word摘要：單片機(jī)自問世以來,因其小巧靈活、成本低、控制能力強(qiáng)、易于產(chǎn)品化等優(yōu)勢,在社會各領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)89C51單片機(jī)的特點(diǎn)及交通燈在實(shí)際控制中的特點(diǎn)，本文提出一種利用單片機(jī)自動控制交通燈及時間倒計(jì)時顯示的方法，將整個系統(tǒng)縮小在一塊小小的單片機(jī)上，大大提高了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性和輕便性。設(shè)計(jì)過程包括硬件電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)兩大步驟。硬件電路其結(jié)構(gòu)比較簡單，主要包括核心器件單片機(jī)、12只二極管組成的模擬交通燈、復(fù)位電路、振蕩電路、顯示數(shù)碼管模塊。單片機(jī)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(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil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(qiáng)大的仿真調(diào)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(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，必需同時考慮燈控制、時間顯示、緊急開關(guān)等問題，并且具有一定的C語言基礎(chǔ)和一定的思維能力及邏輯能力。利用單片機(jī)的定時器產(chǎn)生秒信號，控制十字路口的紅、綠、黃燈交替點(diǎn)亮和熄滅，并且用4只LED數(shù)碼管顯示十字路口兩個方向的剩余時間。系統(tǒng)的工作應(yīng)符合一般交通燈控制的要求。關(guān)鍵字：單片機(jī)，KEIL，交通燈目錄一整體設(shè)計(jì)思路：5二模塊設(shè)計(jì)-單片機(jī)的控制模塊與制作6（一）設(shè)計(jì)要求61基本要求62電路方案：63電路設(shè)計(jì)方案84最終原理圖95元件清單10三電子系統(tǒng)聯(lián)調(diào)步驟和方法11（一）單片機(jī)調(diào)試111）測試地址線，片選線和數(shù)據(jù)線111 程序清單112 調(diào)試結(jié)果12（二）通過單片機(jī)測試其他模塊131）D/A131程序清單132 調(diào)試結(jié)果142）A/D141程序清單142調(diào)試結(jié)果153）數(shù)碼管顯示151程序清單152調(diào)試結(jié)果16四電子系統(tǒng)故障檢測與排除17（一）單片機(jī)模塊17（二）各模塊故障檢測和排除20五實(shí)驗(yàn)設(shè)備22（一）實(shí)驗(yàn)設(shè)備22（二）硬件驗(yàn)收數(shù)模板（示波器圖）22六實(shí)驗(yàn)匯總23（一）實(shí)驗(yàn)總結(jié)23（二）實(shí)驗(yàn)體會23（三）實(shí)驗(yàn)建議24一整體設(shè)計(jì)思路：（一） 設(shè)計(jì)要求 1基本要求：南北東西利用單片機(jī)完成交通信號燈控制器的設(shè)計(jì)，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(shè)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(shè)東西向?yàn)橹鞲傻溃媳睘橹Ц傻?。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(biāo) 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(shè)立60秒、40秒計(jì)時、顯示電路。（3）綠燈亮到紅燈亮的轉(zhuǎn)換過程中，要亮5秒黃燈作為過渡。黃燈亮?xí)r，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(shè)置。（二）設(shè)計(jì)方案方案一 ：利用89C51單片機(jī)P0口驅(qū)動12個紅綠黃燈（東西和南北總需要六個I/O口），P1口驅(qū)動數(shù)碼管的段碼，P3口用于進(jìn)行數(shù)碼管的位選 。方案二 ：利用89C51單片機(jī)P0口驅(qū)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(shù)據(jù)練到8255的D0-D7，通過P27口進(jìn)行8255的片選CS，8255的PB口驅(qū)動數(shù)碼管的段碼，PA口用于進(jìn)行數(shù)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(jī)P0口驅(qū)動8個紅綠黃燈，P1口作為數(shù)據(jù)練到8255的D0-D7，通過P27口進(jìn)行8255的片選CS，8255的PB口驅(qū)動數(shù)碼管的段碼，PA口用于進(jìn)行數(shù)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(shè)計(jì)（一）設(shè)計(jì)要求1基本要求：1）、根據(jù)實(shí)驗(yàn)容，設(shè)計(jì)硬件電路原理圖，并給出詳細(xì)接線圖（包括8051芯片、晶振電路、復(fù)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（匯編語言或C語言源程序）4）、調(diào)試，調(diào)試結(jié)束后要請老師進(jìn)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(shè)計(jì)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(diào)試自己的板子。（2）若未做出了印刷電路板，可利用接口實(shí)驗(yàn)箱或機(jī)器人組件進(jìn)行調(diào)試。8）、實(shí)驗(yàn)課后，要認(rèn)真寫好實(shí)驗(yàn)報告。2電路方案：1,確定單片機(jī)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(qū)動器P3鎖存器P3驅(qū)動器P0驅(qū)動器P2驅(qū)動器P0鎖存器P2鎖存器地址寄存器緩沖器PC增1PCDPTR計(jì)數(shù)/定時1串行通信中斷管理計(jì)數(shù)/定時2PSENALEEARESETX1X2電源VccGND3. MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部資源2晶振電路 3 復(fù)位電路 4 單片機(jī)與8255連接以及數(shù)碼管，LED燈的電路發(fā)光二極管電路：根據(jù)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(lián)。而發(fā)光二極管的負(fù)極與單片機(jī)的P1的八個端口相接，這樣只要P1口的某個端口出現(xiàn)低電平，即二極管導(dǎo)通發(fā)光。復(fù)位電路：本電路采用的是按鍵電平復(fù)位，按復(fù)位鍵后復(fù)位端通過電阻與VCC電源接通，此時復(fù)位端由低電平變?yōu)榱烁唠娖?，從而達(dá)到復(fù)位的效果。復(fù)位電路關(guān)系到一個系統(tǒng)能否可靠地工作，一般由電阻、電容和門電路組成。晶振電路：80C51系列單片機(jī)部有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)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(shù)碼管驅(qū)動顯示電路：由于數(shù)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(yīng)。接口電路把所有顯示器的8個筆端ab分別并聯(lián)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(dú)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(shù)據(jù)，8255PB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(dǎo)通。當(dāng)掃描的速度達(dá)到一定程度時，人眼就分辨不出來了，認(rèn)為各個顯示器同時發(fā)光了。3最終原理4系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖 運(yùn)行顯示子程序加中斷程序調(diào)用緊急狀態(tài)子程序判斷當(dāng)前狀態(tài)初始化開始 程序流程圖三程序設(shè)計(jì)(中斷程序) （1）初始化定時器計(jì)數(shù)器的初始化編程包括以下幾個部分。根據(jù)要求給定時器計(jì)數(shù)器方式寄存器（TMOD）送一個方式控制字，以設(shè)定定時器計(jì)數(shù)器的工作方式。根據(jù)需要給TH和TL寄存器送初值，以確定需要的定時時間或計(jì)數(shù)的初值。根據(jù)需要給中斷允許寄存器（IE）送中斷控制字，以開放相應(yīng)的中斷和設(shè)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(jì)數(shù)器的運(yùn)行。（2）定時器計(jì)數(shù)器初值的計(jì)算。計(jì)數(shù)器初值：設(shè)計(jì)算器的模值位M，所需的計(jì)數(shù)值為C，計(jì)數(shù)初值設(shè)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(shè)定時器的模值為M，需要的定時時間為T，定時器的初值設(shè)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(zhǔn)確，避免因?yàn)槎〞r器重裝而引起的累計(jì)誤差，應(yīng)將定時器設(shè)置為初值自動裝置的16位定時器/計(jì)數(shù)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(jì)算取定時時間為50ms，所以，定時1s需要定時器中斷20次。四 實(shí)訓(xùn)匯總（一）總結(jié)在這一次實(shí)習(xí)中，很是受益。在上學(xué)期的基礎(chǔ)上，完成了單片機(jī)部分，為我們整體設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。這次我們在實(shí)踐中，不斷地學(xué)習(xí)，通過動手連接電路，熟悉單片機(jī)板，是我更加認(rèn)識了解單片機(jī)；一步一步的調(diào)試，是我懂得如何編寫一個簡單的程序。又在一次次的小實(shí)驗(yàn)中，把所學(xué)到的知識都運(yùn)用到實(shí)際中。分析電路的原理，掌握電路之間的關(guān)系。讓我更加認(rèn)識到，知識的重要性。而最后實(shí)習(xí)報告的整理，讓我重新溫習(xí)了一下，實(shí)習(xí)的整個過程，盡管很快，但是每個細(xì)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(shè)計(jì)，和布局。通過這次課程設(shè)計(jì)我發(fā)現(xiàn)，盡管理論很簡單，但是真正的完成成品還是需要一定的功力，其中需要很多細(xì)節(jié)的注重，理論知識還是考實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(xué)習(xí)就應(yīng)該采取理論與實(shí)踐結(jié)合的方式，理論的問題，也就是實(shí)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(shí)踐，解決實(shí)際問題，加強(qiáng)我們的動手能力和解決問題的分析能力。（二）體會實(shí)習(xí)結(jié)束了，這次的實(shí)習(xí)給我感觸很多，也收獲了很多。在上學(xué)期的基礎(chǔ)上，這次我們要完成單片機(jī)設(shè)計(jì)的最小系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)。首先是對單片機(jī)的了解，聽上去和微機(jī)聯(lián)系緊密，很容易讓我進(jìn)入了實(shí)習(xí)的狀態(tài)，開始熟悉單片機(jī)的電路，可能第一次自己真正的用單片機(jī)，之前都是和同學(xué)一切看程序，并不是自己真正的分配管腳。這次機(jī)會，讓我也從每一步開始體會單片機(jī)。開始時遇到些問題，但通過老師講解，我理解了點(diǎn)，設(shè)計(jì)好了電路。調(diào)試單片機(jī)時，覺得很容易，因?yàn)橹饕抢蠋熃o我們一些例程，理解了，硬件電路連接好了就可以正確的現(xiàn)實(shí)，就不會有錯誤讓我去排除和發(fā)現(xiàn)。然后開始設(shè)計(jì)整個系統(tǒng)，為了能夠多學(xué)點(diǎn)東西，我選擇第二個題目，計(jì)劃先完成第二個題目，然后再把第三個題目做了，因?yàn)檫@兩個題目就差一個鍵盤的輸入，于是定下題目開始設(shè)計(jì)。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(rèn)可，接著就是編寫程序，先畫了程序設(shè)計(jì)圖，慢慢一步一步的調(diào)試，第一次設(shè)計(jì)沒有想太多，把一個大程序都寫好了，開始調(diào)試，發(fā)現(xiàn)沒有顯示，找了一下硬件沒有問題，編譯也沒有問題，斷定是邏輯錯誤，才想到要一步一步的調(diào)試，于是開始一點(diǎn)點(diǎn)的調(diào)試，先完成顯示程序，接著中斷程序，最后把大程序放一起，調(diào)試中出現(xiàn)了很多小的問題，通過老師和同學(xué)自己的一些努力終于把這個小系統(tǒng)搞定。覺得這次實(shí)習(xí)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(rèn)為自己是個不容易滿足的人，想在實(shí)習(xí)中真正的學(xué)到東西，但是沒有老師的幫忙實(shí)在是太困難了。轉(zhuǎn)眼實(shí)習(xí)就真的結(jié)束了。我也只學(xué)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(jī)會自己多多學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)中還體會到畫圖的樂趣，之前上電子設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)過畫圖軟件，所以用起來還算得心應(yīng)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(xué)習(xí)畫圖軟件，學(xué)習(xí)它更多的功能，盡量熟練掌握這個畫圖技能。而這次實(shí)習(xí)雖然結(jié)束了，但是我們的學(xué)習(xí)任然要繼續(xù)。我會繼續(xù)努力完善自己，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，絕不辜負(fù)老師和家人的期待（三）實(shí)驗(yàn)建議 可以獨(dú)立完成設(shè)計(jì)題目，組與組之間的互相競爭增進(jìn)學(xué)習(xí)興趣，同學(xué)之間互相學(xué)習(xí)，互相幫助，更加增進(jìn)友誼和獨(dú)立完成項(xiàng)目的整體思路和意識。參考文獻(xiàn)【1】單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì) 馬忠梅 籍順心 航空航天大學(xué)2007【2】51單片機(jī)應(yīng)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(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例 樓然苗 廣飛 航空航天大學(xué) 2003【4】單片機(jī)原理與接口技術(shù) 胡漢才 清華大學(xué) 2006【5】單片機(jī)原理與應(yīng)用 丁元杰 機(jī)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 xianshi,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; i<time; i+);/顯示函數(shù)void display(uchar a,uchar b,uchar c,uchar d) C8255_A=0xfd;C8255_B=tablea; /北十位 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 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(diǎn)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(diǎn)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