51单片机红绿灯课程设计报告书
- 格式：pdf
- 大小：156.48 KB
- 文档页数：6
51单⽚机红绿灯课程设计报告书
1 电源提供⽅案
为使模块稳定⼯作，须有可靠电源。因此考虑了两种电源⽅案：⽅案⼀：采⽤独⽴的稳压电源。此⽅案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选⽤；缺点是各模块都采⽤独⽴电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。
⽅案⼆：采⽤单⽚机控制模块提供电源。改⽅案的优点是系统简明扼要，节约成本；缺点是输出功率不⾼。综上所述，选择⽅案⼆。2 显⽰界⾯⽅案
该系统要求完成倒计时功能。基于上述原因，我考虑了⼆种⽅案：
⽅案⼀：采⽤数码管显⽰。这种⽅案只显⽰有限的符号和数码字符，简单，⽅便。⽅案⼆：采⽤点阵式LED 显⽰。这种⽅案虽然功能强⼤，并可⽅便的显⽰各种英⽂字符，汉字，图形等，但实现复杂，成本较⾼。
综上所述，选择⽅案⼀。3 输⼊⽅案：
设计要求系统能调节灯亮时间，并可处理紧急情况，我研究了两种⽅案：⽅案⼀：采⽤8155扩展I/O ⼝及键盘，显⽰等。
该⽅案的优点是：使⽤灵活可编程，并且有RAM,及计数器。若⽤该⽅案，可提供较多I/O ⼝,但操作起来稍显复杂。
⽅案⼆：直接在I/O⼝线上接上按键开关。
由于该系统对于交通灯及数码管的控制，只⽤单⽚机本⾝的I/O ⼝就可实现，且本⾝的计数器及RAM已经够⽤。
综上所述，选择⽅案⼆。3.1单⽚机交通控制系统的通⾏⽅案设计
设在⼗字路⼝，分为东西向和南北向，在任⼀时刻只有⼀个⽅向通⾏，另⼀⽅向禁⾏，持续⼀定时间，经过短暂的过渡时间，将通⾏禁⾏⽅向对换。其具体状态如下图所⽰。说明：⿊⾊表⽰亮，⽩⾊表⽰灭。交通状态从状态1开始变换，直⾄状态6然后循环⾄状态1，周⽽复始，即如图2.1所⽰：
图1 交通状态
本系统采⽤MSC-51系列单⽚机AT89C51作为中⼼器件来设计交通灯控制器。实现以下功能：
初始东西绿灯亮，南北红灯亮，东西路⼝车通⾏，时隔24s，黄灯闪烁6次。之后，南北绿灯亮，东西红灯亮，⽅向开始通车，时隔24s，南北黄灯闪烁6次，然后⼜切换成东西⽅向通车，如此重复。
当发⽣交通意外(中断产⽣)时，全部亮红灯，进⾏交通事故的处理。当事故处理完毕（再次按中断键），重新按上述⽅式⼯作。
当南北路⼝的流量⼤时，可以增加南北路⼝亮绿灯的时间，当东西路⼝的流量⼤时，可以增加东西路⼝亮绿灯的时间，结束后调回正常状态。下⾯我们可以⽤图表表⽰灯状态和⾏⽌状态的关系如下
东西南北四个路⼝均有红绿黄3灯和数码显⽰管2个，在任⼀个路⼝，遇红灯禁⽌通⾏，转绿灯允许通⾏，之后黄灯亮警告⾏⽌状态将变换。状态及红绿灯状态如表1所⽰。说明：0表⽰灭，1表⽰亮。3.3单⽚机智能交通灯控制系统的基本构成及原理
单⽚机设计智能交通灯控制系统，可⽤单⽚机直接控制交通信号灯的状态变化，实现倒计时、紧急情况处理与时间调整等功能。
据此，本设计系统以单⽚机为控制核⼼，连接成最⼩系统，由按键设置模块产⽣输⼊，信号灯状态模块、LED倒计时模块接受输出。系统的总体框图如上所⽰。
单⽚机上电后，系统进⼊正常⼯作状态，执⾏交通灯状态显⽰控制，同时将时间数据倒计时输⼊到LED数码管上实时显⽰。在此过程中随时通过键盘调⽤急停按键和时间调节中断。
交通灯系统硬件设计
此设计采⽤的是AT89C51单⽚机为部控制芯⽚，外部接有按键中断电路以及复位电路以外，还有4个两位数码管，⽤以倒计时和4个路⼝的灯，共12个LED灯。
信息职业技术学院毕业设计说明书(论⽂)
第
页 5
第⼆章交通灯系统硬件设计
此设计采⽤的是AT89C51单⽚机为部控制芯⽚，外部接有按键中断电路以及复位电路以外，还有4个两位数码管，⽤以倒计时和4个路⼝
的灯，共12个LED灯。2.1 系统框架图
电路板⼀块，AT89S51单⽚机⼀⽚，⼋段LED数码管四个。发光⼆极管12个（4个绿的，4个红，4个黄的），8个电阻，2个电容，1个晶振，1个电解电容，1个按键开关。（系统结构框图：图2.1）
2.3.1 MSC-51芯⽚简介
MCS-51单⽚机部结构
8051是MCS-51系列单⽚机的典型产品，我们以这⼀代表性的机型进⾏系统的讲解。
8051单⽚机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并⾏接⼝、串⾏接⼝和中断系统等⼏⼤单元及数据总线、地址总线和控制总线等三⼤总线，现在我们分别加以说明：·中央处理器：
中央处理器(CPU)是整个单⽚机的核⼼部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位⼆进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的⼯作，完成运算和控制输⼊输出功能等操作。·数据存储器(RAM)
8051部有128个8位⽤户数据存储单元和128个专⽤寄存器单元，它们是统⼀编址的，专⽤寄存器只能⽤于存放控制指令数据，⽤户只能访问，⽽不能⽤于存放⽤户数据，所以，⽤户能使⽤的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或⽤户定义的字型表。
2.3.2 LED显⽰数码管
⼋段LED显⽰器由⼋个发光⼆极管组成。其中7个长条形的发光管排列成“⽇”字形，另⼀个圆点形的放光管在显⽰器的右下⾓作为显⽰⼩数点⽤，它能显⽰各种数字及部分英⽂字母。LED显⽰器有两种不同的形式：⼀种是8个发光⼆极管的阳极都连在⼀起的，称为共阳极LED显⽰器如图2-2所⽰；另⼀种是8个发光⼆极管的阴极都连在⼀起的，称为共阴极LED显⽰器3.3 晶体振荡器
⽯英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整，作⽤是为系统提供基本的时钟信号。我们在晶体某⼀⽅向加⼀电场，
从⽽在与此垂直的⽅向产⽣机械振动，有了机械振动，就会在相应的垂直⾯上产⽣电场，从⽽使机械振动和电场互为因果，这种循环过程⼀直持续到晶体的机械强度限制时，才达到最后稳定，这种压电谐振的频率即为晶体振荡器的固有频率。
附录原程序代码#include
#define uint unsigned int//宏定义
#define uchar unsigned char//宏定义
uchar aa,cc,NBshi,NBge,DXshi,DXge,NBtemp,DXtemp;//定义变量
sbit NBR=P3^0;//南北红灯
sbit NBY=P3^1;//南北黄灯
sbit NBG=P3^4;//南北绿灯
sbit DXY=P3^5;//东西黄灯
sbit DXG=P3^6;//东西绿灯
sbit DXR=P3^7;//东西红灯
uchar code table[]={
0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f}; //数字的代码从0-9
//数字的代码从0-9
void init();//初始化⼦程序的申明
void displayNB(uchar NBshi,uchar NBge);//显⽰⼦程序的申明void delay(uint z);//延时⼦程序的申明
void fenjieNB();//南北数码管显⽰数字的分解函数void fenjieDX();//东西数码管显⽰数字的分解函数
void main()
void init();//初始化⼦程序的申明
void displayNB(uchar NBshi,uchar NBge);//显⽰⼦程序的申明
void delay(uint z);//延时⼦程序的申明
void fenjieNB();//南北数码管显⽰数字的分解函数
void fenjieDX();//东西数码管显⽰数字的分解函数
void main()
{
init();//初始化⼦程序while(1) {
if(cc==82)//循环⼀次结束{ cc=0;//从新进⾏下⼀次循环
}
}
void delay(uint z)//带参数的延时函数
void delay(uint z)//带参数的延时函数
{ uchar x,y;//定义两个变量for(x=z;x>0;x--)//循环延时
for(y=110;y>0;y--);//循环延时}
void init()//初始化⼦程序{ EA=1;//开总中断
ET0=1;//允许定时器0中断EX0=1;//允许外部中断0中断TR0=1;//启动定时器0
TMOD=0x01;//设置定时器0⼯作⽅式1
TH0=(65536-50000)/256;//给定时器的⾼8为赋初值
TL0=(65536-50000)%256;//给定时器的低8为赋初值
}
void fenjieNB()//南北数码管显⽰数字的分解函数
{ NBshi=NBtemp/10;//将要显⽰的时间的⼗位赋给变量
NBge=NBtemp%10;//将要显⽰的时间的个位赋给变量
NBtemp--;
}
void fenjieDX()//东西数码管显⽰数字的分解函数
{ DXshi=DXtemp/10; DXge=DXtemp%10; DXtemp--;
}
void displayNB(uchar NBshi,uchar NBge)//带参数的数码管显⽰函数
{
//显⽰南北⼗位P2=0xfe;
P0=table[NBshi];
delay(5);
//显⽰南北个位
P2=0xfd;
P0=table[NBge];
delay(15);
}
void displayDX(uchar DXshi,uchar DXge) {
//东西⼗位
P2=0xfb;
P1=table[DXshi];
delay(5);
//东西个位
P2=0xf7;
P1=table[DXge];
delay(5);
}void timer0() interrupt 1//定时器0的中断函数
{
TH0=(65536-50000)/256;//重装计数初值
TL0=(65536-50000)%256;//重装计数初值
aa++;
if(aa==20)//判断定时1分钟是否到
{
aa=0;//计数次数清0
if(cc==0)//南北亮红灯40秒，东西亮黄灯5秒
{
DXY=0;//东西的黄灯亮
DXG=1;//东西的绿灯不亮
DXR=1;//东西的红灯不亮
NBY=1;//南北的黄灯不亮
NBG=1;//南北的绿灯不亮
NBR=0;//南北的红灯亮
DXtemp=5;//东西的黄灯亮5秒
NBtemp=40;//南北的红灯亮40秒
}
else if(cc==6)//南北继续亮红灯40秒，东西亮绿灯34秒
{
DXG=0;//东西的绿灯亮
DXR=1;//东西的红灯不亮
NBY=1;//南北的黄灯不亮
NBG=1;//南北的绿灯不亮
NBR=0;//南北的红灯亮
DXtemp=34;//东西的绿灯亮34秒
}
else if(cc==41)//南北亮黄灯5秒，东西亮红灯40秒
{
DXY=1;//东西的黄灯不亮
DXG=1;//东西的绿灯不亮
DXR=0;//东西的红灯亮
NBY=0;//南北的黄灯亮
NBG=1;//南北的绿灯不亮
