C语言版交通灯课程设计

微机控制课程设计报告

课程名称基于C语言单片机交通灯

学生姓名张万双

学号51102022004

专业班级电子信息科学与技术2班

指导老师

2013年12月5日

目录

一.前言 (3)

二.功能概述 (3)

三.设计思路 (4)

四.硬件介绍 (4)

五.软件程序设计 (9)

六.电路图及仿真实现 (12)

七.总结 (14)

八.源程序 (15)

九.参考文献 (18)

一.前言

近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。

十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多，在学习了单片机的有关知识之后，运用相关知识来设计完成交通信号灯。二．功能概述

2.1 设计任务：交通灯的硬件和软件设计

2.2 设计目的

1.进一步熟悉和掌握单片机的结构和工作原理。

2.掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性，控制方法。

3.通过课程设计，掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术，了解有关电路参数的计算方法。

4.通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。

5.通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，为我们今后从事相应工作打下基础。

三．设计思路

交通灯的变化规律

按照常规我们假设一个十字路口为东西南北走向。初始状态为状态1，南北方向绿灯通车，东西方向红灯。经过过一段时间（25S）转换状态2，南北方向绿灯闪几次转亮黄灯，延时5S，东西方向仍然红灯。再转换到状态3，东西方向绿灯通车，南北方向红灯。过一段时间（25S）转换到状态4，东西方向绿灯闪几次转亮黄等，延时5S，南北方向仍然红灯。最后循环至南北绿灯，东西红灯。在这些状态下，有时钟倒数计时。四．硬件介绍

基础知识

交通灯控制器实例主要使用了89C51 单片机的定时器／计数器，基础知识主要包括交通灯的变化规律、定时器／计数器的概念、定时器／计数器的相关寄存器、定时器／计数器的4 种工作方式、以及定时器／计数器的变成。

4.1 定时器/计数器

定时器／计数器是单片机中最常用、最重要的功能模块之一，本节通过交通灯控制器实例来演示定时器的使用，并复习如何使用散转程序。

首先介绍交通灯以及定时器／计数器的基础知识，接着介绍本实例的硬件电路构成，然后逐步分析定时器的变成以及程序的全貌，最后总结一下本实例的技巧与注意点。

4.2 定时器／计数器的概念

89C51 单片机内有两个可编程的定时器／计数器T0、T1。当定时器／计数器用作“定时器”时，每经过 1 个机器周期（12 个时钟周期），计数器加1。当定时器／计数器用作“计数器”时，计数器在对应的外部输入管脚（T0 为P3.4 引脚，T1 为P3.5 引脚）上每发生一次 1 到0 的跳变时加1。使用“计数器”功能时，外部输入每个机器周期被采样一次。当某一周期管脚状态采样为高电平而

下一周期采样为低电平时，计数器加1。由于检测下降沿跳变需要两个机器周期（24个时钟周期）的时间，所以技术频率最大值只能为时钟周期的1／24。计数器对外部输入信号的占空比并无限制，但为了保证给定的电平信号在其改变之前至少被采样一次，外部输入信号必须至少保持一个完整的机器周期。4.3 定时器／计数器的相关寄存器

与定时器／计数器相关的寄存器有定时器／计数器工作方式寄存器（TMOD）、定时器／计数器控制寄存器（TCON）。TCON 已经在 2.5 节受控输出实例中介绍过，因此，在本例中主要介绍TMOD 寄存器。定时器／计数器工作方式寄存器（TMOD），字节地址89H，不可进行位寻址。

定时器／计数器工作方式寄存器（TMOD）的8 位分为两组，高 4 位控制T1，低 4 位控制T0。TMOD 每一位的功能如下：GATE：门控位。

GATE＝0，仅由运行控制位TRX（X＝0，1）＝1 来启动定时

器／计数器运行；

GATE＝1，由运行控制位TRX（X＝0，1）＝1 和外部中断引

脚上的高电平共同来启动定时器／计数器运行。

C／T：定时器模式和计数器模式选择位。C／T＝0，为定时器

模式；

C／T＝1，为计数器模式。

M1、M0：工作方式选择位。M1、M0 的 4 中编码对应 4 种

工作方式，对应关系见表2－10。

4.5 定时器／计数器的 4 种工作方式

定时器／计数器的 4 种工作方式下的逻辑结构如表所示。

M1 M2 工作方式

0 0 方式0，为13 位定时

器/计数器

0 1 方式1，为16 位定时

器/计数器

1 0 方式2，为初值自动重装的8 位定时器/计数器

1 1

方式3，仅T0 有效，将T0 分为两个8 位定时器/计数器

（1）方式0。

定时器／计数器的工作方式0 称为13 位定时器／计数器的。它由TLX 的低 5 位和TLX 的8 位构成13 位的计数器，此时TLX 的高 3 位未使用。改工作方式是为了和48 系列单片机兼容而设计的一种工作方式，一般情况不使用方式0 进行定时／计数。方式0 的控制方式与方式 1 完全相同，下面重点介绍方式 1 的控制方式。

（2）方式 1

定时器／计数器的工作方式 1 称为16 位定时器／计数器。它由TLX 和THX 构成，TLX 计数溢出向THX 进位，THX 计数溢出置位TCON 中溢出标志位TFX。

GATE 位的状态定时器／计数器运行控制取决于TRX 一个条件还是TRX 和INTX 引脚这两个条件。当GATE=0 时，则只要TRX 被置为1，定时器／计数器即被允许计数（定时器／计数器的计数控制仅由TRX 的状态确定，TRX=1 计数，TRX=0 停止计数）。当GATE=1 时，定时器／计数器是否计数由INTX 输入的电平和TRX 的状态共同确定：当TRX=1，