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1、word摘要：單片機自問世以來,因其小巧靈活、成本低、控制能力強、易于產品化等優(yōu)勢,在社會各領域中得到廣泛的應用。根據89C51單片機的特點及交通燈在實際控制中的特點，本文提出一種利用單片機自動控制交通燈及時間倒計時顯示的方法，將整個系統(tǒng)縮小在一塊小小的單片機上，大大提高了產品的經濟性和輕便性。設計過程包括硬件電路設計和程序設計兩大步驟。硬件電路其結構比較簡單，主要包括核心器件單片機、12只二極管組成的模擬交通燈、復位電路、振蕩電路、顯示數碼管模塊。單片機開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件， Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持Ke

2、il即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。本文就用Keil編程，相比硬件設計程序設計較為復雜，必需同時考慮燈控制、時間顯示、緊急開關等問題，并且具有一定的C語言基礎和一定的思維能力及邏輯能力。利用單片機的定時器產生秒信號，控制十字路口的紅、綠、黃燈交替點亮和熄滅，并且用4只LED數碼管顯示十字路口兩個方向的剩余時間。系統(tǒng)的工作應符合一般交通燈控制的要求。關鍵字：單片機，KEIL，交通燈目錄一整體設計思路：5二模塊設計-單片機的控制模塊與制作6（一）設計要求61基本要求

3、62電路方案：63電路設計方案84最終原理圖95元件清單10三電子系統(tǒng)聯調步驟和方法11（一）單片機調試111）測試地址線，片選線和數據線111 程序清單112 調試結果12（二）通過單片機測試其他模塊131）D/A131程序清單132 調試結果142）A/D141程序清單142調試結果153）數碼管顯示151程序清單152調試結果16四電子系統(tǒng)故障檢測與排除17（一）單片機模塊17（二）各模塊故障檢測和排除20五實驗設備22（一）實驗設備22（二）硬件驗收數模板（示波器圖）22六實驗匯總23（一）實驗總結23（二）實驗體會23（三）實驗建議24一整體設計思路：（一） 設計要求 1基本要求：南

4、北東西利用單片機完成交通信號燈控制器的設計，該交通信號燈控制器由一條主干道和一條支干道匯合成十字路口，在每個入口處設置紅、綠、黃三色信號燈，紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮則給行駛中的車輛有時間停在禁行線外。用紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號燈。如圖上圖所示。設東西向為主干道，南北為支干道。列出交通信號燈的狀態(tài)表如下：（其中，1代表燈亮，0代表燈滅）狀態(tài)北西南東綠黃紅綠黃紅綠黃紅綠黃紅10011000011002001010001010310000110000140100010100012指標 要求：（1）處于常允許通行的狀態(tài)，支干道有車來時才允許通行。主干道亮綠燈時，支干道亮紅燈；支干道亮綠

5、燈時，主干道亮紅燈。（2）干道均有車時，兩者交替允許通行，主干道每次放行60秒，支干道每次放行40秒，設立60秒、40秒計時、顯示電路。（3）綠燈亮到紅燈亮的轉換過程中，要亮5秒黃燈作為過渡。黃燈亮時，原紅燈按1Hz的頻率閃爍。（4）支干道通行時間及黃燈亮的時間均可在099秒任意設置。（二）設計方案方案一 ：利用89C51單片機P0口驅動12個紅綠黃燈（東西和南北總需要六個I/O口），P1口驅動數碼管的段碼，P3口用于進行數碼管的位選 。方案二 ：利用89C51單片機P0口驅動12個紅綠黃燈（東西和南北總需要六個I/O口），P1口作為數據練到8255的D0-D7，通過P27口進行8255的片選

6、CS，8255的PB口驅動數碼管的段碼，PA口用于進行數碼管的位選 （鍵盤的列控制），PC口用于鍵盤的行控制。方案三 ：利用89C51單片機P0口驅動8個紅綠黃燈，P1口作為數據練到8255的D0-D7，通過P27口進行8255的片選CS，8255的PB口驅動數碼管的段碼，PA口用于進行數碼管的位選 （鍵盤的列控制），PC口用于鍵盤的行控制。PA的高四位作為最后4個紅綠黃燈。二模塊設計（一）設計要求1基本要求：1）、根據實驗容，設計硬件電路原理圖，并給出詳細接線圖（包括8051芯片、晶振電路、復位電路，電源、0809、0832、8255、LED等）。2）、畫出程序流程圖3）、給出源程序清單（匯

7、編語言或C語言源程序）4）、調試，調試結束后要請老師進行檢查。5）、利用PROTEL軟件繪制出上述電路原理圖（即.SCH文件）6）、利用PROTEL軟件設計出印刷電路板圖（即.PCB文件）。7）、制作出印刷電路板（即PCB板）。（選作） （1）若做出了印刷電路板，調試自己的板子。（2）若未做出了印刷電路板，可利用接口實驗箱或機器人組件進行調試。8）、實驗課后，要認真寫好實驗報告。2電路方案：1,確定單片機型號寄存2B寄存器Acc寄存1ALUPSWSPRAMEPROM/ROMRAM地址寄存器定時及控制振蕩器P1鎖存器P1驅動器P3鎖存器P3驅動器P0驅動器P2驅動器P0鎖存器P2鎖存器地址寄存器

8、緩沖器PC增1PCDPTR計數/定時1串行通信中斷管理計數/定時2PSENALEEARESETX1X2電源VccGND3. MCS-51系列單片機的內部資源2晶振電路 3 復位電路 4 單片機與8255連接以及數碼管，LED燈的電路發(fā)光二極管電路：根據發(fā)光二極管的特性，將二極管的正極與電源相接（+5V），其中與一個500歐姆的電阻串聯。而發(fā)光二極管的負極與單片機的P1的八個端口相接，這樣只要P1口的某個端口出現低電平，即二極管導通發(fā)光。復位電路：本電路采用的是按鍵電平復位，按復位鍵后復位端通過電阻與VCC電源接通，此時復位端由低電平變?yōu)榱烁唠娖?，從而達到復位的效果。復位電路關系到一個系統(tǒng)能否可

9、靠地工作，一般由電阻、電容和門電路組成。晶振電路：80C51系列單片機部有一個高增益反相放大器，用于構成振蕩器，但要形成時鐘，外部需附加電路，引腳XTAL1是為反相放大器和時鐘發(fā)生電路的輸入端，XATL2為反相放大器的輸入端。本電路是由一個12M晶振和兩個22pF的無極性電容組成。數碼管驅動顯示電路：由于數碼管是四位一體的，所以必須采用動態(tài)掃描方式，其基本原理是利用人眼的“視覺暫留”效應。接口電路把所有顯示器的8個筆端ab分別并聯在一起，本電路時接8255的PB口。每一個顯示器的公共端各自獨立地受I/O線控制，本電路采用的PB.0、PB.1、PB.2、PB.3。CPU向8255送入數據，825

10、5PB輸出口送出字型碼時，所有的顯示器都能接收到，再利用循環(huán)掃描的方式分時選通個顯示器的公共極，是各個顯示器輪流導通。當掃描的速度達到一定程度時，人眼就分辨不出來了，認為各個顯示器同時發(fā)光了。3最終原理4系統(tǒng)設計結構圖 運行顯示子程序加中斷程序調用緊急狀態(tài)子程序判斷當前狀態(tài)初始化開始 程序流程圖三程序設計(中斷程序) （1）初始化定時器計數器的初始化編程包括以下幾個部分。根據要求給定時器計數器方式寄存器（TMOD）送一個方式控制字，以設定定時器計數器的工作方式。根據需要給TH和TL寄存器送初值，以確定需要的定時時間或計數的初值。根據需要給中斷允許寄存器（IE）送中斷控制字，以開放相應的中斷和設

11、定中斷優(yōu)先級。給TCON寄存器送命令字以啟動或禁止定時計數器的運行。（2）定時器計數器初值的計算。計數器初值：設計算器的模值位M，所需的計數值為C，計數初值設定為TC，則TC=M-C (M等于2的13次方，16次方，8次方)。定時器初值：設定時器的模值為M，需要的定時時間為T，定時器的初值設定為TC，則TC=M-T/t（M等于2的13次方，16次方，8次方）。為了使定時器時間準確，避免因為定時器重裝而引起的累計誤差，應將定時器設置為初值自動裝置的16位定時器/計數器，即定時器工作在工作方式2.在12MHz晶振條件下，16位定時器的最長定時時間是56ms，為了方便計算取定時時間為50ms，所以，

12、定時1s需要定時器中斷20次。四 實訓匯總（一）總結在這一次實習中，很是受益。在上學期的基礎上，完成了單片機部分，為我們整體設計奠定了基礎。這次我們在實踐中，不斷地學習，通過動手連接電路，熟悉單片機板，是我更加認識了解單片機；一步一步的調試，是我懂得如何編寫一個簡單的程序。又在一次次的小實驗中，把所學到的知識都運用到實際中。分析電路的原理，掌握電路之間的關系。讓我更加認識到，知識的重要性。而最后實習報告的整理，讓我重新溫習了一下，實習的整個過程，盡管很快，但是每個細節(jié)都記憶深刻。使我也更加深刻的理解了整個系統(tǒng)的電路設計，和布局。通過這次課程設計我發(fā)現，盡管理論很簡單，但是真正的完成成品還是需要

13、一定的功力，其中需要很多細節(jié)的注重，理論知識還是考實驗驗證的，并且通過自己的手來解決問題比用腦子解決問題更加深刻。我覺得學習就應該采取理論與實踐結合的方式，理論的問題，也就是實踐性的課題。這種做法既有助于完成理論知識的鞏固，又有助于帶動實踐，解決實際問題，加強我們的動手能力和解決問題的分析能力。（二）體會實習結束了，這次的實習給我感觸很多，也收獲了很多。在上學期的基礎上，這次我們要完成單片機設計的最小系統(tǒng)實訓。首先是對單片機的了解，聽上去和微機聯系緊密，很容易讓我進入了實習的狀態(tài)，開始熟悉單片機的電路，可能第一次自己真正的用單片機，之前都是和同學一切看程序，并不是自己真正的分配管腳。這次機會，

14、讓我也從每一步開始體會單片機。開始時遇到些問題，但通過老師講解，我理解了點，設計好了電路。調試單片機時，覺得很容易，因為主要是老師給我們一些例程，理解了，硬件電路連接好了就可以正確的現實，就不會有錯誤讓我去排除和發(fā)現。然后開始設計整個系統(tǒng)，為了能夠多學點東西，我選擇第二個題目，計劃先完成第二個題目，然后再把第三個題目做了，因為這兩個題目就差一個鍵盤的輸入，于是定下題目開始設計。開始還是挺順利的，由于硬件電路用的很熟練，所以硬件電路很快就完成了也通過老師的認可，接著就是編寫程序，先畫了程序設計圖，慢慢一步一步的調試，第一次設計沒有想太多，把一個大程序都寫好了，開始調試，發(fā)現沒有顯示，找了一下硬件

15、沒有問題，編譯也沒有問題，斷定是邏輯錯誤，才想到要一步一步的調試，于是開始一點點的調試，先完成顯示程序，接著中斷程序，最后把大程序放一起，調試中出現了很多小的問題，通過老師和同學自己的一些努力終于把這個小系統(tǒng)搞定。覺得這次實習可能收獲不了太多，由于每個人的電路不一樣，所有部分程序需要自己寫，還真的收獲頗多。我自認為自己是個不容易滿足的人，想在實習中真正的學到東西，但是沒有老師的幫忙實在是太困難了。轉眼實習就真的結束了。我也只學會了皮毛，沒有嘗試完全的編寫一個更加完整的大程序，鍵盤理想中很簡單的但是沒有弄好，我覺得心里有些遺憾。但是時間有限，希望以后有機會自己多多學習。實驗中還體會到畫圖的樂趣，

16、之前上電子設計學習過畫圖軟件，所以用起來還算得心應手，很快完成了那個圖，很有成就感，但是我還是會更加努力的學習畫圖軟件，學習它更多的功能，盡量熟練掌握這個畫圖技能。而這次實習雖然結束了，但是我們的學習任然要繼續(xù)。我會繼續(xù)努力完善自己，總結經驗，絕不辜負老師和家人的期待（三）實驗建議 可以獨立完成設計題目，組與組之間的互相競爭增進學習興趣，同學之間互相學習，互相幫助，更加增進友誼和獨立完成項目的整體思路和意識。參考文獻【1】單片機的C語言應用程序設計 馬忠梅 籍順心 航空航天大學2007【2】51單片機應用開發(fā)案例精選 王為青 邱文勛 人民郵電 2007【3】51系列單片機設計實例 樓然苗 廣飛

17、 航空航天大學 2003【4】單片機原理與接口技術 胡漢才 清華大學 2006【5】單片機原理與應用 丁元杰 機械工業(yè) 2007 致 2012年 04月 05 日附件一程序清單 #include Absacc.h#include reg51.h#defineuint unsigned int #defineuchar unsigned char#define C8255_A XBYTE0x7F00#define C8255_B XBYTE0x7F01#define C8255_C XBYTE0x7F02#define C8255_CON XBYTE0x7F03uint shu;uchar xi

18、anshi,xianshi2;uchar aa,bb,cc,dd;unsigned char table = 0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71;/延時void Delay(unsigned int time)unsigned int i;for(i=0; itime; i+);/顯示函數void display(uchar a,uchar b,uchar c,uchar d) C8255_A=0xfd;C8255_B=tablea; /北十

19、位 Delay(2); C8255_A =0xfe;C8255_B=tableb; /北個位 Delay(2); C8255_A =0xf7;C8255_B=tablec; /西十位 Delay(2); C8255_A =0xfb; C8255_B=tabled; /西個位 Delay(2);/秒脈沖 void int0_isr() interrupt 1/TR0中斷 TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;shu+;if(shu%20=0) xianshi-;xianshi2-; if(shu=1100)P1=0x22;/南北黃亮，東西依然紅燈

20、 xianshi2=5;if(shu=1200)P1=0x0C;/南北亮紅燈，東西綠燈xianshi=60;xianshi2=55;if(shu=2300)P1=0x14;/東西亮黃燈，南北紅燈 xianshi=5;if(shu=2400)/再過3s返回 shu=0;xianshi=60;xianshi2=55;P1=0x21;/點亮南北綠燈，東西紅燈void main()C8255_CON=0x81;/8255初始化 shu=0;xianshi=60;xianshi2=55;C8255_A=0x00;P1=0;TMOD=0x11; /用定時器0方式1TL0=15536/256;TH0=15536%256;EA=1; /打開中斷ET0=1;/打開定時器0中?/*EX0=1;/外部中斷0 TR0=1;/啟動定時器0P1=0xff;P1=0x21;/點亮南北綠燈，東西紅燈 while(1)aa=xianshi/10; bb=xianshi%10; cc=xianshi2/10; dd=xianshi2%10;display(aa,bb,cc,dd); 14 / 14