单片机交通灯.docx

《单片机交通灯.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机交通灯.docx（14页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、交通灯控制器的制作陈国强俞沛宙贺康政湖南 衡阳 南华大学(421001)指导老师：王彦摘要：本设计采用单片机C51和七段数码管作为交通灯的控制和显示核 心。并可以通过控制按键对时间进行设置从而控制交通灯的不同时刻的状态。整个 系统由时基信号模块，LED显示模块和交通灯状态控制模块这三大模块构成。基于 这些硬件设计，使用了一套软件算法，实现交通灯在不同时刻的状态控制。关键字：C51单片机，动态显示，74LS373.AbstractThe system adopts microcontrollers, C51 the system can display the time and traffic

2、light. We also can set the time by using button. Three functional modules constitute this system: the transportation light control module and the time control module and basic time signal modules.Keyword:C51 microcontrollers, move display, 74s373目 录第一章系统的整体设计31 方案的选择和论证3UI15CAPI 311CRYSTAL18=c2C18_C

3、AP vccT 卜CAP2c51PIO PllP12P13 P14P15P16P17INTI INTOT1 TOWVPXIX2RESETRDWRU201234567 22222229 D.D.PTd.d.d.d.d.图2-4(2)交通灯状态变化的测试 使系统工作，并同时计时，观测红、绿、黄灯的状态变化。测试数据如表所示。次数起始时间 结束时间红灯持续时间黄灯持续时间绿灯持续时间17:0050s5s45s28:0050s5s44s323:4023:42Os120sOs表3-2由上述结果可知，交通灯状态在23点到早上7点黄灯点亮，在其他时间段则 交替点亮。转换达到了设计要求。(3)设置时间 使系统

4、工作，对时间进行设置。测试数据如表所示。次数设置值实际值表3-3由上述可知，系统时间可以进行设置。17:567:5628:008:00323:4923:49四.结论本设计在硬件上，使用了数码管的动态显示技术使系统的资源得到了很好的 利用；而锁存D触发器的使用则解决了数码管稳定显示的问题。在软件上，充分利 用了 C51的灵活方便，产生1HZ的时间信号实现了时钟的计数。并很好的控制了交 通灯状态的转换。从最终的测试结果来看，本系统误差较小，很好的完成了题目的 各项要求。参考文献1张友德，赵志英，涂时亮.单片机原理、应用与实验.上海:复旦大学出 版社2002附录org OOOOhajmp maino

5、rg OlOOh main:mov rO, #9循环为一秒mov r4,#OcOhred:mov dptr,ftOaOOOhmov a, #125move a, a+pcmovx dptr, aIcall delaymov dptr, #0a005hmov a, rOadd a, #106move a, a+pcmovx dptr,aIcall delaydjnz r4,reddjnz rO,red继续循环亮红灯;秒赋值9,循环，每个；使第一个数码管亮9秒，红灯;查表指令；把查表所得值赋给数码管;显示当前计数秒;使秒减一，9秒未到,;到9秒，执行下面的程序mov rO, #3;秒赋值3,黄灯m

6、ov r4,#OcOhyell:mov dptr,#0a001hyell:mov dptr,#0a001hyell:mov dptr,#0a001h;使第2个数码管亮3秒mov a, #96 move a, a+pc movx dptr, aIcall delaymov dptr, #0a005hmov dptr, #0a005h;显示当前计数，秒mov a, rO add a, #77 move a, a+pc movx dptr,aIcall delay djnz r4,yell djnz rO,yellmov r4,#OcOh gre:mov dptr, #0a002hmov a, #6

7、7move a, a+pcmovx dptr, aIcall delaymov dptr, #0a005hmov a, rOadd a, #48move a, a+pcmovx dptr, aIcall delaydjnz r4,gredjnz rO,gremov rO, #3；黄灯，3 秒mov r4,#0c0hmov a, #38 move a, a+pcmovx dptr, aIcall delaymov dptr, #0a005hmov a, rOadd a, #19move a, a+pcmovx dptr,aIcall delaydjnz r4,yel2djnz rO,yel2;执

8、行完毕，转到开始,;延时程序djnz rO,yel2;执行完毕，转到开始,;延时程序;执行完毕，转到开始,;延时程序;执行完毕，转到开始,;延时程序sjmp main继续循环delay:mov r5,#07fhdjnz r6, $ djnz r5,delretdb OcOh, 0f9h, 0a4h, ObOh, 99h, 92h, 82h, 0f8h, 80h, 90h；数字显示表db 88h, 83h, 0c6h, Oalh, 86h, 8eh, Offh, 0f7hend第二章系统具体设计与实现系统原理及工作过程4系统流程图43模块设计52. 3.1时基模块原理及设计53. 2设置时钟模块

9、63. 3显示模块设计7第三章实际测试71.1 测试设备72测试结果7章总结9文献9附录一.系统整体设计1.1方案的选择和论证根据题目要求，系统可以划分为几个基本模块，如图1-1所示。时基脉冲发生模块时钟设置模 块显 示 译 码 模 块图1-1对各模块的实现，分别有以下一些不同的设计方案：(1) .标准时基模块方案一：采用程序设计对PLD芯片进行晶振分频。这个方案的优点是时钟信 号非常精确，而且易于程序调整。但其程序设计和电路比较复杂，占用的系统资源 较多，价格也比较昂贵。方案二：采用直接从晶振分频得到1HZ信号。该方案比较容易实现，但精确 度不高，很难达到题目精确度的要求。方案三：采用单片机

10、C51经过延时程序产生1HZ时基信号。在单片机程序设 计中通过延时程序的循环产生所需要的1HZ的时基信号，该方案精确度比较高，而 且也易于程序调整，电路结构简单，系统资源占用较小。基于上述理论分析，拟订方案三。(2) .时钟控制模块方案一：采用单片机对键盘扫描和读取来控制不同时间值。通过单片机对键 盘的引脚不停的扫描，读入某时刻按下的键，通过单片机内部查表程序译出按键所 对应的值从而使时间的值发生改变。该方案简单，常用，资源占用较小。方案二：采用PLD芯片引脚锁定，通过开关的通和短控制PLD中计数器的 值。该方案程序设计简单，但按键不直观不易使用，且用了 PLD芯片而使成本过 高。基于上述理论

11、分析，拟订方案一。(3) .显木模块方案一：采用液晶屏幕显示时钟和红绿灯。该方案显示清晰，体积比较小， 易于PCB板的印制。但其程序设计非常复杂，成本过高。方案二：采用七段数码管显示时钟和红绿灯。该方案简单，可以很好的通过 单片机连用实现功能。成本较低。基于上述理论分析，拟订方案二。1.2小结经过仔细的论证和比较，决定了系统各个主要模块的最终方案如下：标准时基模块：采用单片机C51的延时程序产生1HZ的时钟信号驱动LEDo时间设置模块：采用键盘和单片机控制进行时间设置。显示模块：采用普通七段显示数码管显示。系统的模块图如下:时基脉冲发生模块C51单片机键盘设置模 块七段 数码 管显 示模 块图

12、1-2二.系统具体设计与实现系统原理及工作过程本系统是以C51单片机作为时钟计数、设置，交通灯状态控制和时间显示的 控制核心，配合其他的元件和汇编语言完成设计的。系统的工作过程如下：接通电 源后，单片机开始工作，执行内部程序，在七段显示码上显示7： 00,也可以通过 按键设置来改变时间值。秒、分、小时都有对应的按键，按下键盘，对应的值加 一，并显示出来。绿灯在接通电源时也被点亮，内部的计数程序开始运行，在持续 点亮45s后，跳转执行黄灯点亮，黄灯亮5s后熄灭，红灯点亮。经过50s后又回 到绿灯亮。不断循环。如果时间在22： 00和7： 00之间，则跳出循环，黄灯点 亮。直到时间在7： 00到2

13、1： 59之间开始交通灯的循环。在此过程中，红绿灯内 部的计数程序和时钟显示是分开的。2.1 系统流程图 根据系统工作的过程和原理，对单片机的整体设计的流程图如图2-1图2-12. 3模块设计系统是由3个基本模块构成其设计如下：2. 3.1时基模块原理及设计它的硬件基础是由单片机、晶体振荡器和电容等器件构成的最小系统。再配 以延时程序完成要求的。实物电路图如图所示。图2-2本设计要能显示时间，使系统通过不同时刻来控制交通的状态。而时间是由 单片机的内部计数器对1HZ的信号进行计数形成的，当计数到60个脉冲时，计数 器进位输出1,既产生“分”的输出，然后计数器对分信号进行计数，当计数到60 时进

14、位输出1,即产生“小时”的输出，计数器对小时信号计数，当计数到24时 使计数器全部清零，从新开始计数。单片机输出秒、分、小时的值，就是当前时刻 的值。同时，在显示时钟时使数值持续1s钟才改变。为了达到设计目的必须产生 精确的1HZ信号。在设计中利用单片机的延时程序的循环次数来产生1秒钟的延 时，即1HZ信号。具体程序见附录。2. 3. 2设置时钟模块为了能设置时间，采用单片机对键盘扫描，实物图如图2-3所示。单片机从P16、P17脚发出低电平信号，分别接入键盘第一行和第二行，每行 都有8个按键每一列的两个按键都接有5V的电压，另一端则通过C51的P10一 P17脚输入给单片机。如果没有按键被按

15、下，则PIOP17的信号都是高电平，当某时刻有键按下时，对应这一列的引脚接收到P16或P17发出的信号变为低电平， 再由单片机判断是哪一行的键为低电平从而确定键的位置。P16、P17是作为扫描 信号的，它的扫描周期很快，这样可以及时的对按键的动作做出反应。单片机内部 有对16个键的编码程序。对“秒”、“分”、“小时”都有确定的按键与之对 应，并被编成BCD码，一旦有按键被按下，它对应的时钟信号的值加一，从而设置 时间的值。其具体程序见附录。图2-33. 3显示模块设计由于单片机的资源有限，不能像PLD那样同时点亮若干个七段数码管，显示 时钟和红绿灯的状态，在本设计中采用了动态显示来完成这几个七

16、段数码管，同时 显示时间和交通灯的状态的问题。由于人的眼睛分辨事物变化的频率上限为24HZ,超过这个范围，人眼就看不 见事物的变化，认为事物是不变的。从这个物理现象出发，只要使几个七段数码管 以超过24Hz的频率依次点亮，这样人眼就察觉不出数码管的变化，而认为它们是同时点亮的。这样的显示方式叫动态显示。单片机的工作频率是12MHz的，所以可 以很容易达到程序设计的要求。因为系统的频率变化很快，时钟和红绿灯的状态显示的值不稳定。为了使数 码管能稳定的输出数值，采用了 74LS373, D触发器，将单片机输入给数码管的数 据锁存。从而保证数值的稳定显示。动态显示电路的实物图如图所示。程序设计见附录。三.实际测试测试设备秒表：精度为1s2测试结果(1)时钟数值的测试 使系统工作，并同时计时，观测时钟数值的变化是 否与秒表时间变化一致。测试数据如表所示。次数起始状态显示时间实际时间17： 001分45秒1分44秒27： 001分59秒37： 0045秒45秒表3-1实际测得的时间与显示时间的偏差，可能是人的反应时间问题。