单片机课程设计报告[]

微机原理与接口技术

综合实践说明书

课程名称：微机原理与接口技术课程设计

设计题目：交通信号灯控制系统

设计时间：2013年7月1日至2013年7月11日

摘要：近年来随着科技的迅猛发展，单片机的种类不断的增多，功能日趋强大，相应的，对他的应用也在正在不断地深入，深入到了我们日常生活的点点滴滴，比如说我们的电子表、热水器、空调等家电，都有单片机控制系统的影子。另外，在对信号的实时检测和机构的各种自动控制系统中，单片机也常被作为一个核心部件来使用。

交通信号灯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

中应用了8155接口芯片、74LS14芯片以及8*8点阵，比较完整的对实际的系统进行了模仿，系统除了包括常规交通灯的控制疏导功能外，还具有紧急情况亮红灯、LED倒计时显示、某一向道路绿灯常绿，复位等功能。本文比较详细的介绍了该系统的基本原理及接口电路，以及在电路中用到的一些硬件设备。

关键词：交通信号灯、单片机、接口电路

目录

1任务要求 (2)

1.1应用系统实现功能： (2)

1.2关键技术难点： (2)

1.3工具： (3)

2工作计划安排： (3)

3系统设计 (3)

3.1硬件设计： (3)

3.1.1系统总框图： (4)

3.1.2 LED接口电路 (4)

3.1.3按键电路： (5)

3.1.4单片机系统： (6)

3.1.5交通灯演示模块： (6)

3.1.6其它硬件元件 (7)

3.1.7硬件电路原理图 (8)

3.2软件设计 (9)

3.2.1交通灯的三种状态 (9)

3.2.2程序流程图 (9)

3.2.3源程序清单 (13)

4设计分工： (19)

5参考文献 (20)

1任务要求

1.1应用系统实现功能：

1、十字路口常规自动控制，南北方向与东西方向红、黄、绿灯的自动切换，点阵LED

2、按键实现人工控制，如实现双向红灯，某一向常绿，或人工调节自动控制中的红\绿灯时间。

1.2关键技术难点：

扩展8*8点阵LED显示器一块，设计按键4个，两组（红、黄、绿）模拟交通灯的发光二极管。

1.3工具：

1、电烙铁

2、电烙铁架

3、镊子

4、小螺丝刀

5、偏口钳

6、焊锡

7、电路板

2工作计划安排：

3系统设计

3.1硬件设计：

系统的核心部分为89C51和8155芯片，一方面通过接口电路89C51控制交通灯的正常显示，另一方面通过8155芯片控制LED倒计时，同时通过K1，K2，K3，K4按键的中断响应再控制交通灯演示模块，按键中断也由89C51控制。

3.1.1系统总框图：

3.1.2 LED接口电路

连接方式：LED点阵由8155芯片控制，8155的A口和B口均选用输出方式，该LED 为8*8共阳数码显示点阵管，其连接方式如图1：

图1 LED点阵图

要使点阵上Aa二极管点亮，则A为高电平，a为低电平。其余依此类推。因第一排至第八排发光二极管的阳极是连接在一起的，因此，该点阵为共阳点阵。当然我们也可以理解成共阴连接方式。

显示方式：扫描字由PA口控制，数据由PB口控制。根据8155与89C51的连接方式可以确定8155的命令状态口以及A、B口的地址。

连接电路如图2：

图2 8155与LED连接电路图

3.1.3按键电路：

按键电路原理图如图3：

图3 按键电路原理图

它由按键K1，K2，K3，K4 组成，如图3，若闭合按键，由于按键系统接地，给0电平，通过反向器后变为高电平1送给系统响应。各个口的响应由89C51的P3口来进行控制。

3.1.4单片机系统：

由89C51和8155两块芯片组成，系统的主控制器，用以控制其他模块协调工作。89C51与交通灯演示模块的接口电路图如图4：

图4 89C51与交通灯演示模块的接口电路图

3.1.5交通灯演示模块：

该模块由12个发光二极管构成，由 P1口控制，每位控制相对方向相同颜色的两个灯

的亮暗，P1.0控制灯1、2，P1.1控制灯3、4，P1.2控制灯5、6……以次类推。由图示看出当P1都给高电平1时，经过反向器变为低电平0，二极管通，灯亮。

连接图如图5所示：

图5交通灯演示模块连接图

3.1.6其它硬件元件

74LS14：六反相器，主要作用就是反向，它的逻辑图如图6所示：

引出端符号：

1A－6A 输入端

1Y－6Y 输出端

图6 74LS14逻辑图

三极管：依照极性可分成NPN 、PNP 两种类，本实验使用的是PNP型三极管

3.1.7硬件电路原理图

3.2软件设计

3.2.1交通灯的三种状态

（1）正常状态下红绿灯的定时切换。

切换时间在本组设计为8s初始化后，两个方向通行时间相等。各灯运行及倒计时情况良好。倒计时显示的字为“15 14 13 12…… 05 04 03 02 01 00”，在倒计时为“03 02 01”时绿灯变黄灯，黄灯闪烁6次。

（2）按一下K1键，南北向绿灯常亮，无倒数计时，LED显示器显示南北方向的箭头。再按一下k1键，东西向绿灯常亮，无倒数计时，LED显示器显示东西方向的箭头。两者交替进行。（k1按键的指令是通过判断p2.1口的高低电平来执行的，期间检测k1与k4按键）

（3）按K2键，切换倒计时的显示动画方式。（k2按键的功能带有延续性，即k3，k4口复位后k2口功能不初始化。）

（4）按键K3后，出现黄灯闪烁三次，然后出现灯全红状态，LED显示字“X”。当再按一下该键，黄灯闪烁，LED回到进入黄灯前的状态，继续完成按键K3前的程序。

（5）按复位键K4，灯会恢复到初始状态重新循环。（通道由F0标志位决定）

示意图如图7所示：

图7 交通灯示意图

3.2.2程序流程图

程序总共有三大部分，分别是主程序（按键服务程序）、按键中断子程序、显示子程序。通过原理图可以看出，判断是否有按键是通过判断89C51的P3口的各个位的电平信号。