单片机控制红绿灯系统

关键词：AT89C51;7448，LED2方案论证2.1设计任务设计基于单片机的智能交通红绿灯控制系统，要求能通过按键或遥控器设置系统参数，系统运行时，“倒计时等信息”能通过数码管或点阵发光管显示，设计时应考虑交通红绿灯控制的易操作性及智能性。

以单片机的最小系统为基础设计硬件，用汇编语言、或C语言设计软件。

通过本设计可以培养学生分析问题和解决问题的能力，掌握Mcs51单片机的硬件与软件设计方法，从而将学到的理论知识应用于实践中，为将来走向社会奠定良好的基础。

东西（A）、南北（B）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三个指示灯，指挥车辆和行人安全通行。

红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮时车辆及行人小心通过。

红灯的设计时间为45秒，绿灯为40秒，黄灯为5秒。

2.2 方案介绍方案1设计思想：采用分模块设计的思想，程序设计实现的基本思想是一个计数器，选择一个单片机，其内部为一个计数，是十六进制计数器，模块化后，通过设置或程序清除来实现状态的转换，由于每一个模块的计数多不是相同，这里的各模块是以预置数和计数器计数共同来实现的，所以要考虑增加一个置数模块，其主要功能细分为，对不同的状态输入要产生相应状态的下一个状态的预置数，如图中A道和B道,分别为次干道的置数选择和主干道的置数选择。

方案2 设计思想：由两个传感器监视南北方向即A道与东西方向即B道的车辆来往情况，设开关K=1为有车通过，K=0为没有车通过。

则有以下四种情况：Ka=1时：Kb=0，表示A有车B没有车，则仅通行B道：Kb=1,表示A有车B有车，则优先通行A道；Ka=0时：Kb=0表示A没有车B也没有车，同样优先通行A道；Kb=1表示A没有车B有车，则仅通行B道。

方案比较：方案1用了模块设计，而方案2采用逻辑设计，相比之下1有较强的可读性和较强的可修改性，而2则在设计上显得较简单，设计纯朴，便于测试，它的优势则在于提供了一条较为便捷的解决方案。

2首先将许多逻辑关系简化到极点，而后将其一起集成用较少的芯片去完成所需功能。

我们最终的设计应该尽量使用模块化设计。

对工程设计人员来说，将来的产品无论从修改还是升级考虑对有好处，但另外我们又需将设计简单化，因此我觉得在设计初期尽可能的简单化设计，而一旦设计的各项测试通过了，在有可能的条件下将设计模块化，所以本设计以第一方案为主进行。

我们最终的设计应该尽量使用模块化设计。

对工程设计人员来说，将来的产品无论从修改还是升级考虑对有好处，但另外我们又需将设计简单化，因此我觉得在设计初期尽可能的简单化设计，而一旦设计的各项测试通过了，在有可能的条件下将设计模块化，所以本设计以第一方案为主进行。

3 交通灯系统硬件设计3.1 单片机概述单片机是由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备共五个基本部分组成的。

单片机是把包括运算器、控制器、少量的存储器、最基本的输入输出口电路、串行口电路、中断和定时电路等都集成在一个尺寸有限的芯片上。

通常，单片机由单个集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。

因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。

3.2 系统构成电路板一块，AT89S51单片机一片，7448芯片2片，七段数码管八个。

发光二极管20个（8个绿的，8个红的，4个黄的用于交通控制），100欧姆电阻20个，2个按键，2个开关，51K欧姆电阻2个，5V 稳定电源1个，3个电容2个单刀单掷开关等。

系统结构框图:图3-1 系统结构框图系统工作流程：（1）程序初始，通过两个传感器来判断南北与东西方向车辆通行情况。

(2) 情况判定后由AT89S51单片机p1口及部分p2口输出二进制信号控制红绿黄灯亮的情况。

(3) 确定那些灯亮后，由对应的七段数码管来进行到计时显示。

由p0口输出来控制七段数码管的显示，而p2口的高四位则用来控制数码管显示时的个位和十位（4）系统是否需要紧急工作状态，而此任务由外部中断来实现。

（5）LED采用5V的直流电来驱动，低电平。

3.3芯片选择与介绍3.3.1 AT89S51芯片选用的AT89S51与同系列的AT89C51在功能上有明显的提高，最突出是的可以实现在线的编程。

用于实现系统的总的控制。

其主要功能列举如下：1) 为一般控制应用的 8 位单片机2) 晶片内部具有时钟振荡器（传统最高工作频率可至 33MHz）3) 内部程式存储器（ROM）为 4KB4) 内部数据存储器（RAM）为 128B5) 外部程序存储器可扩充至 64KB6) 外部数据存储器可扩充至 64KB7) 32条双向输入输出线，且每条均可以单独做 I/O 的控制8) 6 个中断向量源9) 2 组独立的 16 位定时器10) 1 个全双工串行通信端口11) 8751 及 8752 单芯片具有数据保密的功能12) 单芯片提供位逻辑运算指令图3-1 AT89C51芯片3.3.2 7448芯片介绍7448七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。

该集成显示译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能,可将单片机输出的四位二进制数转换成10进制数与七段数码管显示对应，用于显示0—9的数字。

图3-2 7448芯片其中LT 为测试输入。

3.3.3 红绿LED信号显示灯及七段数码显示管LED 灯的显示原理:通过同名管脚上所加电平的高低来控制发光二极管是否点亮。

如下图：图3-3红绿LED信号显示灯而七段数码管的显示不同的字形如 SP，g,f,e,d,c,b,a 管角上加上OFEＨ所以SP上为０伏，不亮其余为TTL高电平，全亮则显示为８。

采用共阴极连接:表3-4 七段数码管的显示显示数值 a b c d e f g dop 驱动代码（16进制）0 1 1 1 1 1 1 1 1 0FCH1 0 0 0 0 0 1 1 0 60H2 1 1 0 1 1 0 1 0 0DAH3 1 1 1 1 0 0 1 0 0F2H4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H5 1 0 1 1 0 1 1 0 0B6H6 1 0 1 1 1 1 1 0 0BEH7 1 1 1 0 0 0 0 0 0E0H8 1 1 1 1 1 1 1 0 0FEH9 1 1 1 1 0 1 1 0 0F6H 3.3.4交通灯控制线路图图3-5 原理图4 交通灯软件设计4.1 程序设计流程图程序设计框图图4-1 程序设计框图4.2延时的设定延时方法可以有两种一种是利用AT89S51内部定时器的溢出中断来确定1秒的时间，另一种是采用软件延时的方法.实现1ms秒的方法:我们采用在主程序中设定一个初值为0的软件计数器和使T1定时1毫秒相应程序代码：D1MS: MOV R7,#250 ;1MS延时程序DJNZ R7,$RET4.3子程序的实现A道通车情况：START1: MOV TEMP, #25MOV P1, #0F3HLOOP1: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START3JNB P1.7,START11CJNE A,#0, NEXT1LJMP START2NEXT1: LJMP LOOP1 START11: MOV TEMP, #65 MOV P1, #0F3HLOOP11: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START33JNB P1.7,START1CJNE A,#0, NEXT11LJMP START11NEXT11: LJMP LOOP11 START2: MOV P1, #0F5H MOV TEMN,#05LOOP2: ACALL DELAY1DEC TEMNMOV A,TEMNCJNE A, #0,NEXT2LJMP START3NEXT2: LJMP LOOP2B道通车情况：START3: MOV TEMP, #25 MOV P1,#0DEHLOOP3: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START1JNB P1.7,START33CJNE A, #0,NEXT3LJMP START4NEXT3: LJMP LOOP3 START33: MOV TEMP, #65 MOV P1,#0DEHLOOP33: ACALL DELAY DEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START11JNB P1.7,START3CJNE A, #0,NEXT33 LJMP START4NEXT33: LJMP LOOP33 START4: MOV P1, #0EEH MOV TEMN,#05LOOP4: ACALL DELAY1中断情况即紧急情况：ORG 0000HTEMP EQU 24HTEMN EQU 25HLJMP MAINORG 0003HLJMP T0_INTORG 0013HLJMP TI_INTT0_INT: MOV A, P1 PUSH ACCMOV P1, #0FFHMOV P1, #0F3HMOV P0, #00HJNB P3.2,$POP ACCMOV P1, ACCRETITI_INT: MOV A, P1 PUSH ACCMOV P1, #0FFHMOV P1, #0DEHMOV P0,#00HJNB P3.3,$POP ACCMOV P1, ARETI5实验仿真5.1仿真图根据对称性选用部分对称元件仿真，图5-1 仿真图5.2实验步骤5.2.1 编写程序代码程序代码分为几个模块：中断模块，循环模块，延时模块。

原程序实现：ORG 0000HTEMP EQU 24HTEMN EQU 25HLJMP MAINORG 0003HLJMP T0_INTORG 0013HLJMP TI_INTT0_INT: MOV A, P1PUSH ACCMOV P1, #0FFHMOV P1, #0F3HMOV P0, #00HJNB P3.2,$POP ACCMOV P1, ACCRETITI_INT: MOV A, P1PUSH ACCMOV P1, #0FFHMOV P1, #0DEHMOV P0,#00HJNB P3.3,$POP ACCMOV P1, ARETIMAIN: SETB EASETB EX0SETB EX1CLR F0START1: MOV TEMP, #25MOV P1, #0F3HLOOP1: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START3JNB P1.7,START11CJNE A,#0, NEXT1LJMP START2NEXT1: LJMP LOOP1 START11: MOV TEMP, #65 MOV P1, #0F3HLOOP11: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START33JNB P1.7,START1CJNE A,#0, NEXT11LJMP START11NEXT11: LJMP LOOP11 START2: MOV P1, #0F5H MOV TEMN,#05LOOP2: ACALL DELAY1DEC TEMNMOV A,TEMNCJNE A, #0,NEXT2LJMP START3NEXT2: LJMP LOOP2 START3: MOV TEMP, #25 MOV P1,#0DEHLOOP3: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START1JNB P1.7,START33CJNE A, #0,NEXT3LJMP START4NEXT3: LJMP LOOP3 START33: MOV TEMP, #65 MOV P1,#0DEHLOOP33: ACALL DELAY DEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START11JNB P1.7,START3CJNE A, #0,NEXT33 LJMP START4NEXT33: LJMP LOOP33 START4: MOV P1, #0EEH MOV TEMN,#05LOOP4: ACALL DELAY1 DEC TEMNMOV A, TEMNCJNE A,#0,NEXT4LJMP START1NEXT4: LJMP LOOP4 RETIDELAY: MOV A,TEMPMOV B, #10DIV ABMOV R5, AMOV R6, BMOV R0, #10L0: MOV R1, #250L1:MOV A,R5MOV P0, ACLR P2.4ACALL DIMSSETB P2.4MOV A,R6MOV P0,R6CLR P2.5ACALL DIMSSETB P2.5DEC R1DJNZ R1,L1DEC R0DJNZ R0,L0RETIDELAY1: MOV A,TEMN MOV B, #10DIV ABMOV R5, AMOV R6, BMOV R2, #10L2: MOV R3, #250 L3:MOV A,R5MOV P0, ACLR P2.4ACALL DIMSSETB P2.4MOV A,R6MOV P0,R6CLR P2.5ACALL DIMSSETB P2.5DEC R3DJNZ R3,L3DEC R2DJNZ R2,L2RETIDELAY11:MOV A,TEMPMOV B, #10DIV ABMOV R5, AMOV R6, BMOV R0, #10Y0: MOV R1, #250Y1:MOV A,R5MOV P2, ACLR P2.6ACALL DIMSSETB P2.6MOV A,R6MOV P2,R6CLR P2.7ACALL DIMSSETB P2.7DEC R1DJNZ R1,Y1DEC R0DJNZ R0,Y0RETIDIMS: MOV R7,#250DJNZ R7,$RETEND5.2.2 按照系统硬件连线图连接好系统并调试1) 调试程序⑴打开仿真软件，新建文件；⑵选择芯片；⑶新建文档，把编写好代码写入文档并保存了ASM文件；⑷把保存的文档加载到Source Group；⑸编译程序；⑹设置转换成16进制；⑺运行程序的结果；2) 把编写好的16进制文件(jtd.hex) 输入单片机AT89S51仿真器和对其进行初始化。