单片机控制的交通灯

题目 交通灯控制系统的设计

一、课程设计的目的与要求

1、课程设计目的：

（1）进一步理解和消化书本知识，运用所学知识和技能进行简单的设计。

（2）通过课程设计提高应用能力，分析问题和解决问题的能力。

（3）培养查阅资料的习惯,训练和提高自学，独立思考的能力。

2、课程设计要求

交通灯控制系统的设计

1) 掌握在单片机系统中扩展简单I/O接口的方法。

2) 掌握数据输出程序的设计方法。

3) 掌握模拟交通灯控制的实现方法。

4) 掌握外部中断技术的基本使用方法。

5) 掌握中断处理程序的编程方法。

从课程设计的目的出发，通过设计工作的各个环节，达到以下要求：

（1）能够正确理解课程设计的题目和意义，全面思考问题。

（2）运用科学合理的方法，认真按时完成。

二、课程设计课题的分析

1、电路的设计

1)原理

要完成本实验，首先必须了解交通灯的亮灭规律。本实验需要用到试验箱上八个发光二极管中的六个，即红、绿、黄各两个。将L1（红）、L2(绿)、L3(黄)作为东西方向的指示灯，将L5(红)、L6(绿)、L7(黄)作为南北方向的指示灯。交通灯的亮灭规律为：初始态是两个路口的红灯全亮，之后，东西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮，东西方向通车，延时一段时间后，东西路口绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，东西路口红灯亮，而同时南北路口的绿灯亮，南北方向开始通车，延时一段时间后，南北路口的绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，再切换到东西路口方向，重复上述过程。

各发光二极管的阳极通过保护电阻接到+5V的电源上，阴极接到输入端上，因此使其点亮使相应使相应输入端为低电平。

当有急救车到达时，两个方向上的红灯亮，以便让急救车通过，假设急救车通过路口的时间为10秒，急救车通过后，交通灯恢复中断前的状态。本程序以单次脉冲为中断申请，表示有急救车通过，单次脉冲输出端P-接CPU板上的INT0。

2)、硬件电路图

图1—1 交通灯控制系统的硬件接线图

74LS273的输出00—07接发光二极管L1—L8，74LS273的片选CS273接片选信号CS2，此时74LS273的片选地址为CFA0—CFA7之间任选。

3）、程序流程图

主程序流程

图1—2 主程序软件流程图

中断程序流程图

三、课程设计的结果

1、程序

NAME JIAOTONGGENG

OUTPORT EQU 0CFB0H ;端口地址

SAVE EQU 55H ;SAVE保存从端口CFA0输出的数据

CSEG AT 0000H

LJMP START

CSEG AT 4003H

LJMP INT

CSEG AT 4100H

START: SETB IT0 ;中断程序初始化

SETB EX0

SETB EA

MOV A,#11H ;置首显示码,两红灯全亮

MOV SAVE,A ;保存

ACALL DISP ;显示输出

ACALL DE3S ;延时3秒

LLL: MOV A,#12H ;东西路口绿灯亮，南北路口红灯亮

MOV SAVE,A

ACALL DISP

ACALL DE10S ;延时10秒

MOV A,#10H ;东西路口绿灯灭

MOV SAVE,A

ACALL DISP

MOV R2,#05H ;东西路口黄灯闪烁5次

TTT: MOV A,#14H

MOV SAVE,A

ACALL DISP

ACALL DE02S ;延时02秒

MOV A,#10H

MOV SAVE,A

ACALL DISP

ACALL DE02S

DJNZ R2,TTT

MOV A,#11H ;红灯全亮

MOV SAVE,A

ACALL DISP

ACALL DE02S ;延时02秒

MOV A,#21H ;东西路口红灯亮，南北路口绿灯亮

MOV SAVE,A

ACALL DISP

ACALL DE10S ;延时10秒

MOV A,#01H ;南北路口绿灯灭

MOV SAVE,A

ACALL DISP

MOV R2,#05H ;南北路口黄灯闪烁5次

KKK: MOV A,#41H

MOV SAVE,A

ACALL DISP

ACALL DE02S ;延时02秒

MOV A,#01H

MOV SAVE,A

ACALL DISP

ACALL DE02S

DJNZ R2,KKK

JMP LLL ;转SSS循环

DE10S: MOV R5,#100 ;延时10秒

JMP DE1

DE3S: MOV R5,#30 ;延时3秒

JMP DE1

DE02S: MOV R5,#02 ;延时02秒

DE1: MOV R6,#200

DE2: MOV R7,#126

DE3: DJNZ R7,DE3

DJNZ R6,DE2

DJNZ R5,DE1

RET

DISP: MOV DPTR,#OUTPORT

CPL A ;取反，点亮发光二极管

MOVX @DPTR,A

RET

；中断处理程序

INT: PUSH ACC ;有关寄存器入栈

PUSH PSW

MOV A,#11H ;两红灯全亮

ACALL DISP

ACALL DELAY

MOV A,SAVE ;将主程序中保存的数据再送给A

ACALL DISP

POP PSW ;有关寄存器出栈

POP ACC

RETI

DELAY:MOV R1,#100

DEL1 :MOV R2,#200

DEL2 :MOV R3,#126

DEL3 :DJNZ R3,DEL3

DJNZ R2,DEL2

DJNZ R1,DEL1

RET

END

2、现象

将程序输入到单片机中，运行程序，可以观察到现象：首先是两个路口的红灯全亮，延时3秒之后，东西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮，东西方向通车，延时10秒后，东西路口绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁5次后，东西路口红灯亮，而同时南北路口的绿灯亮，南北方向开始通车，延时10秒后，南北路口的绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁5次后，再切换到东西路口方向，重复上述过程。

当有中断申请时，两个方向上的红灯亮，经过10秒急救车通过之后，恢复到急救车到来之前的状态继续运行，可有多次的中断申请。

四、课程设计的心得与体会

1通过试验进一步理解和消化了书本知识，分析每个语句的含义,运用所学知识进行简单的程序设计。

了解了在单片机系统中扩展简单I/O接口的方法 外部中断技术的基本使用方法，掌握了中断处理程序的编程方法。

2通过在图书馆查阅各种单片机资料,培养了我自学和独立思考的能力。与同学交流研究,让我懂得了更多以前不明白的知识

3在课程设计过程中,不断调试程序和修改程序,提高了对单片机的应用能力，分析问题和解决问题的能力。

硬件电路设计

此电中路设计采用AT89C51单片机，74LS47（数码管驱动）74LS373（数码管驱动输出锁存），8个数码管显示其延时值，四个红、黄、绿指示灯。硬件设计关键在于，延时显示时，要考虑到当个位数字显示时，要确保十位数字显示输出的不变。因此，可加输出锁存器。在延时最后三秒时，要让黄灯进行闪烁，并同时显示数字（这一步在软件设计上很关键）。

（1）电路连接图：

三、软件程序（C语言）

    以下是整个设计的软件程序，直接可以编译成。Hex代码。通过以上电路，下载到单片机，可直接运行。

//程序名:十字路口交通灯控制

//编写人:黄庭剑

//初写时间:2009年1月2日

//程序功能:南北为车行道,延时60秒;东西方向为人行道,延时20秒,且在最后3秒黄灯显示2秒钟再实现切换

//CPU说明:AT89C51型单片机; 24MHZ晶体振荡器

//完成时间:2009年1月6日

////

#include<stdioh>

#include<reg51h>

#include<intrinsh>

sfr p0   = 0x80;

sfr p1   = 0x90;

sfr p2   = 0xA0;

sfr p3   = 0xb0;      //这部分内容其实在“#include<reg51h>”里已经有，但里面定义的必须区分大小写，在这里，因为我程序采用的是小写，reg51h里对各个端口与寄存器的定义都是大写，所以在编译连接时，会报错，所以，在本设计程序里，我只用到了端口，在这里也就只定义了四个，而没有去改reg51h里面的内容。其实两者是一样的。

sbit  sw      = p0^0;

sbit   OE    =P0^6;

sbit   LE    =P0^7;  //74LS373锁存器控制端定义

char  display[]={ 0x00,0x11,0x22,0x33,0x44,0x55,0x66,0x77,0x88,0x99 }; //p1口的数码管时间显示调用,利用74L74BCD码,8位驱动输出;//函数声明 begin

void  delay1(int count);

void  delay_long(int  number1,int number2);

void    people_car_drive();

//函数声明end

////延时子程序

void  delay1(int  count)

 { int  i;

   for(i=count;i>0;i--)

       { ;} 

 }

void  delay_long(int  number1,int number2)

  {

   int a,b;

 for(a=number1;a>0;a--)

   {

    for(b=number2;b>0;b--)

     { _nop_();     }

   }

  }

////延时子程序

 void   people_car_drive()

 {

   int   p_1=2,i,j=9,p_2=6;    ////行人通行时，延时20秒

          p2=0x09;                     //南北红灯亮

       p3=0x24;                     //东西绿灯亮

  while(p_1-->0)

     { LE=1;

    OE=0;

    if(p_1==0){OE=1;}            //当十位数减到0时,只显示个位数

    p1=display[p_1];

    delay1(1000);

    LE=0;  

    j=9;

     for(i=10;i>0;i--)

   { 

     if(p_1==0&&j==3)break;     //减到3时退出循环,让其黄灯闪烁显示

     p1=display[j--];

     delay_long(16000,2);

  if(sw==1)return;   

   }

     } 

////

     p2=0x12;                  //南北黄灯闪烁三秒,以提醒行人注意

     p3=0x12; 

  p1=display[3]; 

  delay_long(8000,1);

  p2=0x00;     

     p3=0x00;     

  delay_long(14000,1);

  p2=0x12;

  p3=0x12;

  p1=display[2];

  delay_long(8000,1);

  p2=0x00;     

     p3=0x00;

  delay_long(14000,1);

  p2=0x12;

  p3=0x12;

  p1=display[1];

  delay_long(8000,1);

  p2=0x00;     

     p3=0x00;

  delay_long(14000,1);

//以下是车辆通行时延时60秒//

   p2=0x24;                 //南北绿灯亮

   p3=0x09;                 //东西红灯亮

     while(p_2-->0)

     { LE=1;

    OE=0;

    if(p_2==0){OE=1;}       //当十位数减到0时,只显示个位数

    p1=display[p_2];

    delay1(1000);

    LE=0;

    j=9;

     for(i=10;i>0;i--)

   { 

  if(p_2==0&&j==3)break;  //减到2时退出循环

     p1=display[j--];

     delay_long(16000,2);

  if(sw==1)return;     

   }

     }

     p2=0x12;                //南北黄灯闪烁三秒,以提醒行人注意

     p3=0x12; 

  p1=display[3]; 

  delay_long(8000,1);

  p2=0x00;     

     p3=0x00;     

  delay_long(14000,1);

  p2=0x12;

  p3=0x12;

  p1=display[2];

  delay_long(8000,1);

  p2=0x00;     

     p3=0x00;

  delay_long(14000,1);

  p2=0x12;

  p3=0x12;

  p1=display[1];

  delay_long(8000,1);

  p2=0x00;     

     p3=0x00;

  delay_long(14000,1);    //南北黄灯闪烁三秒完毕

 }

 void  main()               //主函数入口处

{

       p0=0x01;

       p1=0x00;

       p2=0x00;

       p3=0x00;               //初始化各端口

 { while(1) 

  {

     if(sw==0)

    {  people_car_drive();}

else

  {

   p2=0x00;

   p3=0x00;                    //关闭所有交通灯

  }

  }

 }

}

// 51单片机控制交通灯要求用汇编语言,仿真实例，可以参考一下

SNF   EQU  00H             ; 南北通行标志位

EWF   EQU  01H            ; 东西通行标志位

URF   EQU  02H             ; 紧急事件标志位

ORG   0000H

LJMP  MAIN                 ; 上电转主程序

ORG   000BH                ; 定时中断入口

LJMP  DSZD                  

ORG   0003H                ; 紧急中断入口

LJMP  URZD

ORG   0030H

MAIN: LCALL INIT           ; 调用初始化子程序

LOOP: LCALL DIS            ; 循环执行显示子程序

AJMP  LOOP

;   初始化程序

INIT: SETB   SNF            

SETB   EWF        

SETB   URF        

MOV   R2,#20              ; 定时器中断20次为1s

MOV   TMOD,#01H      ; 初始化定时器

MOV   TL0,#0B0H

MOV   TH0,#3CH

SETB  EA                      ; 开定时中断与紧急中断

SETB  ET0

SETB  TR0

SETB  EX0

SETB  IT0                    ; 设置中断程控方式

MOV   DPTR,#TAB      ; 数值首地址放入DPTR中

MOV   40H,#40           ; 东南西北通行时间设置

MOV   41H,#40

MOV   30H,#40           ; 通行时间初始化

MOV   31H,#60

MOV   P0,#4CH        ; 初始化时南北通行并把交通灯状态分别放在32H和33H中

MOV   32H,#4CH

MOV   P2,#15H

MOV   33H,#15H

RET

;   显示子程序

DIS:  MOV   P3,#0DFH       ; 选中南北方向的十位数码管

MOV   A,30H               ; 把显示数据送人数码管显示

MOV   B,#10

DIV   AB

MOVC  A,@A+DPTR

MOV   P1,A                 ;

LCALL D1MS

MOV   P3,#0EFH         ; 选中南北方向的个位数码管

MOV   A,B                  ; 送入数码管显示

MOVC  A,@A+DPTR    

MOV   P1,A

LCALL D1MS

MOV   P3,#7FH        ; 选中第东西方向的十位数码管

MOV   A,31H            ; 送入数码管显示

MOV   B,#10

DIV   AB

MOVC  A,@A+DPTR

MOV   P1,A

LCALL D1MS

MOV   P3,#0BFH       ; 选中第东西方向的个位数码管

MOV   A,B

MOVC  A,@A+DPTR

MOV   P1,A

LCALL D1MS

SETB  P30

SETB  P31

JNB   P30,DIS_S     ; 查询是否第一个按键按下

JNB   P31,DIS_E     ; 查询是否第二个按键按下

AJMP  DIS_R          ; 没有键按下则返回

DIS_S:LCALL D5MS           ; 按键去抖

JNB   P30,DIS_SN

AJMP  DIS_R

DIS_SN:MOV   40H,#50       ; 对通行时间从新分配，南北通行时间加长

MOV   41H,#30

AJMP  DIS_R

DIS_E:LCALL D5MS              ; 按键去抖

JNB   P31,DIS_EW

AJMP  DIS_R

DIS_EW:MOV   40H,#30       ; 东西通行时间加长

MOV   41H,#50

DIS_R:RET                

;   定时中断处理程序

DS_C: LJMP  DS_R            ; 接力跳转

DSZD: PUSH  ACC            ; 保护现场

PUSH  PSW

CLR   TR0                   ; 关定时器及中断标志位并重新赋值

CLR   TF0

MOV   TL0,#0B0H

MOV   TH0,#3CH

DJNZ  R2,DS_C           ; 判断1m时间是否到达

MOV   R2,#20            ; 到达重新赋值

DEC   30H                  ; 南北方向通行时间减一

MOV   A,30H             ; 把减一后的时间送入显示存储单元

;   南北通行到达最后4秒时黄灯闪烁

DS_10:CJNE  A,#4,DS_11     ; 如果通行时间剩余4秒

JNB   SNF,DS_11           ; 判断是否是南北通行

MOV   P0,#8AH      

MOV   32H, #8AH         ; 把交通灯状态存入存储单元（后面类似）

DS_11:CJNE  A,#3,DS_12      ; 不是剩余3秒，返回

JNB   SNF,DS_12            ; 不是南北通行时间，返回

MOV   P0,#88H

MOV   32H, #88H

DS_12:CJNE  A,#2,DS_13

JNB   SNF,DS_13

MOV   P0,#8AH

MOV   32H, #8AH

DS_13:CJNE  A,#1,DS_14

JNB   SNF,DS_14

MOV   P0,#88H

MOV   32H, #88H

;

DS_14:JNZ   DS_NE          ; 通行时间没有结束转向改变东西方向的数码管

CPL   SNF                  ; 如果通行时间结束则对标志位取反

JNB   SNF,DS_1          ; 判断是否南北通行

MOV   30H,40H          ; 是，点亮相应的交通灯

MOV   P0,#4CH

MOV   32H,#4CH       ; 存储交通灯状态

MOV   P2,#15H

MOV   33H, #15H      ; 存储交通灯状态

DS_NE:DEC   31H             ; 东西方向通行时间减一

MOV   A,31H             ; 把通行剩余时间送入显示存储单元

;   东西方向通行时间剩余4秒钟黄灯闪烁（程序注释与南北方向类似 略）

DS_20:CJNE  A,#4,DS_21  

JB    EWF,DS_21

MOV   P0,#51H

MOV   32H, #51H

DS_21:CJNE  A,#3,DS_22

JB    EWF,DS_22

MOV   P0,#41H

MOV   32H, #41H

DS_22:CJNE  A,#2,DS_23

JB    EWF,DS_23

MOV   P0,#51H

MOV   32H, #51H

DS_23:CJNE  A,#1,DS_24

JB    EWF,DS_24

MOV   P0,#41H

MOV   32H, #41H

;

DS_24:JNZ   DS_R             ; 东西方向时间没有结束，返回

CPL   EWF                  ; 对通行状态取反

JNB   EWF,DS_2         ; 东西方向通行时间到来，跳转

MOV   31H,#80          ; 东西方向通行结束，重新显示时间

MOV   P0,#89H          ; 点亮相应的交通灯

MOV   32H, #89H

MOV   P2,#29H

MOV   33H, #29H

AJMP  DS_R  

DS_1: MOV   30H,#80          ; 南北通行时间结束，重新对显示存储单元赋值  

MOV   P0,#89H             ; 执行转弯状态1

MOV   32H, #89H

MOV   P2,#26H

MOV   33H, #26H

AJMP  DS_NE          

DS_2: MOV   31H,41H         ; 东西方向开始通行，赋值予显示存储单元

MOV   P0,#61H            ; 点亮相应的交通灯

MOV   32H, #61H

MOV   P2,#15H

MOV   33H, #15H

DS_R: SETB  TR0

POP   PSW                  ; 恢复现场

POP   ACC

RETI

;   紧急中断处理程序

URZD: PUSH  ACC             ; 保护现场

PUSH  PSW

CLR   IE0                     ; 清除中断标志位

CLR   TR0                    ; 关定时器

CPL   URF                   ; 紧急事件标志位

JB    URF,UR_CON       ; 紧急结束；跳转

MOV   P0,#49H           ; 各路口灯全显示红灯亮

MOV   P2,#15H

AJMP  UR_R

UR_CON:SETB  TR0            ; 恢复正常交通

MOV   A,32H

MOV   P0,A

MOV   A,33H

MOV   P2,A

UR_R: POP   PSW             ; 恢复现场

POP   ACC

RETI    

;   查表指令0,1,2,3,4,5,6,7,8,9

TAB:  DB  3FH,  06H,  5BH,  4FH,  66H,  6DH

DB  7DH,  07H,  7FH,  6FH

;   延时5ms与1ms

D5MS:  MOV    R7,#5

D1MS:  MOV    R7,#10

MOV    R6,#50

L1:    DJNZ   R6,$

DJNZ   R7,L1

RET

END

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