微机原理与接口技术课程设计--交通灯控制.doc

电气工程学院微机原理与接口技术 课程设计设计题目：交通灯控制 学号：XXX 姓 名： XXX 同 组 人： XXX 指导教师： 牛利勇 设计时间： 2013年3月13日 设计地点： 电气学院实验中心 课程设计成绩评定表姓 名 学 号 课程设计题目： 课程设计答辩或提问记录：成绩评定依据：课程设计预习报告及方案设计情况（30）：课程设计考勤情况（15）：课程设计调试情况（30）：课程设计总结报告与答辩情况（25）：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字： 年 月 日 微机原理与接口技术课程设计任务书学生姓名：XXX 指导教师： 牛利勇一、课程设计题目： 交通灯控制内容：实现十字路口的交通灯控制。十字路口的交通灯采用红绿数码管，红绿灯时间显示在2位数码管。二、课程设计要求1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，独立进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整；2. 查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数，对设计方案进行仿真；3. 完成预习报告，报告中要有设计方案，设计电路图，还要有仿真结果；4. 进实验室进行电路调试，边调试边修正方案；5. 撰写课程设计报告最终的电路图、调试过程中遇到的问题和解决问题的方法。三、进度安排1时间安排序 号内 容学时安排（天）1方案论证和系统设计12完成电路仿真，写预习报告13电路调试24写设计总结报告与答辩1合 计5设计调试地点：电气楼4102执行要求微机原理与接口技术课程成绩优秀的可以自拟题目，其余的同学都是指定题目。，每组不得超过2人，要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的详细电路（包括计算和器件选型）。严禁抄袭，严禁两篇设计报告雷同。摘要本设计通过8051单片机模拟实现十字路口的交通灯控制，十字路口的交通灯采用红绿黄LED显示，红绿灯倒计时时间显示在2位数码管，用按键控制交通灯电路的开启与关闭。关键词：交通灯控制、8051单片机、程序设计 目录一、系统方案设计 11.1. 任务内容 1 1.2. 电路设计 11.3. 程序设计 7二、仿真 122. 1 仿真电路图 12 2.2 仿真结果 13三、电路调试 14四、结论 15五、心得体会与建议 16附录:元器件清单 1717 / 22第一章 系统方案设计1. 任务内容能控制东、西、南、北四个路口的红绿黄信号灯正常工作。当东西方向放行、南北方向禁行时，东西方向绿灯亮25s，然后黄灯闪烁5s；南北方向红灯亮30s。当南北方向放行、东西方向禁行时，南北方向绿灯亮25s，然后黄灯闪烁5s；东西方向红灯亮30s。通电后，不按键时，红绿黄灯和数码管均不启动；按键后，交通灯启动；再次按键，交通灯停止。2. 电路设计1）设计思路模拟交通灯控制器就是使用单片机来控制一些LED和数码管，模拟真实交通灯的功能。红、绿、黄灯交替启亮，利用数码管计数显示倒计时，用于管理十字路的车辆及行人通过，计时牌显示路口通行转换剩余时间。2）部分芯片功能介绍 AT89C51AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89C51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。AT89C51主要功能列举如下：1、为一般控制应用的 8 位单芯片2、晶片内部具有时钟振荡器（传统最高工作频率可至 12MHz）3、内部程式存储器（ROM）为 4KB4、内部数据存储器（RAM）为 128B5、外部程序存储器可扩充至 64KB6、外部数据存储器可扩充至 64KB7、32 条双向输入输出线，且每条均可以单独做 I/O 的控制8、5个中断向量源9、2 组独立的 16 位定时器10、1个全多工串行通信端口11、8751 及 8752 单芯片具有数据保密的功能单芯片提供位逻辑运算指令 74LS24574LS245是我们常用的芯片，用来驱动led或者其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。 当8051单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。当片选端/CE低电平有效时，DIR=“0”，信号由 B 向 A 传输;（接收）DIR=“1”，信号由 A 向 B 传输；（发送）当CE为高电平时，A、B均为高阻态。 由于P2口始终输出地址的高8位，接口时74LS245的三态控制端1G和2G接地，P2口与驱动器输入线对应相连。P0口与74LS245输入端相连,E端接地，保证数据线畅通。8051的/RD和/PSEN相与后接DIR，使得RD且PSEN有效时，74LS245输入（P0.1D1），其它时间处于输出（P0.1D1）。3) 部分芯片接口的控制 主要用到的硬件：AT89C51的P0口、P1口、P2口、P3口、LED数码管、LED发光二级管、P1口、P3口、：控制发光二极管及按键，控制如下：接口01234567P1按键EREGEYNRNGNYP3WRWGWYSRSGSYP0控制数码管（字位），P2控制字形，控制如下：接口01234567P0S1S2E1E2W1W2N2N1P2ABCDEFGDP4）电路图AT89C51子电路按键子电路晶振子电路245子电路显示子电路总电路3. 程序设计1）程序流程图开始按键的开启扫描N设定计数器计时时间及计时方式。Y南北绿灯25s计时，东西红灯30s计时，R6=30，R7=25。延时判断绿灯时间到R7=0？（按键扫描）25s计时到，南北黄灯闪，东西红灯亮判断红灯时间到R6=0？（按键扫描）30s红灯计时到，（绿灯熄灭后约5s）南北红灯亮，东西绿灯灯亮。重装R6，R7判断绿灯时间到R6=0？（按键扫描）25s计时到，东西黄灯闪，南北红灯亮判断红灯时间到R7=0？（按键扫描）30s红灯计时到，（绿灯熄灭后约5s）东西红灯亮，南北绿灯灯亮2）汇编程序ORG 0000HLJMP MAINORG 0030HMAIN: MOV P1,#00H ;各数码管和灯全灭 MOV P3,#00H MOV P0,#0FFH SETB P1.0READKEY1: ;按键的开启检测 JNB P1.0,KEYPRO1 AJMP READKEY1 KEYPRO1: ACALL DELAY12MS ;延时12ms,防抖 JB P1.0,READKEY1 ;判断P1.0是不是1，是1跳回按键检测 KEY1: ACALL DELAY12MS ;再次延时 JNB P1.0,KEY1 ;再判断P1.0是不是1，是1向下走，不是1接着判断，直到变回1 ;再次变回1，说明按键一次，开始START: ;对计数器初始化，设定计数器初值，开计数器 MOV 30H,#20 ;20次50ms MOV R6,#00H MOV R7,#00H MOV DPTR,#TAB MOV TMOD,#01H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0D4H MOV IE,#00H SETB TR0JTD1: ;东西红，南北绿 MOV P1,#00100010B ;东红，北绿 MOV P3,#00100001B ;西红，南绿 MOV R6,#30 ;红30s MOV R7,#25 ;绿25sJTD2: ACALL DISP ;数码管显示 CJNE R7,#00H,JTD2 MOV P1,#01000010B ;东红，北黄 MOV P3,#01000001B ;西红，南黄JTD3: ;南北黄闪，东西红 ACALL DISP MOV R7,#00H CPL P3.6 ;黄灯闪烁 CPL P1.6 CJNE R6,#00H,JTD3 MOV P1,#00010100B ;东绿，北红 MOV P3,#00010010B ;西绿，南红 MOV R7,#30 ;红30s MOV R6,#25 ;绿25sJTD4: ;东西黄，南北红 ACALL DISP CJNE R6,#00H,JTD4 MOV P1,#00011000B ;东黄，北红 MOV P3,#00010100B ;西黄，南红JTD5: ;东西黄灯闪烁，南北红灯 ACALL DISP MOV R6,#00H CPL P1.3 ;黄灯闪烁 CPL P3.2 CJNE R7,#00H,JTD5 AJMP JTD1DISP: ;按键的关闭检测及数码管显示1s READKEY2: ;按键的关闭测试 SETB P1.0 JNB P1.0,KEYPRO2 AJMP DISPLED KEYPRO2:ACALL DELAY12MS ;延时12ms JB P1.0,DISPLED ;判断p1.0是不是1，是1返回原处,接着显示程序 KEY2:ACALL DELAY12MS ;再次延时 JNB P1.0,KEY2 ;判断P1.0是不是1，是1向下走，不是1接着判断，直到变回1 MOV P1,#1 ;再次变回1,按键1次，各数码管和灯全灭 MOV P3,#0 MOV P0,#0FFH AJMP READKEY1 ;跳转到开始的按键检测 DISPLED: ;数码管显示 MOV A,R6 ;显示东西方向数码管 MOV B,#10 DIV AB MOV P0,#11101011B ;输出十位 MOVC A,A+DPTR ;找寻相应的字形 MOV P2,A ACALL DELAY2MS ;降低动态显示频率，十位与个位显示之间隔2ms MOV A,B MOV P0,#11010111B ;输出个位 MOVC A,A+DPTR MOV P2,A ACALL DELAY2MS MOV A,R7 ;显示南北方向数码管 MOV B,#10 DIV AB MOV P0,#01111110B ;输出十位 MOVC A,A+DPTR MOV P2,A ACALL DELAY2MS MOV A,B MOV P0,#10111101B ;输出个位 ; MOVC A,A+DPTR MOV P2,A ACALL DELAY2MS JBC TF0,LOOP ;判断是否计满50ms AJMP DISP LOOP:MOV TH0,#3CH ;计满50ms重新给定时器赋值 MOV TL0,#0D4H MOV A,30H DEC A MOV 30H,A JNZ DISP ;判断是否计满20次50ms，即1s DEC R6 ;计满1s，东西倒计时减1，南北倒计时减1 DEC R7 MOV 30H,#20 ;重新1s次数，重新计时 RETDELAY12MS: ;按键检测防抖 MOV R2,#30 DELAY12MS1:MOV R1,#40 DELAY12MS2:DJNZ R1,DELAY12MS2 DJNZ R2,DELAY12MS1 RETDELAY2MS: ;降低动态显示频率，十位与个位显示之间隔2ms MOV R4,#20 DELAY2MS1:MOV R3,#50 DELAY2MS2:DJNZ R3,DELAY2MS2 DJNZ R4,DELAY2MS1 RETTAB:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHEND第二章 仿真用Proteus7.8进行仿真1.仿真电路图2仿真结果第三章 调试1将实验室单片机仿真头装入电路板，接入电源和接地，载入源程序执行，电路板上LED和数码管全亮并常亮，并未出现所要结果。2. 将仿真头换一个方向接入，执行后电路板灯全灭，按下按键，LED和数码管都按照要求显示。待循环显示2次后，再按下按键，LED全灭，但两数码管有残余显示。3. 在源程序加入清零语句清LED： MOV P1,#1 MOV P3,#0 清数码管：MOV P0,#0FFH最后执行一次，全部达到要求。第四章 结论1. 单片机P1、P3口控制LED，P0控制字位，P2控制字形，采用内部T0计时器定时，倒计时显示时间。2. 模拟交通灯的LED和数码管，按键开启后，东西方向红灯30s，南北方向绿灯25s、黄灯5s；东西方向绿灯25s、黄灯5s，南北方向红灯30s，如此循环显示，再次按键，交通灯全灭。第五章 心得体会与建议这次单片机课程设计主要体验了画图、编程、调试等过程，对单片机的知识有了更深的掌握。首先是从电路板绘制电路图的体验，从电路板观察出芯片和接线，绘制出大致的电路图。经自学Proteus7.8后，绘制仿真电路图，跟电路板上电路基本相同。接下来就是程序的编写，根据要求画出程序流程图，编写子程序模块，最后连接成完整的无编译错误的程序。将程序装入Proteus仿真，得到结果。经过这一过程，基本掌握了Proteus单片机仿真的步骤，又掌握了一种电路设计的手段。 附录：元器件清单1. 电阻R1-R3, R5-R7, R9-R11, R13-R15, R25 1kR17-R24 470R26 5kRN1 5122. 电容C1, C2 15pF 无极性电容CN1 100nF 无极性电容C3 10F 电解电容3. 芯片AT89C5174LS245两片排阻4片4. 石英振荡器一个 16MHz5. LED红色、绿色、黄色各4个6. 数码管8个7. 按键一个