基于C51单片机的交通灯控制系统.doc
二、 设计概要 1、实验方案论证：进行十字路口的交通信号灯控制电路设计，画出电路原理图及实验电路图，进行软件编程、以及使用说明文档的建立等一整套工作任务。进行十字路口的交通信号灯控制程序设计，提交一个符合上述功能要求的十字路口的交通信号灯控制系统设计。2、控制流程分析：对设计要求进行分析后可得出以下交通工作状态表：3、硬件设计概要：根据设计要求，可用6个LED灯分别模拟东西、南北的交通灯。具体接法如下： AT89C51的P1口接LED灯，P1.0、P1.1、P1.2分别接东西方向红、绿、黄交通灯，P1.3、P1.4、P1.5分别接南北方向的红、绿、黄交通灯。P1口和LED灯之间要接限流保护电阻。两位数码管段选接P2口，位选接P0口低两位，P0口低两位接上拉电阻使其可以输出高电平。紧急情况按钮一端接地，另一端与外中断1引脚相连；恢复正常按钮一端接地，另一端与外中断0引脚相连。三、原理图设计1、LED显示部分电路设计：把单片机AT89C51的P1口作为红黄绿灯显示部分，用6个LED灯分别模拟东西、南北的交通灯。P1.0、P1.1、P1.2各通过一个300的限流保护电阻接东西方向的红、绿、黄LED灯；P1.3、P1.4、P1.5各通过一个300的限流保护电阻接南北方向的红、绿、黄LED灯。LED灯的一端接电源，另一端经电阻接P1口，因此当P1口引脚输出低电平时LED灯发光，即此方案采取低电平驱动方式。具体电路如下：2、紧急情况处理电路设计：紧急情况按钮一端接地，另一端与外中断1引脚相连；恢复正常按钮一端接地，另一端与外中断0引脚相连。在程序设计时，我会将其设置为下降沿触发方式。具体电路如下：3、数字显示电路设计：选用共阴极两位数码管。两位数码管AG引脚各通过一个300的限流保护电阻分别接P2.0P2.6，位选1引脚和2引脚分别接P0.0口低两位，P0口低两位接5k的上拉电阻使其可以输出高电平。4、其他部分电路：XTAL1端和XTAL2端之间接一个12M Hz的晶振，再各接一个30pF的普通电容后接地；RST复位端一端经10uF的电解电容接+5V电源，一端经一个10K的电阻接地。具体电路如下：4、系统电路总图：四、 程序设计：1、定时器初值的计算：由于要求定时时间相当精确，我用定时器T0进行定时。根据公式可知若已知要求的定时时间为t，则定时器的初值为x（其中fosc=12M Hz） :需要定时器的定时时间为50ms，根据公式计算得出X=15536，因此定时器初值的低位TL0=（0B0H），高位TH0=（3CH）。2、程序流程图：21主程序流程主程序主要是对单片机进行初始化。初始化首先要开放总中断、定时器T0中断以及外部中断0和外部中断1。其次是设置中断优先级，把外中断0设置为高优先级，外中断1设置为低优先级。再次是给定时器T0装顶初值，然后后是启动定时器，是使定时器开始定时。最后是等待中断。 装定时器初值，启动定时器循环动态显示开始开放总中断、定时器T0中断以及外部中断 设置中断优先级2.2紧急情况中断处理流程紧急情况中断处理包括两部分，第一部分是出现紧急情况可以手动使东西、南北方向红灯全亮，而且直到紧急状况解除后才能恢复正常通车。这就要求紧急状况解除前不能退出外中断1处理程序，因此要在外中断1处理程序处设置一无限循环。第二部分是紧急状况解除。为了使外中断1处理程序退出无限循环，可用中断嵌套使机器转去执行外中断0处理程序，而外中断0处理程序修改了寄存器R2的值，中断返回后由于寄存器R2的值的改变使外中断1处理程序跳循环。2.2.1外中断1处理程序（低优先级） N外中断1入口数码管显示为0置R2的值为0R2的值为0？中断返回东西、南北方向红灯亮Y 2.2.2外中断0处理程序（高优先级）外中断0入口使R2的值不为0中断返回1.3定时器中断处理流程YYN3、程序源代码： ORG 0000H AJMP START ORG 0003H ;外中断0入口 AJMP SERV0 ORG 000BH ;外中断1入口 AJMP SERV1 ORG 0013H ;定时器中断入口 AJMP SERV2 ORG 0030HSTART:MOV IE,#87H MOV IP,#01H ;设置中断优先级 MOV TMOD,#01H MOV TCON,#05H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H ;装定时器初值 MOV DPTR,#TAB ;装表首地址 MOV P1,#0F6H MOV R0,#20 MOV R5,#00H MOV R6,#00H SETB TR0 ;启动定时器LOOP1:MOV P0,#02H ;循环动态显示,由10秒开始倒计时 MOV A,R6 MOVC A,A+DPTR MOV P2,A ACALL D10MS MOV P0,#01H MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR MOV P2,A ACALL D10MS AJMP LOOP1 SERV0:MOV R2,#0FFH ;正常状态恢复程序，使R0的值不为0 RETISERV1:DJNZ R0,NEXT ;未到1秒，则转到NEXT CJNE R5,#01,DHE0 AJMP DHE3DHE0: CJNE R5,#00H,DHE1 CJNE R6,#00H,DHE2 MOV R5,#00H MOV R6,#01H MOV P1,#0F5H AJMP OUT0 DHE1: DEC R5 ;减1秒 AJMP OUT0DHE2: MOV R6,#00H MOV R5,#09HOUT0: MOV R0,#20 RETIDHE3: MOV P0,#00H MOV P2,#3FH ;显示为0 MOV A,P1 MOV R1,#05H JNB ACC.0,CHE0 ;东西方向红灯亮，则转到CHE0YELL0:SETB P1.0 SETB P1.1 ;东西方向绿灯灭 CLR P1.2 ACALL DMS SETB P1.2 ACALL DMS DJNZ R1,YELL0 ;东西方向黄灯闪烁5次 MOV P1,#0EEH ;东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮 SJMP NEXT1CHE0: JNB ACC.3,CHE1YELL1:SETB P1.3 SETB P1.4 ;南北方向绿灯灭 CLR P1.5 ACALL DMS SETB P1.5 ACALL DMS DJNZ R1,YELL1 ;南北方向黄灯闪烁5次CHE1: MOV P1,#0F5H ;南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮 NEXT1:MOV R0,#20 MOV R5,#00H MOV R6,#01H ;重置显示为10秒NEXT: MOV TH0,#3CH ;重装定时器初值 MOV TL0,#0B0H RETISERV2:MOV P0,#00H MOV P2,#3FH ;显示为0 MOV R5,#00H MOV R6,#00H MOV R2,#00H ;紧急状况服务程序，使R2的值为0 MOV P1,#0F6HLOOP3:CJNE R2,#00H,OUT1 ;R2的值为0，则无限循环，直到执行SERV0状 MOV R3,#02H ; 态恢复程序，使R0的值不为0才返回 DJNZ R3,LOOP3OUT1: RETIDMS: MOV 32H,#4 ;延时子程序，延时0.4秒DL0: MOV 31H,#200DL1: MOV 30H,#250DL2: DJNZ 30H,DL2 DJNZ 31H,DL1 DJNZ 32H,DL0 RETD10MS:MOV 33H,#50 ;延时子程序，延时10毫秒DL3: MOV 34H,#100DL4: DJNZ 34H,DL4 DJNZ 33H,DL3 RETTAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH END五、 仿真结果与分析在PROTEUS软件仿真中的结果如下：1、 初始状态2、东西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮3、东西路口绿灯灭，黄灯闪烁4、东西路口红灯亮，南北路口的绿灯亮5、南北路口绿灯灭，黄灯闪烁由以上仿真结果可以看出，电路图和源程序设计完全满足设计要求。六、 课程设计总结与体会通过这次课程设计我巩固和加深课堂所学知识；掌握一般软硬件的设计方法和查询、运用资料的能力；掌握通过定时器进行定时的基本方法、中断控制的原理和方法以及LED控制的方法。这次课程设计，我将课本上的理论知识和实际的应用有机的结合起来，提高分析和解决问题的实际能力，通过对汇编语言程序代码的设计、编写、修改以提高自己实际编程能力。总的来说，这次课程设计的难度不算大，整个设计、调试任务都有我独立完成。而在PROTEUS软件仿真中的结果可以看到我的设计完全符合要求。在设计过程中我还认识到，遇到问题时应回到书本，查找实际问题所需的理论知识，将理论和实际结合起来。这样，在解决问题的同时还能提高我对理论知识的理解。
