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1、真誠為您提供優(yōu)質(zhì)參考資料，若有不當之處，請指正。 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(chǎn)品化等優(yōu)勢,在社會各領域中得到廣泛的應用。根據(jù)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(chǎn)品的經(jīng)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(shù)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

2、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大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)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(chǎn)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(shù)碼管顯示十字路口兩個方向的剩余時間。系統(tǒng)的工作應符合一般交通燈控制的要求。 關鍵字：單片機，KEIL，交通燈

3、 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 6 1基本要求 6 2電路方案： 6 3電路設計方案 8 4最終原理圖 9 5元件清單 10 三．電子系統(tǒng)聯(lián)調(diào)步驟和方法 11 （一）單片機調(diào)試 11 1）測試地址線，片選線和數(shù)據(jù)線 11 1 程序清單 11 2 調(diào)試結果 12 （二）通過單片機測試其他模塊 13 1）D/A 13 1程序清單 13 2 調(diào)試結果 14 2）A/D 14 1程序清單 14 2調(diào)試結

4、果 15 3）數(shù)碼管顯示 15 1程序清單 15 2調(diào)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(shù)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 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

5、，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 1 001 100 001 100 2 001 010 001 010 3 100 001 100 001 4 010 001 010 001 2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

6、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0～99秒內(nèi)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(shù)碼管的段碼，P3口用于進行數(shù)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

7、/O口），P1口作為數(shù)據(jù)練到8255的D0-D7，通過P2^7口進行8255的片選CS，8255的PB口驅動數(shù)碼管的段碼，PA口用于進行數(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P0口驅動8個紅綠黃燈，P1口作為數(shù)據(jù)練到8255的D0-D7，通過P2^7口進行8255的片選CS，8255的PB口驅動數(shù)碼管的段碼，PA口用于進行數(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．模塊設計 （一）設計要求 1基本要求： 1）、根據(jù)實驗內(nèi)容，設計硬件

8、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（匯編語言或C語言源程序） 4）、調(diào)試，調(diào)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(diào)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(diào)試。 8）、實驗課后，要認真寫好實驗報告。 2電路方案： 1

9、,確定單片機型號 寄存2 B寄存器 Acc 寄存1 ALU PSW SP RAM EPROM/ROM RAM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 緩沖器 PC增1 PC DPTR 計數(shù)/定時1 串行通信 中斷管理 計數(shù)/定時2 PSEN ALE EA RESET P1.0~P1.7 P3.0~P3.7 P0.0~P0.7 P2.0~P2.7 X1 X2 電源 Vcc GND 3. MCS-51系列單片

10、機的內(nèi)部資源 2晶振電路 3 復位電路 4 單片機與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(xiàn)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)榱烁唠娖剑瑥亩_到復位的效果。復位電路關系到一個系統(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系列單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器

11、，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(shù)碼管驅動顯示電路：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。接口電路把所有顯示器的8個筆端a—b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COM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(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

12、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(diào)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(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／計數(shù)器方式寄存器（TMOD）送一個方式控制字，以設定定時器／

13、計數(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，以開放相應的中斷和設定中斷優(yōu)先級。 給TCON寄存器送命令字以啟動或禁止定時／計數(shù)器的運行。 （2）定時器／計數(shù)器初值的計算。 計數(shù)器初值： 設計算器的模值位M，所需的計數(shù)值為C，計數(shù)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

14、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(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，為了方便計算取定時時間為50ms，所以，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(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

15、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(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

16、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(lián)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，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(diào)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(xiàn)實，就不會有錯誤讓我去排除和發(fā)現(xiàn)。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

17、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(diào)試，第一次設計沒有想太多，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，于是開始一點點的調(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

18、，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，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(jīng)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，

19、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 北京航空航天大學出版社2007 【2】51單片機應用開發(fā)案例精選 王為青 邱文勛 人民郵電出版社 2007 【3】51系列單片機設計實例 樓然苗 李廣飛 北京航空航天大學出版社 2003 【4】單片機原理與接口技術 胡漢才 清華大學出版社 2006 【5】單片機原理與應用 丁元杰 機械工業(yè)出版社

20、 2007 致 謝 2012年 04月 05 日 附件一程序清單 #include "Absacc.h" #include "reg51.h" #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define C8255_A XBYTE[0x7F00] #define C8255_B XBYTE[0x7F01] #define C8255_C XBYTE[0x7F02] #define C8255_CON

21、 XBYTE[0x7F03] uint 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++); }

22、 //顯示函數(shù) void display(uchar a,uchar b,uchar c,uchar d) { C8255_A=0xfd; C8255_B=table[a]; //北十位 Delay(2); C8255_A =0xfe; C8255_B=table[b]; //北個位 Delay(2); C8255_A =0xf7; C8255_B=table[c]; //西十位 Delay(2); C8255_A =0xfb; C8255_B=table[d]; //西個位

23、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

24、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=

25、0; xianshi=60; xianshi2=55; C8255_A=0x00; P1=0; TMOD=0x11; //用定時器0方式1 TL0=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0 P1=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