应用电子技术毕业论文基于AT89C51的交通信号灯拟控制系统

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1、毕业论文题 目 基于AT89C51的交通信号灯 拟控制系统 系（分院） 电气工程系 学生姓名 学 号 090109 专业名称 应用电子技术 指导教师 2012年5月17日 12基于AT89C51的交通信号灯模拟控制系统摘要： 通过总体设计交通灯原理接线图，综合应用单片机原理、微机原理、接口技术等方面的知识，结合单片机仿真机系统的使用方法，通过软硬件结合，使用89C51单片机来设计出符合要求的交通灯控制系统。完成由单片机AT98C51、LED灯、开关、部分电阻、电容及晶振组成的交通灯控制系统。关键词 ：单片机 交通灯 红绿灯 LED 一 原件介绍：1. 单片机简介：单片机是一种集成在电路芯片，是

2、采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。其中89C51使我们目前较常用的一种型号.2.AT98C51主要引脚及功能：P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出

3、原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地

4、址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT

5、1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳

6、过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引

7、脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。单片机主控制电AT98C51外形及主要接口如下：图一：AT98C51外形及主要接口图二、设计目的1、通过单片机课程设计，熟练掌握汇编语言的编程方法，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。三、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的模拟系统要求：利用单片机的定时器定时，令十字路口的红绿灯交替点亮和熄灭，并用由P0.0P0.7、P2.

8、0P2.3提供控制信号，实现如下控制过程，如图二所示。四、设计原理分析北口、南口：红灯亮35s东口、西口：绿灯亮30s，黄灯闪动5s北口、南口：绿灯亮30s,黄灯闪动5s东口、西口：红灯亮35s人行道人行道 人行道人行道 图二：实现控制过程 图三：十字路口1.首先了解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0为东西南北都LED灯全灭。然后转状态1南北绿灯通车，东西红灯亮。过30s后，转状态2，南北绿灯灭，黄灯闪5下，东西还是红灯。再转状态3，东西绿灯通车，南北红灯亮。过30s后转状态4，东西绿灯灭，闪几个黄灯，南北还是为红灯亮，一段时间后，又循环至状态1

9、。控制引脚与灯的对应关系如下表1所示：表1 控制引脚与灯的对应关系位置灯颜色控制引脚（字符名）北口红P0.3（BRD）黄P0.4（BYD）绿P0.5（BLD）南口红P2.1（NRD）黄P2.2（NYD）绿P2.3（NLD）东口红P0.0（DRD）黄P0.1（DYD）绿P0.2（DLD）西口红P0.6（XRD）黄P0.7（XYD）绿P2.0（XLD）2.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。五 软件设计编程1. 软件设计基本思想：有定时器产生0.05s定时，软件计数得到秒信号，设30s计数器，30s计数器满，

10、绿灯灭、黄灯闪烁5次，黄灯灭、红灯亮；同时，另两路口红灯灭、绿灯亮。开始 总流程图如下图所示：灯全灭南北绿灯亮东西红灯亮30s计时器清030s时间到？ N 南北黄灯闪5次闪完？ N Y南北红灯亮东西绿灯亮30s计时器清030s时间到？ N东西黄灯闪5次闪完？ N 2. 系统资源占用分配：定时器T0工作在方式1，产生0.05s定时。P0口及P2口的低四位输出控制信号。30s计时器的地址为40H。3. 程序清单如下： ;= ;预定义部分 ;= BRD EQU P0.3 BYD EQU P0.4 BLD EQU P0.5 NRD EQU P2.1 NYD EQU P2.2 NLD EQU P2.3

11、DRD EQU P0.0 DYD EQU P0.1 DLD EQU P0.2 XRD EQU P0.6 XYD EQU P0.7 XLD EQU P2.0 NHB BIT 00H ;南北红灯标志 DHB BIT 01H ;东西红灯标志 S30 EQU 40H ;30s计数器 BUF EQU 41H ;0.05s计数器 ;= ;初始化及主程序 ;= ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH JLMP T0LOCK ;0.05s终端服务程序MAIN:MOV SP， #30H ;堆栈指针 ClR A ;A=00H MOV BUF, A ;0.05s计时器清0 MOV S30， A

12、;30s计时器请0 MOV TMOD, #01H ;定时器T0工作在方式1 MOV TH0， #3CH ;T0用于时钟定时，0.05s定时初值 MOV TL0， #0B0H SETB EA ;开中断 SETB ET0 SETB TR0 ;启动定时 NOP MOV P0，#0FFH ;四路口灯全灭 MOV P2，#0FFH NOPDEN-0:CLR NLD ;南绿灯亮 CLR BLD ;北绿灯亮 CLR DRD ;东红灯亮 CLR XRD ;西红灯亮 MOV S30，#00H ;30s定时器清0DEN-1:MOV A, #S30 CJNE A,#30,DEN-1 ;不到30s等待 SETB NL

13、D ;南绿灯灭 SETB BLD ;北绿灯灭 MOV R1，#05H ;闪烁次数计时器 DEN-2:CLR NYD ；南黄灯亮 CLR BYD ；北黄灯亮 ACALL DEL05S ；调用0.5s延时子程序 SETB NYD ；南黄灯灭 SETB BYD ；北黄灯灭 ACALL DEL05S ；调用0.5s延时子程序DJNZ R1，DEN-2 CLR NRD ；南红灯亮 CLR BRD ；北红灯亮 CLR DLD ；东绿灯亮 CLR XLD ；西绿灯亮 MOV S30，#00H ；30s计数器清0DEN-3:MOV A,S30 CJNE A,#30,DEN-3 ;不到30s等待 SETB DL

14、D ;东绿灯灭 SETB XLD ;西绿灯灭MOV R1，#05H ;闪烁次数计时器DEN-4:CLR DYD ;东黄灯亮 CLR XYD ;西黄灯亮 ACALL DEL05S ;调用0.5s延时子程序 SETB DYD ;东黄灯灭 SETB XYD ;西黄灯灭 ACALL DEL05S ;调用0.5s延时子程序 DJNZ R1，DEN-4 LJMP DEN-0 = T0中断服务程序 =T0CLOCK:MOV TH0，#3CH ;重装初值 MOV TL0，#0B7H PUSH PSW PUSH ACC INC BUF ;BUF+1 MOV A,BUF CJNE A,#20，TCHU ;累计20

15、次为1s MOV BUF,#00H ;1s到，计数器请0 MOV A,S30 ；修改30s计时器 INC A MOV S30，A CJNE A,#31，TUHU ;计数器不到30s返回 MOV S30，#00H ;计数器超30s清0TUHU: POP ACC POP PSW RETI = 0.5s延时子程序 =DEL05S:MOV TH0，#3CH MOV TLO,#0B7H PUSH PSW PUSH ACC INC BUF MOV A,#10,TCHU ;累计10次为0.5s MOV BUF,#00H RETI八、调试运行1、接硬件图接线，确保东西南北红黄绿灯能够对应显示。 S/P区 CL

16、R接/SP插孔2从00BH单元开始连续运行，观察六个LED灯是否与交通显示情况对应，如果有偏差，则单步运行或断点运行，进行调试，直至满足设计要求。3整体运行，观察灯显示和时间显示是否都符合要求，如果不符合，则再调试。直至满足要求。参考文献： 单片机开发应用技术 主编 李国兴 李伟 北京大学出版社 单片机技术 主编 彭勇 电子工业出版社 单片机原理及应用 主编 张伟 机械工业出版社九、设计心得体会通过单片机课程设计，我不仅加深了对单片机理论的理解，将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。创新，是要我们学会将理论很好地联系实际，并不断地去开动自己的大脑，从为人类造福的意愿出发，做自己力所能及的，别人却没想到的事。使之不断地战胜别人，超越前人。同时，更重要的是，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻易言弃。设计过程，也好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，也许这就是在对我们提出了挑战，勇敢过，也战胜了，胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。