十字路口交通灯模拟.doc

十字路口交通灯模拟

一、设计题目：十字路口交通灯模拟
二、交通灯的形成 
2.1当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两色旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。 
电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，1914年始安装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。 
1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。 
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。1968年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。我们设计的单片机控制交通灯就是基于信号灯。 
2.2 技术指示 
设计一个十字路口（方向为东西南北四个方向）的交通灯控制电路，每条道路上各配有一组红、黄、绿交通信号灯，其中红灯亮，表示该道路禁止通行；黄灯亮表示该道路上未过停车线的车辆禁止通行，已过停车线的车辆继续通行；绿灯表示该道路允许通行。该电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换，实现十字路口自动化。
2.3 任务要求
设计一个交通灯系统，通过单片AT89C5并接数码管及发光二极管来模拟交通灯的变化规律，8个数码管用来显示秒值，东西南北各两个，6个发光二极管，东西南北各三个，分为红绿黄三种颜色。设计思路，首先东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，同时开始计时20s，在7段数码管上显示时间。当
20s倒计时结束后，开始3s倒计时，并且东西方向绿灯开始闪烁，南北方向红灯亮。当3s倒计时结束后再开始2s倒计时，并且东西方向黄灯亮，南北方向还是红灯亮当2s倒计时结束后开始20s的倒计时，此时是南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮。接下来就是南北方向绿灯闪烁3s，再南北方向黄灯闪烁2s
，接着又开始循环。要求设计出电气原理图、要求设计出程序流程图、要求设计出程序

电路原理图

三、软件设计流程及描述 
3.1设计方案思想 
先了解交通灯的变化规律，假设这个十字路口为东西南北走向。转状态1东西绿灯通行，南北红灯禁行。过20s转状态2，南北仍然红灯，东西绿灯闪烁3s后转为黄灯亮2s。再转状态3，南北变为绿灯通行，东西变为红灯禁行。过20s转状态4，东西仍然红灯，南北绿灯闪烁3s转黄灯亮2s。最后回到状态1，不断循环。 
系统统采用MSC-51系列单片机为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过单片机芯片的P1口控制红、黄、绿灯的燃亮与熄灭；P0口外接数码管来显示各个信号灯的时间。 
3.2设计要求流程图

设计流程图
以上设计流程图，在编制主程序流程图和编写程序源代码的时候，以此作为参考。程序开始时状态一为东西绿灯亮南北红灯亮，延时并倒计时；然后进入第二个状态东西绿灯闪南北红灯亮，延时倒计时结束后再改变状态，第三个状态为东西黄灯亮南北红灯亮，延时。第四个状态东西变为红灯，南北变为绿灯，这是东西禁行，南北通行。第五个状态东西依然红灯亮，南北绿灯闪烁，倒计时。第六状态东西不变还是红灯，东西绿灯亮，南北红灯亮，东西红灯亮，南北黄灯亮，东西红灯亮，南北绿灯闪，东西红灯亮，南北绿灯亮，东西黄灯亮，南北红灯亮，东西绿灯闪，南北红灯亮，9开始关闭T0，设置时间初值 ，初值送缓冲单元，初值递减，初值减到0返回，拆分程序 调用显示子程序 南北黄灯亮。依次按照设计流程图进行下去，一个周期结束后马上进入现已周期，依次循环。
3.3主程序流程图
Y

中断流程图

中断响应

保护现场

四、 程序如下 ：

ORG    0000H          
LJMP   MAIN         
ORG    000BH         
AJMP   TIME0         
ORG    0040H 
MAIN:  MOV    SP,     #70H          
MOV    40H,    #14H               ；东西绿灯显示时间20S
MOV    41H,    #14H               ；南北绿灯显示时间20S
MOV    42H,    #02H               ；黄灯显示时间2S
MOV    39H,    #03H              ；绿灯闪烁时间
START:  
MOV    A,      41H         
ADD    A,      42H         
ADD    A,      39H         
MOV    43H,    A               ；东西红灯时间          
MOV    A,      40H            
ADD    A,      42H         
ADD    A,      39H             
MOV    50H,    A                  ；南北红灯时间          
MOV    TMOD,   #01H             ；开始正常工作状态         
MOV    TH0,    #3CH          
MOV    TL0,    #0B0H             ；定时50ms         
SETB   EA                         ；开始计时         
SETB   ET0                        ；开T0中断         
SETB   TR0                        ；启动定时器T0 
STATUS1:   
MOV    P1,     #84H          ；东西绿灯亮20秒，南北红灯亮          
MOV    44H,    40H             
MOV    45H,    50H    
J11:      MOV    R4,     #14H
J10:      LCALL  DISP           
MOV    A,      R4           
JNZ    J10            
DEC    44H            
DEC    45H             
MOV    A,      44H            
JNZ    J11      
STATUS2:  
MOV    P1     #84H           ；东西绿显示3秒，南北红灯亮          
MOV    R3,     39H    
J21:     MOV    44H,    R3            
MOV    R4,     #0AH       
J20:     LCALL  DISP            
MOV    A,      R4           
JNZ    J20             
MOV    P1,     #04H            
MOV    R4,     #0AH    
J23:     LCALL  DISP           
MOV    A,      R4             
JNZ    J23              
MOV    P1,     #84H             
LCALL  DISP            
  DEC    44H             
DEC    45H             
DJNZ   R3,     J21     
STATUS3: 
MOV    P1,     #44H           ；东西黄灯显示2秒，南北红灯亮        
MOV    R3,     42H           
MOV    44H,    R3    
J31:    MOV    R4,     #14H       
J30:    LCALL  DISP           
MOV    A,      R4
JNZ    J30              
DEC    44H            
DEC    45H            
DJNZ   R3,     J31   
STATUS11: MOV    P1,     #30H         ；南北绿灯亮20秒，东西红灯亮         
MOV    44H,    43H            
MOV    45H,    41H    
J111:    MOV    R4,     #14H    
J110:    LCALL  DISP            
MOV    A,      R4            
JNZ    J110            

DEC    44H            
DEC    45H             
MOV    A,      45H            
JNZ    J111       
STATUS22:
  MOV    P1,     #30H         ；南北绿闪烁3秒，东西红灯亮         
MOV    R3,     39H    
J222:    MOV    44H,    R3            
MOV    R4,     #0AH       
J220:    LCALL  DISP            
MOV    A,      R4            
J NZ    J220             
MOV    P1,     #20H            
MOV    R4,     #0AH    
J221:    LCALL  DISP           
MOV    A,      R4             
JNZ    J221              
MOV    P1,     #30H             
LCALL  DISP             
DEC    44H            
DEC    45H              
DJNZ   R3,     J222     
STATUS23: 
MOV    P1,     #28H          ；南北黄2秒，东西红灯亮          
MOV    R3,     42H    
J232:    MOV    44H,    R3            
MOV    R4,     #0AH       
J230:    LCALL  DISP            
MOV    A,      R4            
JNZ    J230             
MOV    P1,     #20H            
MOV    R4,     #0AH    
J231:    LCALL  DISP           
MOV    A,      R4             
JNZ    J231              
MOV    P1,     #28H             
LCALL  DISP             
DEC    44H             
DEC    45H              
DJNZ   R3,     J232     
AJMP   STATUS1 
DISP:  MOV    A,     44H                
MOV    B,     #0AH        
DIV    AB        
MOV    46H,   A    ；46H，47H存储东西方向显示的十位、个位数        
MOV    47H,   B        
MOV    A,     46H        
MOV    DPTR,  #TAB        
MOVC   A,     @A+DPTR        
MOV    46H,   A        
MOV    A,     47H
MOV    DPTR,  #TAB         
MOVC   A,     @A+DPTR         
MOV    47H,   A         
MOV    A,     45H         
MOV    B,     #0AH         
DIV    AB          
MOV    48H,  A    ；48H，49H存储南北方向显示的十位、个位数         
MOV    49H,   B                           
MOV    A,     48H         
MOV    DPTR,  #TAB         
MOVC   A,     @A+DPTR         
MOV    48H,   A         
MOV    A,     49H         
MOV    DPTR,  #TAB          
MOVC   A,     @A+DPTR       ；依次送字形码，字位信号         
MOV    49H,   A         
MOV    P0,    46H         
MOV    P2,    #11110111B         
LCALL  DELAY         
MOV    P2,    #0FFH         
MOV    P0,    47H         
MOV    P2,    #11111011B         
LCALL  DELAY         
MOV    P2,    #0FFH         
MOV    P0,    48H         
MOV    P2,    #11111101B         
LCALL  DELAY         
MOV    P2,    #0FFH         
MOV    P0,    49H         
MOV    P2,    #11111110B 
LCALL  DELAY         
MOV    P2,    #0FFH         
RET 
DELAY: MOV    R7,    #06H             ；延时12us程序 
HERE:  DJNZ   R7,    HERE            
RET
 TIME0: CLR    TR0                      ；定时器溢出中断服务程序        
PUSH   ACC                  
PUSH   PSW        
DEC    R4         
MOV    TH0,   #3CH        
MOV    TL0,   #0B0H        
SETB   EA        
SETB   ET0        
SETB   TR0        
POP    PSW        
POP    ACC        RETI              
TAB:   DB  3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH6FH  ;共阴极数码 管字形码         
END

五、体会总结 
这一次做课程设计，刚拿到题目的时候很茫然，不知道从什么地方下手，也不知道该怎么做。通过对设计题目和要求的反复琢磨，咨询了指导老师，参考了很多资料后，了解了设计的大概，并且对此次课程设计也有了大体的思路。在做的过程中，我遇到了很多困难，比如对知识的不深入，让我不得不查阅很多资料，花费很多时间理解每一个难关。在不懈的努力下终于完成了此次课程设计。 
通过这次课程设计，加强了我思考、解决问题和动手的能力。电路原理和连接，和芯片上的选择,也懂得了一些。巩固数字逻辑电路的理论知识，并对芯片有了新的认识，懂得它的功能与其它芯片替换等。更重要的是如何将逻辑电路灵活运用于实际生活。协作的重要性。我懂得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，很多问题都解决了，而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，主要是因为没有动手实践。这次的实践后，让我获益匪浅。经过这次课程设计，也让我更加深刻的认识到学好单片机的重要意义。

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