交通灯课程设计4578508484

课程设计用纸第1页目录摘要................................3第一章绪论..........................41.1概述..........................................41.2设计目的......................................41.3设计任务和内容................................4第二章总体设计及核心器件简介...........52.1总体设计.......................................52.2AT89C51.......................................62.374LS164.......................................9第三章单元电路模块设计................103.1复位电路......................................103.2晶振电路......................................103.3LED数码管显示电路............................113.4总体设计原理图及功能介绍.....................12第四章软件编程设计....................13课程设计用纸第2页4.1设计思想.....................................134.2程序框图.....................................134.3源程序.......................................14第五章设计心得和存在问题............20参考文献...............................22课程设计用纸第3页摘要交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。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、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。本系统采用单片机AT89C51为中心器件来设计交通灯控制器，系统实用性强、操作简单、扩展性强。本设计就是采用单片机模拟十字路口交通灯的状态显示以及倒计时。本设计系统由单片机I/O口扩展系统、交通灯状态显示系统、LED数码显示系统、复位电路等几大部分组成。系统除基本的交通灯功能外，还具有倒计时功能，较好的模拟实现了十字路口可能出现的状况。软件上采用汇编语言编程，主要编写了主程序，LED数码管显示程序。经过整机调试，实现了对十字路口交通灯的模拟。课程设计用纸第4页第一章绪论1.1概述近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。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、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。1.2设计目的（1）加强对单片机和汇编语言的认识，充分掌握和理解设计各部分的工作原理、设计过程、选择芯片器件、模块化编程等多项知识。（2）用单片机模拟实现具体应用，使个人设计能够真正使用。（3）把理论知识与实践相结合，充分发挥个人能力，并在实践中锻炼。（4）提高利用已学知识分析和解决问题的能力。（5）提高实践动手能力。1.3设计任务和内容1.3.1设计任务结合教材及参考资料，用AT89C51单片机模拟实现十字路口的交通灯亮灭、倒计时显示等功能。课程设计用纸第5页1.3.2设计内容（1）填写设计任务书。（2）进行总体设计，画出原理图。（3）编写并调试程序。（4）用Proteus软件进行仿真。第二章总体设计及核心器件简介2.1总体设计整个设计以AT89C51单片机为核心，LED数码管显示，晶振电路，复位电路组成。硬件模块入图2-1。图2－1硬件模块AT89C51单片机LED数码管显示晶振电路复位电路课程设计用纸第6页2.2AT89C511．AT89C51单片机简介AT89C51是美国ATMEL公司推出的系列单片机，将多种功能的8位CPU与FPEROM（快闪可编程/擦除只读存储器）结合在一个芯片上，是一种低功耗、高性能的CMOS控制器，为很多嵌入式控制应用提供了非常灵活而又价格适宜的方案，其性能价格比远高于同类芯片。它与MCS-51指令系统兼容，片内FPEROM允许对程序存储器在线重复编程，也可用常规的EPROM编程器编程，可循环写入/擦除1000次。89C51内含4KB的FPEROM，一般的EEPROM的字节擦除时间和写入时间基本上均为10ms，对于任一个实时控制系统来说，这样长的时间是不可能在线修改程序的。课程设计用纸第7页图2－289C51内部结构图与EEPROM相比较，FPEROM大大缩短了存储内容擦除和写入的时间，为在线改写程序提供了极大的方便，而且价格也比带EPROM87C系列单片机便宜，这更显示出了89C系列的优越性。它还有128*8Bit的片内RAM；32根I/O线；2个16位定时/计数器；5个中断源；一个全双工的异步串行口；间歇和掉电工作模式；三级程序存储器加密；全静态工作，晶振工作范围：0Hz—24MHz。2．管脚功能课程设计用纸第8页AT89C51单片机为40引脚芯片如图2－3所示。①I/O口线:P0、P1、P2、P3共四个八位P0口是三态双向口,通称数据总线口,因为只有该口能直接用于对外部存储器的读ˆ写操作。P0口也用以输出外部存储器的低8位地址。由于是分时输出,故应在外部加锁存器将此地址数据锁存,地址锁存信号用ALE。P1口是专门供用户使用的I/O口,是准双向口。P2口是从系统扩展时作高8位地址线用。不扩展外部存储器时,P口也可P2口也是准双向口。P3口是双功能口,该口的每一位均可独立地定义为第一I/O功能或第二I/O功能。作为第一功能使用时操作同P1口。P3口的第二功能如表2－1。图2-389C51引脚图②控制口线:PSEN(片外取控制)、ALE(地址锁存控制)、EA(片外储器选择)、RE2SET(复位控制);③电源及时钟:CCC、VSS;XTAL1,XTAL2表2-1引脚功能表课程设计用纸第9页2.374LS16474LS164引脚定义如图2-5所示，其真值表如表2-2所示，其功能是将外部输入的串行数据转化为8位的并行数据输出具有锁寸功能。A、B端为串行数据输入端，QA~QH为数据输出端，CLK为外部时钟输入端，CLR为清零端。图2-574LS164引脚图课程设计用纸第10页表2-274LS164真值表输入输出CLEARCLOCKABQAQB……QHLXXXLLLHLXXQA0QB0QH0H↑HHHQAnQGnH↑LXLQAnQGnH↑XLLQAnQGn第三章单元电路模块设计3.1复位电路3-1复位电路3.2晶振电路3-2晶振模块原理图课程设计用纸第11页选取原则：传统做法，但能够实现所需，即最简单也最是实用。电容选取22uF，晶振为11.0592Hz。3.3LED数码管显示电路在单片机应用系统中，数码管显示常用两种方法：静态显示和动态扫描显示。所谓静态显示，就是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口用于笔划段字形代码。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码，因此，使用这种方法单片机中CPU的开销小，可以提供单独锁存的I/O接口电路很多。所以本设计采用串并转换电路74LS164的静态显示电路。其电路图如图3-4所示。图3-4数码管显示静态驱动电路课程设计用纸第12页3.4总体设计原理图及功能介绍功能介绍：LED数码管则用来对各种状态进行倒计时的显示。设计中采用74LS164静态驱动LED数码管，利用单片机的RXD作为数据的输出端给164送数。利用164的移位进行多位的显示。利用延时程序控制每秒时间，从而控制RXD送数的时间间隔。课程设计用纸第13页第四章软件编程设计4.1设计思想交通灯根据其显示情况可以分为四个状态，可以通过定时来控制每个状态的时间；通过定时也可以向LED数码管中每隔1秒送一个数，显示该状态剩余的时间。4.2程序框图图4-1主程序框图设置定时，显示初始化南北绿灯亮，东西红灯亮，延时南北黄灯闪烁，东西红灯亮，延时南北红灯亮，东西绿灯亮，延时南北红灯亮，东西黄灯闪烁，延时开始课程设计用纸第14页4.3源程序SECOND1EQU30H；东西路口计时寄存器SECOND2EQU31H；南北路口计时寄存器DBUFEQU40H；显示码缓冲区1TEMPEQU44H；显示码缓冲区2LED_G1BITP2.1；东西路口绿灯LED_Y1BITP2.2；东西路口黄灯LED_R1BITP2.3；东西路口红灯LED_G2BITP2.4；南北路口绿灯LED_Y2BITP2.5；南北路口黄灯LED_R2BITP2.6；南北路口红灯ORG0000HLJMPSTARTORG0100HSTART:MOVTMOD,#01H；置T0为工作方式1MOVTH0,#3CH；置T0定时初值50msMOVTL0,#0B0HCLRTF0SETBTR0；启动T0CLRAMOVP1,A；关闭不相关的LEDLOOP:MOVR2,#20；置1S计数初值，50ms*20=1sMOVR3,#20；红灯亮20SMOVSECOND1,#25；东西路口计时显示初值25sMOVSECOND2,#25；南北路口计时显示初值25sLCALLDISPLAYLCALLSTATE1；调用状态1WAIT1:JNBTF0,WAIT1；查询50ms到否CLRTF0MOVTH0,#3CH；回复T0定时初值50msMOVTL0,#0B0HDJNZR2,WAIT1；判断1S到否未到继续状态1课程设计用纸第15页MOVR2,#20；置50MS计数初值DECSECOND1；东西路口显示时间减1sDECSECOND2；南北路口显示时间减1sLCALLDISPLAYDJNZR3,WAIT1；状态1维持20sMOVR2,#5；置50MS计时初值5*4=20MOVR3,#3；路灯闪3sMOVR4,#4；闪烁间隔200msMOVSECOND1,#5；东西路口计时显示初值5sMOVSECOND2,#5；南北路口计时显示初值5sLCALLDISPLAY；WAIT2:LCALLSTATE2；调用状态2JNBTF0,WAIT2；查询50ms到否CLRTF0；MOVTH0,#3CH；恢复T0定时初值50msMOVTL0,#0B0HDJNZR4,WAIT2；判断200MS到否未到继续状态2CPLLED_G1；东西绿灯闪MOVR4,#4；闪烁间隔200MSDJNZR2,WAIT2；判1S到否未到继续状态2MOVR2,#5；置50MS计数初值DECSECOND1；东西路口显示时间减1SDECSECOND2；南北路口显示时间减1SLCALLDISPLAYDJNZR3,WAIT2；状态2维持3SMOVR2,#20；置50MS计数初值MOVR3,#2；黄灯闪2SMOVSECOND1,#2；东西路口计时显示初值2SMOVSECOND2,#2；南北路口计时显示初值2SLCALLDISPLAYWAIT3:LCALLSTATE3；调用状态3JNBTF0,WAIT3；查询100MS到否CLRTF0课程设计用纸第16页MOVTH0,#3CH；恢复T0定时初值100MSMOVTL0,#0B0HDJNZR2,WAIT3；判断1S到否未到继续状态3MOVR2,#20；置100MS计数初值DECSECOND1；东西路口显示时间减1SDECSECOND2；南北路口显示时间减1SLCALLDISPLAYDJNZR3,WAIT3；状态3维持2SMOVR2,#20；置50MS计数初值M