基于51单片机做简易的交通灯.docx
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基于51单片机做简易的交通灯
基于51单片机做简易的交通灯
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摘要……………………………………………………………1
一、设计目的………………………………………………………2
二、设计任务和要求………………………………………………2
三、设计原理分析…………………………………………………2
四、硬件模块及功能………………………………………………3
1、个模块功能……………………………………………………3
2、材料清单…………………………………………………………4
3、硬件图………………………………………………………5
五、软件模块及功能………………………………………………6
1、个模块功能原理………………………………………………6
2、程序清单…………………………………………………………6
3、程序流程图……………………………………………………9
六、调试运行………………………………………………………10
1、程序编译链接………………………………………………10
2、观察模拟仿真………………………………………………11
七、心得体会………………………………………………………12
参考文献………………………………………………………12
致谢……………………………………………………………13
摘要:
单片微型计算机(单片机)自问世以来,因其小巧灵活、成本低、控制能力强、易于产品化等优势,在社会各领域中得到广泛的应用。
根据89C52单片机的特点及交通灯在实际控制中的特点,本文提出一种利用单片机自动控制交通灯及时间倒计时显示的方法,将整个系统缩小在一块小小的单片机上,大大提高了产品的经济性和轻便性。
设计过程包括硬件电路设计和程序设计两大步骤.硬件电路其结构比较简单,主要包括核心器件单片机、12只二极管组成的模拟交通灯、复位电路、振荡电路、显示数码管模块。
单片机开发中除必要的硬件外,同样离不开软件,我们写的汇编语言源程序要变为CPU可以执行的机器码有两种方法,一种是手工汇编,另一种是机器汇编,目前已极少使用手工汇编的方法了。
机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码,用于MCS-51单片机的汇编软件有早期的A51,随着单片机开发技术的不断发展,从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发,单片机的开发软件也在不断发展,Keil软件是目前最流行开发MCS—51系列单片机的软件,这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。
Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案,通过一个集成开发环境(uVision)将这些部份组合在一起。
本文就用Keil编程,相比硬件设计程序设计较为复杂,必需同时考虑灯控制、时间显示、紧急开关等问题,并且具有一定的C语言基础和一定的思维能力及逻辑能力。
本文对十字路口状态预设为两种,一种是正常状态,即倒计时60秒,交通灯循环亮,另一种是故障或紧急状态,即无论交通灯处于何种状态只要按下紧急开关,就立即打开相应的绿灯,另一方向则亮红灯,当再按起开关则反向,并从60秒倒计时,恢复正常状态,分别用黄、红、绿色灯的不同组合来表示。
本系统采用单片机AT89C52为核心器件来设计交通灯控制器,模拟现实中的交通灯控制方法,具有较强的实用性。
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关键词:
89C51单片机;交通灯;自动控制;时间显示器;
一、设计目的
1、通过单片机课程设计,熟练掌握C语言的编程方法,将理论联系到实践中去,提高我们的动脑和动手的能力。
2、通过交通信号灯控制系统的设计,掌握定时/计数器、中断的使用方法,和简单程序的编写,最终提高我们的逻辑抽象能力。
二、设计任务和要求
任务:
设计一个能够控制十二盏交通信号灯及显示时间60秒倒计时的模拟系统
要求:
利用单片机的定时器定时和中断功能,令十字路口的红绿灯交替点亮和熄灭,并用共阳极数码管显示倒计时间。
三、设计原理分析
1、根据实际交通灯的变化情况和规律。
假设一个十字路口如上图所以,为东南西北走向.初始状态1东西绿灯通车,南北红灯亮。
过一段时间后,转状态2,东西绿灯灭,黄灯闪几下,南北还是红灯。
再转状态3,南北绿灯通车,东西红灯亮。
过一段时间后转状态4,南北绿灯灭,闪几个黄灯,东西还是为红灯亮,一段时间后,又循环至状态1。
列出交通信号灯的状态表如下:
(其中,1代表灯亮,0代表灯灭)
状态
北
西
南
东
绿黄红
绿黄红
绿黄红
绿黄红
1
001
100
001
100
2
001
010
001
010
3
100
001
100
001
4
010
001
010
001
2、对于交通信号灯来说,应该有东西南北共四组灯,但由于同一道上的两组的信号灯的显示情况是相同的,所以只要用两组就行了,因此,采用单片机内部的I/O口上的P1口中的6个引脚即可来控制12个信号灯。
3、通过编写程序,实现对发光二极管的控制,来模拟交通信号灯的管理.每延时一段时间,灯的显示情况都会按交通灯的显示规律进行状态转换。
4、通过延时时间送显,可以在原有的交通信号灯系统的基础上,增添其倒计时间的显示功能,实现其功能的扩展.
四、硬件模块及功能
主要用到的硬件:
P1口、P3口、P2口、LED数码管、发光二级管、定时器T0、
外部中断0和外部中断1、复位开关
1、个模块功能:
发光二极管电路:
根据发光二极管的特性,将二极管的正极与电源相接(+5V),其中与一个500欧姆的电阻串联。
而发光二极管的负极与单片机的P1的八个端口相接,这样只要P1口的某个端口出现低电平,即二极管导通发光。
复位电路:
本电路采用的是按键电平复位,按复位键后复位端通过电阻与VCC电源接通,此时复位端由低电平变为了高电平,从而达到复位的效果。
复位电路关系到一个系统能否可靠地工作,一般由电阻、电容和门电路组成。
晶振电路:
80C51系列单片机内部有一个高增益反相放大器,用于构成振荡器,但要形成时钟,外部需附加电路,引脚XTAL1是为反相放大器和时钟发生电路的输入端,XATL2为反相放大器的输入端。
本电路是由一个12M晶振和两个22pF的无极性电容组成。
数码管驱动显示电路:
由于数码管是四位一体的,所以必须采用动态扫描方式,其基本原理是利用人眼的“视觉暂留"效应。
接口电路把所有显示器的8个笔端a-b分别并联在一起,本电路时接单片机的P2口.每一个显示器的公共端COM各自独立地受I/O线控制,本电路采用的是单片机P0.0、P0。
1、P0.2、P0.3.CPU向字段输出口送出字型码时,所有的显示器都能接收到,再利用循环扫描的方式分时选通个显示器的公共极,是各个显示器轮流导通。
当扫描的速度达到一定程度时,人眼就分辨不出来了,认为各个显示器同时发光了。
紧急开关电路:
紧急开关电路很简单,只需要两个开关.为了便于中断想象的产生,开关一端接于P3.2P3.3口,因为其具有中断的功能,另一端接地就行。
当按键按下时相应的端口就会接受到低电平从而程序产生中断。
2、材料清单:
STC89C52+40脚底座
1个
12MHz晶振
1个
四位共阳极数码管+14脚底座
1个
PNP(9012)
4个
8X8按键
1个
LED发光二极管
12个
无极性电容22pF
2个
极性电容10uF
1个
4.7K电阻
4个
500欧电阻
6个
10K电阻
3个
自锁按键
2个
3、硬件图
五、软件模块及功能
1、各模块功能及原理
数码管显示:
程序进入主程序后在显示程序中一直循环,通过定时器中断改变aa、bb的值,使得数码管显示不同的数字。
显示程序利用动态扫描原理:
首先将共阳极编码送入P2口,同时打开P0口的第一个数码管关闭其他数码管,然后将下一个编码送入P2口,同时打开P0口的第二个数码管关闭其他数码管,以此类推.让人的视觉产生误差,这样就看到了四位数码管同时显示并且不断变化.
定时器中断:
本程序采用定时/计数器0,定时时间为50ms,让它50ms产生一次中断,进入中断后把(6000-5000)/256赋给高八位,把(6000—5000)%256赋给底八位,然后shu加1,判断shu的情况:
如果shu等于1140即从开始到57s就将0XF5赋给P1口(南北点亮黄灯,东西依然红灯)。
如果shu等于1200即过了60s,将0xDE赋给P1口(南北亮红灯东西绿灯)。
如果shu等于2340即过了60+57s,就将0xEE赋给P1口(东西亮黄灯,南北红灯)。
如果shu等于2400即过了两分钟,就将0xF3赋给P1口(点亮南北绿灯,东西红灯),同时将shu、xianshi重新赋值并且进入下一阶段定时中断.
外部中断:
本程序采用外部中断0和外部中断1,即P3。
2和P3。
3口,由于定时器中断0比外部中断2优先级高,所以初始化程序中将PX1=1设定外部中断1为高优先级,这样就可以达到紧急开关的作用,当按下紧急开关1时,即P3。
2口由高电平变为低电平,程序立即进入中断程序,将东西方向变为绿灯,南北方向红灯,同时在中断程序中判断P3.2口是否有低电平信号,如果有(将开关按起)即将东西方向点亮绿灯南北方向红灯并且重新给shu、xianshi、aa、bb赋值,使得数码管从60秒重新倒计时。
紧急开关2与其相似.
2、程序清单:
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
sbitP32=P3^2;
sbitP33=P3^3;
uintshu;
ucharxianshi,xianshi2;
ucharaa,bb;
//带小数点的共阳极数码管的段编码0--9
ucharcodetable[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,
0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
voidinit()//初始化函数
{
shu=0;
xianshi=60;
aa=6;
bb=0;
P0=0xff;
P1=0;
TMOD=0x01;//用定时器0方式1
EA=1;//打开中断
ET0=1;//打开定时器0中断
TL0=15536/256;
TH0=15536%256;
EX0=1;//外部中断0
EX1=1;//外部中断1
IT0=0;//外部中断0电平触发
IT1=0;//外部中断1电平触发
PX1=1;//设定外部中断1为高优先级
}
voidDelay(unsignedinti)//延时程序
{
unsignedintj;
for(;i〉0;i--)
for(j=0;j<125;j++)
{;}
}
voiddisplay(uchara,ucharb,ucharc,uchard)
{
P2=table[a];//北十位
P0=0xfe;
Delay
(2);
P2=table[b];//北个位
P0=0xfd;
Delay
(2);
P2=table[c];//西十位
P0=0xfb;
Delay
(2);
P2=table[d];//西个位
P0=0xf7;
Delay
(2);
}
voidmain()
{
init();
TR0=1;//启动定时器0
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- 基于 51 单片机 简易 交通灯