距离进行由近及远的分层，然后分层调试。调试时，仍采纳去掉无关元件的方法，逐层调试下去，就会定位故

27、障元件了。 四、系统设计及总结特点通过这次的课程设计，让我受益匪浅，也让我了解和驾驭了一些编程思想和对 I/O 口的运用和应用的条件的思索，对单片机的各个管脚功能的理解和驾驭。实现了软件和硬件的有效结合，缺一不行。设计让我把单片机的理论学问用在实践中，实现了理论和实践相结合，从中更懂得理论的是实践的基础，实践有能检验理论的正确性，更激发了我对专业学问的渴求，这些对我以后参与工作或者接着学习都会有很大的帮助和影响。这次课程设计也让我学会了撰写论文，懂得了论文的要素，这些对于我在以后写毕业设计论文有很大的帮助，并且在我将来的工作中也会有许多好处。在撰写论文中，也使我在单片机的基本原理、单片机应用系

28、统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧的驾驭方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。而作为一位学生，在对交通灯的设计中，因学问和阅历的不足，只能通过仿照其它的编程思路，再加上一些自己的思想去完成这个设计，因此在各个方面都会有一些不足，敬请指正。但我会在以后的学习中渐渐去完善、巩固我的单片机学问。 致谢通过这次的课程设计，让对单片机有了更深一层的了解，也体会了单片机在现实生活中的重要性。在这次实习中，我能顺当完成交通灯的设计，要感谢苏州高校，而我在设计中遇到的许多问题，都应当感谢胡丹峰老师在理论和实操方面的帮助，我才能顺当地完成，也让我学到了许多学问。同时也要对帮助过我

29、的同学表示谢意。在以后的学习中，定会更加地努力，以更好的成果去回报学校及老师的栽培。参考文献(1) 曹天汉. 单片机原理与接口技术，北京：电子工业出版社 (2) 刘国荣.单片微型计算机技术，机械工业出版社 (3) 周慧微机接口与限制技术课程设计指导书，湖南工程学院出版 (4)单片机原理与接口技术 电子工业出版社 (5)单片微型计算机技术机械工业出版社 附录 A A ：源程序ORG 0000HSJMPA3;四盏红灯亮A3:MOV SP,#60HMOV A, #24HMOV P1, ACLR P3.4CLR P3.3SETB P3.5SETB P3.2;显示 5 秒MOV R4,#05H LOOP

30、1: MOV R2,#03H LCALL LP;调显示子程序 DJNZ R4,LOOP1 MOV R4,#00H MOV R2,#03H LCALLLP ;东西绿灯亮，南北红灯亮 A2:MOV A,#0CHCLR P3.5MOV P1,ASETB P3.3CLR P3.4SETB P3.2 ;显示 20 秒MOV R4,#14H LOOP2 :MOV R2,#03H LCALL LP;调显示子程序 DJNZ R4,LOOP2 MOV R4,#00H MOV R2,#03H LCALLLP ;调显示子程序 SETB P3.2 CLR P3.3; 显示 5 秒 MOV R4 ,#05H ;东西黄灯

31、亮，南北红灯亮 LOOP9:MOV A,#14HMOV P1 ,ACLR P3.5SETB P3.4MOV R2,#02HLCALL LP ;调显示子程序MOV R2,#01H;定时LCALL DELAY ;调延时子程序,南北红灯亮MOVA ,#04HMOV P1 ,ACLR P3.4CLR P3.5 MOV R2,#01H;定时LCALL DELAY ;调延时子程序DJNZ R4,LOOP9MOV R4,#00HMOV R2,#03HLCALL LP;调显示子程序,东西红灯亮，南北绿灯亮 A8:MOV A, #61HMOV P1,ACLRP3.4CLR P3.3CLR P3.2SETB P3

32、.5 ; 显示 20 秒 MOV R4,#14HLOOP3:MOV R2,#03HLCALL LP;调显示子程序DJNZ R4,LOOP3 MOV R4,#00HMOV R2,#03HLCALL LP;调显示子程序SETB P3.5MOV R4 ,#05H LOOP10:MOV R2,#02H LCALL LP;调显示子程序,东西红灯亮，南北黄灯亮 A0:MOV A,#0A2HMOV P1,ACLRP3.4CLR P3.3CLR P3.2 MOV R2,#01H;定时LCALL DELAY;调延时子程序,东西红灯亮MOV A,#20HMOV P1,ACLRP3.4 CLR P3.3CLR P3

33、.2 MOV R2,#01H ;定时LCALL DELAY;调延时子程序DJNZ R4,LOOP10MOV R4,#00HMOV R2,#03HLCALL LP;调显示子程序LJMP A2 ;延时子程序 DELAY:PUSH 2 PUSH 1PUSH 0 DELAY1: MOV 1,#00H DELAY2:MOV 0,#0B2HDJNZ 0,$DJNZ 1,DELAY2DJNZ 2,DELAY1POP 0POP 1POP 2DJNZ R2 ,DELAYRET ;显示子程序 xian: MOV A,R4 MOV B,#10DIV ABMOV R6,AMOV DPTR,#TABMOV A,BMOVC A,A+DPTRMOV SBUF,AMOV R7,#0FH H55S:DJNZ R7,H55SMOV A,R6MOVC A,A+DPTRMOV SBUF,AMOV R7,#0FH H55S1:DJNZ R7,H55S1LCALL DELAYRET这是交通灯的子程序。它主要是被调用限制各个方向灯亮灭状况和时间。 TAB:DB 0fch,60h,0dah,0f2h,66h,0b6h,0beh,0e0hDB 0feh,0f6h,0eeh,3eh,9ch,7ah,9eh,8eh ；查表子程序END附录 B B ：电路图