单片机控制红绿灯系统

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1、关键词：AT89C51; 7448 , LED2方案论证2.1设计任务设计基于单片机的智能交通红绿灯控制系统，要求能通过按键或遥控器设置系统参 数，系统运行时，倒计时等信息”能通过数码管或点阵发光管显示，设计时应考虑交通 红绿灯控制的易操作性及智能性。以单片机的最小系统为基础设计硬件，用汇编语言、或 C语言设计软件。通过本设计可以培养学生分析问题和解决问题的能力，掌握Mcs51单 片机的硬件与软件设计方法，从而将学到的理论知识应用于实践中，为将来走向社会奠定 良好的基础。东西（A）、南北（B）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三个指示 灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿

2、灯亮允许通行，黄灯亮时车辆及行人 小心通过。红灯的设计时间为45秒，绿灯为40秒，黄灯为5秒。2.2方案介绍方案1设计思想：采用分模块设计的思想，程序设计实现的基本思想是一个计数器，选择一个单片 机，其内部为一个计数，是十六进制计数器，模块化后，通过设置或程序清除来实现状 态的转换，由于每一个模块的计数多不是相同，这里的各模块是以预置数和计数器计 数共同来实现的，所以要考虑增加一个置数模块，其主要功能细分为，对不同的状态输 入要产生相应状态的下一个状态的预置数，如图中A道和B道，分别为次干道的置数选 择和主干道的置数选择。方案2设计思想：由两个传感器监视南北方向即A道与东西方向即B道的车辆来往

3、情况，设开关K=1 为有车通过，K=0为没有车通过。则有以下四种情况：Ka = 1时：Kb=0，表示A有车B没有车，则仅通行B道：Kb=1,表示A有车B有车，则优先通行A道；Ka=0时：Kb=0表示A没有车B也没有车，同样优先通行A道；Kb=1表示A没有车B有车，则仅通行B道。方案比较：方案1用了模块设计，而方案2采用逻辑设计，相比之下1有较强的可读性和较强 的可修改性，而2则在设计上显得较简单，设计纯朴，便于测试，它的优势则在于提供 了一条较为便捷的解决方案。2首先将许多逻辑关系简化到极点，而后将其一起集成用 较少的芯片去完成所需功能。我们最终的设计应该尽量使用模块化设计。对工程设计人员来说

4、，将来的产品无论 从修改还是升级考虑对有好处，但另外我们又需将设计简单化，因此我觉得在设计初期 尽可能的简单化设计，而一旦设计的各项测试通过了，在有可能的条件下将设计模块化， 所以本设计以第一方案为主进行。我们最终的设计应该尽量使用模块化设计。对工程设计人员来说，将来的产品无论 从修改还是升级考虑对有好处，但另外我们又需将设计简单化，因此我觉得在设计初期 尽可能的简单化设计，而一旦设计的各项测试通过了，在有可能的条件下将设计模块化， 所以本设计以第一方案为主进行。3交通灯系统硬件设计3.1单片机概述单片机是由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备共五个基本部分组成的。 单片机是把包括运算

5、器、控制器、少量的存储器、最基本的输入输出口电路、串行口电路、 中断和定时电路等都集成在一个尺寸有限的芯片上。通常，单片机由单个集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处 理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合， 便可成为一个单片机控制系统。3.2系统构成电路板一块，AT89S51单片机一片，7448芯片2片，七段数码管八个。发光二极管20个（8个 绿的，8个红的，4个黄的用于交通控制），100欧姆电阻20个，2个按键，2个开关，51K欧姆电阻 2个，5V稳定电源1个，3个电容2个单刀单掷开关等。系统结构框图:图3-1系统结构框图系统工作流

6、程：（1）程序初始，通过两个传感器来判断南北与东西方向车辆通行情况。（2）情况判定后由AT89S51单片机p1 口及部分p2 口输出二进制信号控制红绿黄灯 亮的情况。确定那些灯亮后，由对应的七段数码管来进行到计时显示。由p0 口输出来控制七段数码管的显示，而p2 口的高四位则用来控制数码管显示时的个位和十位（4）系统是否需要紧急工作状态，而此任务由夕卜部中断来实现。（5）LED采用5V的直流电来驱动，低电平。3.3芯片选择与介绍3.3.1 AT89S51 芯片选用的AT89S51与同系列的AT89C51在功能上有明显的提高，最突出是的可以实现在线的编程。用于实现系统的总的控制。其主要功能列举如

7、下：1）为一般控制应用的8位单片机2）晶片内部具有时钟振荡器（传统最高工作频率可至33MHz）3）内部程式存储器（ROM ）为4KB4）内部数据存储器（RAM）为128B5）夕卜部程序存储器可扩充至64KB6）夕卜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）6个中断向量源9）2组独立的16位定时器10）1个全双工串行通信端口11）8751及8752单芯片具有数据保密的功能12）单芯片提供位逻辑运算指令UJldu ET-d 空W W OSU1ATS9C51 uTEXTn景UJmd Lmo_ Etw.ond IrIWEd CISZcnCL oxomn-

8、Lrlw怀CL 寸登sojd 乎 wmojCL 切孕伊 L.互岗d oi- 星 ldjcl wmoojd r-3 冥r-oCL gvsod 寸皇寻 gQ富 W7司 l/ML N4S00-图 3-1 AT89C51 芯片3.3.2 7448芯片介绍7448七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。该集成显示译码器设有 多个辅助控制端以增强器件的功能，可将单片机输出的四位二进制数转换成10进制数与七 段数码管显示对应，用于显示09的数字。U113BI/RBORBILTQG11W15147448图3-2 7448芯片其中LT为测试输入。3.3.3红绿LED信号显示灯及七段数码显示管7LED

9、灯的显示原理:通过同名管脚上所加电平的高低来控制发光二极管是否点亮。如图：LED-BIRY uTEXTn20R mm图3-3红绿LED信号显示灯而七段数码管的显示不同的字形如SP , g,f,e,d,c,b,a管角上加上OFEH所以SP上为 0伏，不亮其余为TTL高电平，全亮则显示为8。采用共阴极连接：表3-4七段数码管的显示显示数值a b c d e f g dop驱动代码（16进制）01 1 1 1 1 1 1 10FCH10 0 0 0 0 1 1 060H21 1 0 1 1 0 1 00DAH31 1 1 1 0 0 1 00F2H40 1 1 0 0 1 1 066H51 0 1

10、1 0 1 1 00B6H61 0 1 1 1 1 1 00BEH71 1 1 0 0 0 0 00E0H81 1 1 1 1 1 1 00FEH91 1 1 1 0 1 1 00F6H3.3.4交通灯控制线路图aU 11=1 cUJd_ 0O aDCJoEtiricP5ra D 旨Oi*iIT- 身 III 32n Ci苦 IT -IMEIeI1teDCiILI _J15LnmUPl0X0国吉岫S凝*以鸠掰畛。匿Hl鄱-匿I-TXHH-.U1RR23_lnuO1KR_LL.JC.-HMtFJnTiTlpF-D,BKl*aB a项*3匚K131 sag口a s oIZlD里 sag oIZ1

11、s sAlaca0Li二毒不由溶图4-1程序设计框图4.2延时的设定延时方法可以有两种一种是利用AT89S51内部定时器的溢出中断来确定1秒的时间，另一种是采用软件延时的方法.实现1ms秒的方法：我们采用在主程序中设定一个初值为0的软件计数器和使T1定时1毫秒相应程序代码:D1MS: MOV R7,#250 ;1MS 延时程序DJNZ R7,$RET4.3子程序的实现A道通车情况：START1: MOV TEMP, #25MOV P1, #0F3HLOOP1: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START3JNB P1.7,ST

12、ART11CJNE A,#0, NEXT1LJMP START2NEXT1: LJMP LOOP1START11: MOV TEMP, #65MOV P1, #0F3HLOOP11: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START33JNB P1.7,START1CJNE A,#0, NEXT11LJMP START11NEXT11: LJMP LOOP11START2: MOV P1, #0F5HMOV TEMN,#05LOOP2: ACALL DELAY1DEC TEMNMOV A,TEMNCJNE A, #0,NEXT2LJ

13、MP START3NEXT2: LJMP LOOP2B道通车情况：START3: MOV TEMP #25MOV P1,#0DEHLOOP3: ACALL DELAY DEC TEMP MOV A,TEMP MOV P0, TEMP JNB P1.6,START1 JNB P1.7,START33 CJNE A, #0,NEXT3 LJMP START4NEXT3: LJMP LOOP3 START33: MOV TEMP #65 MOV P1,#0DEHLOOP33: ACALL DELAY DEC TEMP MOV A,TEMP MOV P0, TEMP JNB P1.6,START11

14、JNB P1.7,START3 CJNE A, #0,NEXT33 LJMP START4 NEXT33: LJMP LOOP33 START4: MOV P1, #0EEH MOV TEMN,#05 LOOP4: ACALL DELAY1 中断情况即紧急情况：ORG 0000HTEMP EQU 24H TEMN EQU 25H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP T0_INT ORG 0013H LJMP TI_INT T0_INT: MOV A, P1 PUSH ACCMOV P1, #0FFHMOV P1, #0F3HMOV P0, #00H JNB P3.2,$ POP

15、ACCMOV P1, ACCRETITI_INT: MOV A, P1 PUSH ACCMOV P1, #0FFH MOV P1, #0DEH MOV P0,#00H JNB P3.3,$ POP ACC MOV P1, A RETI5实验仿真5.1仿真图根据对称性选用部分对称元件仿真，以翌 号.2 E宜快 SELrid nx旨 W q-wr-Nd T-曾 d HWSNd 段饕Nd LLWENd MHENd MLr.id is oHwd 岩忌口c. 岩话旦 1口号=. ElzlWEld EH宫 d oMEld tma-mDdC-rz图5-1仿真图5.2实验步骤5.2.1编写程序代码程序代码分为

16、几个模块：中断模块，循环模块，延时模块。原程序实现：ORG 0000HTEMP EQU 24HTEMN EQU 25HLJMP MAINORG 0003HLJMP T0_INTORG 0013HLJMP TI_INTT0_INT: MOV A, P1PUSH ACCMOV P1, #0FFHMOV P1, #0F3HMOV P0, #00HJNB P3.2,$POP ACCMOV P1, ACCRETITI_INT: MOV A, P1PUSH ACCMOV P1, #0FFHMOV P1, #0DEHMOV P0,#00HJNB P3.3,$POP ACCMOV P1, ARETIMAIN:

17、 SETB EASETB EX0SETB EX1CLR F0START1: MOV TEMP, #25MOV P1, #0F3HLOOP1: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START3JNB P1.7,START11CJNE A,#0, NEXT1LJMP START2NEXT1: LJMP LOOP1START11: MOV TEMP, #65MOV P1, #0F3HLOOP11: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START33JNB P1.7,STAR

18、T1CJNE A,#0, NEXT11LJMP START11NEXT11: LJMP LOOP11START2: MOV P1, #0F5H MOV TEMN,#05LOOP2: ACALL DELAY1DEC TEMNMOV A,TEMNCJNE A, #0,NEXT2LJMP START3NEXT2: LJMP LOOP2START3: MOV TEMP #25 MOV P1,#0DEHLOOP3: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START1JNB P1.7,START33CJNE A, #0,NEXT3LJMP ST

19、ART4NEXT3: LJMP LOOP3START33: MOV TEMP #65 MOV P1,#0DEHLOOP33: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START11JNB P1.7,START3CJNE A, #0,NEXT33LJMP START4NEXT33: LJMP LOOP33START4: MOV P1, #0EEH MOV TEMN,#05LOOP4: ACALL DELAY1DEC TEMNMOV A, TEMNCJNE A,#0,NEXT4LJMP START1NEXT4: LJMP LOOP4RET

20、IDELAY: MOV A,TEMPMOV B, #10DIV ABMOV R5, AMOV R6, BMOV R0, #10L0: MOV R1, #250L1:MOV A,R5MOV P0, ACLR P2.4ACALL DIMSSETB P2.4MOV A,R6MOV P0,R6CLR P2.5ACALL DIMSSETB P2.5DEC R1DJNZ R1,L1DEC R0DJNZ R0,L0RETIDELAY1: MOV A,TEMNMOV B, #10DIV ABMOV R5, AMOV R6, BMOV R2, #10L2: MOV R3, #250L3:MOV A,R5MOV

21、P0, A CLR P2.4 ACALL DIMS SETB P2.4 MOV A,R6 MOV P0,R6 CLR P2.5ACALL DIMSSETB P2.5DEC R3DJNZ R3,L3DEC R2DJNZ R2,L2RETIDELAY11:MOV A,TEMPMOV B, #10 DIV AB MOV R5, AMOV R6, B MOV R0, #10Y0: MOV R1, #250Y1:MOV A,R5 MOV P2, A CLR P2.6ACALL DIMSSETB P2.6MOV A,R6MOV P2,R6CLR P2.7ACALL DIMSSETB P2.7DEC R1D

22、JNZ R1,Y1DEC R0 DJNZ R0,Y0RETIDIMS: MOV R7,#250DJNZ R7,$RETEND5.2.2按照系统硬件连线图连接好系统并调试1）调试程序打开仿真软件，新建文件；选择芯片；新建文档，把编写好代码写入文档并保存了 ASM文件；把保存的文档加载到Source Group ；编译程序；设置转换成16进制；运行程序的结果；2）把编写好的16进制文件（jtd.hex）输入单片机AT89S51仿真器和对其进行初始化。3）给实验板进行通电，观察运行结果，不一致则跳到第一步进行反复调试，直到与预 定目的一致。6结论本系统就是利用了 AT89C51芯片的I/O引脚。系统

23、采用单片机AT89C51，以及其它 芯片来设计交通灯控制器，实现了红灯亮45秒，绿灯亮40秒。并通过AT89C51来控制 7448芯片的输出口控制七段数码管上的时间显示；系统设计简便、实用性强、操作简单、 程序设计简便。系统不足：时间设定中没有黄灯的等待闪烁时间，以及自动根据车流改变红绿灯时间， 使城市的交通管理更加人性化。使人们远离目前的交通拥塞的现象。参考文献1 胡汉才.单片机原理及其接口技术.清华大学出版.19962 蔡美琴.MCS-51系列单片机系统及其应用.高等教育出版社.2004.23 蒋万君.在论循环时序电路的简便设计.机电一体化.2005.54 何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计.北京航空航天大学出版社.1995.5 李华.MCS-51系列单片机实用接口技术.北京航空航天大学出版社.19936 周航慈.单片机应用程序设计技术.北京航空航天大学出版社.1991.