单片机课程设计报告[]

微机原理与接口技术综合实践说明书课程名称：微机原理与接口技术课程设计设计题目：交通信号灯控制系统设计时间：2013年7月1日至2013年7月11日摘要：近年来随着科技的迅猛发展，单片机的种类不断的增多，功能日趋强大，相应的，对他的应用也在正在不断地深入，深入到了我们日常生活的点点滴滴，比如说我们的电子表、热水器、空调等家电，都有单片机控制系统的影子。

另外，在对信号的实时检测和机构的各种自动控制系统中，单片机也常被作为一个核心部件来使用。

交通信号灯使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事中应用了8155接口芯片、74LS14芯片以及8*8点阵，比较完整的对实际的系统进行了模仿，系统除了包括常规交通灯的控制疏导功能外，还具有紧急情况亮红灯、LED倒计时显示、某一向道路绿灯常绿，复位等功能。

本文比较详细的介绍了该系统的基本原理及接口电路，以及在电路中用到的一些硬件设备。

关键词：交通信号灯、单片机、接口电路目录1任务要求 (2)1.1应用系统实现功能： (2)1.2关键技术难点： (2)1.3工具： (3)2工作计划安排： (3)3系统设计 (3)3.1硬件设计： (3)3.1.1系统总框图： (4)3.1.2 LED接口电路 (4)3.1.3按键电路： (5)3.1.4单片机系统： (6)3.1.5交通灯演示模块： (6)3.1.6其它硬件元件 (7)3.1.7硬件电路原理图 (8)3.2软件设计 (9)3.2.1交通灯的三种状态 (9)3.2.2程序流程图 (9)3.2.3源程序清单 (13)4设计分工： (19)5参考文献 (20)1任务要求1.1应用系统实现功能：1、十字路口常规自动控制，南北方向与东西方向红、黄、绿灯的自动切换，点阵LED2、按键实现人工控制，如实现双向红灯，某一向常绿，或人工调节自动控制中的红\绿灯时间。

1.2关键技术难点：扩展8*8点阵LED显示器一块，设计按键4个，两组（红、黄、绿）模拟交通灯的发光二极管。

1.3工具：1、电烙铁2、电烙铁架3、镊子4、小螺丝刀5、偏口钳6、焊锡7、电路板2工作计划安排：3系统设计3.1硬件设计：系统的核心部分为89C51和8155芯片，一方面通过接口电路89C51控制交通灯的正常显示，另一方面通过8155芯片控制LED倒计时，同时通过K1，K2，K3，K4按键的中断响应再控制交通灯演示模块，按键中断也由89C51控制。

3.1.1系统总框图：3.1.2 LED接口电路连接方式：LED点阵由8155芯片控制，8155的A口和B口均选用输出方式，该LED 为8*8共阳数码显示点阵管，其连接方式如图1：图1 LED点阵图要使点阵上Aa二极管点亮，则A为高电平，a为低电平。

其余依此类推。

因第一排至第八排发光二极管的阳极是连接在一起的，因此，该点阵为共阳点阵。

当然我们也可以理解成共阴连接方式。

显示方式：扫描字由PA口控制，数据由PB口控制。

根据8155与89C51的连接方式可以确定8155的命令状态口以及A、B口的地址。

连接电路如图2：图2 8155与LED连接电路图3.1.3按键电路：按键电路原理图如图3：图3 按键电路原理图它由按键K1，K2，K3，K4 组成，如图3，若闭合按键，由于按键系统接地，给0电平，通过反向器后变为高电平1送给系统响应。

各个口的响应由89C51的P3口来进行控制。

3.1.4单片机系统：由89C51和8155两块芯片组成，系统的主控制器，用以控制其他模块协调工作。

89C51与交通灯演示模块的接口电路图如图4：图4 89C51与交通灯演示模块的接口电路图3.1.5交通灯演示模块：该模块由12个发光二极管构成，由 P1口控制，每位控制相对方向相同颜色的两个灯的亮暗，P1.0控制灯1、2，P1.1控制灯3、4，P1.2控制灯5、6……以次类推。

由图示看出当P1都给高电平1时，经过反向器变为低电平0，二极管通，灯亮。

连接图如图5所示：图5交通灯演示模块连接图3.1.6其它硬件元件74LS14：六反相器，主要作用就是反向，它的逻辑图如图6所示：引出端符号：1A－6A 输入端1Y－6Y 输出端图6 74LS14逻辑图三极管：依照极性可分成NPN 、PNP 两种类，本实验使用的是PNP型三极管3.1.7硬件电路原理图3.2软件设计3.2.1交通灯的三种状态（1）正常状态下红绿灯的定时切换。

切换时间在本组设计为8s初始化后，两个方向通行时间相等。

各灯运行及倒计时情况良好。

倒计时显示的字为“15 14 13 12…… 05 04 03 02 01 00”，在倒计时为“03 02 01”时绿灯变黄灯，黄灯闪烁6次。

（2）按一下K1键，南北向绿灯常亮，无倒数计时，LED显示器显示南北方向的箭头。

再按一下k1键，东西向绿灯常亮，无倒数计时，LED显示器显示东西方向的箭头。

两者交替进行。

（k1按键的指令是通过判断p2.1口的高低电平来执行的，期间检测k1与k4按键）（3）按K2键，切换倒计时的显示动画方式。

（k2按键的功能带有延续性，即k3，k4口复位后k2口功能不初始化。

）（4）按键K3后，出现黄灯闪烁三次，然后出现灯全红状态，LED显示字“X”。

当再按一下该键，黄灯闪烁，LED回到进入黄灯前的状态，继续完成按键K3前的程序。

（5）按复位键K4，灯会恢复到初始状态重新循环。

（通道由F0标志位决定）示意图如图7所示：图7 交通灯示意图3.2.2程序流程图程序总共有三大部分，分别是主程序（按键服务程序）、按键中断子程序、显示子程序。

通过原理图可以看出，判断是否有按键是通过判断89C51的P3口的各个位的电平信号。

3.2.3源程序清单ORG 0000HAJMP MAINORG 000BHAJMP ZDORG 0100HMAIN: MOV A , #00111111BMOV P1, AMOV TMOD,#01H ;定时器初始化MOV IE,#82HMOV TH0,#3CH ;设置50ms中断MOV TL0,#0B0HMOV R2,#20MOV R3,#30 ;设置红灯时间为30 SMOV R6,#20 ;设置红灯时间为20 SKPP: MOV 50H,R3MOV R7,#01HMOV A,#11100001B ;点亮路口1红灯与路口2绿灯MOV P1,ACYCLE: ACALL KEY ; 调用键盘扫描程序ACALL DISPLAY ; 调用显示程序AJMP CYCLE ; 循环KEY: ACALL KEY1 ; 键盘扫描子程序CJNE R4,#0FFH,PROKEY ;有键按下转到PROKEY执行AJMP NOKEY ;无键按下转到NOKEY执行PROKEY: MOV DPTR,#KEYTAB ;按键表首地址CLR CRLC A ;为查表正确，累加器变量乘2JMP @A+DPTRKEYTAB: AJMP K1 ;按键表AJMP K2AJMP K3AJMP K4NOKEY: AJMP KD ;无按键时返回K1: CLR TR0 ; 按键1子程序,关闭中断MOV A,#11001001B ; 点亮双向红灯MOV P1,AMOV DPTR,#0100H ;关闭LED显示MOV A,#03HMOVX @DPTR,AMOV DPTR,#0101HMOV A,#0FFHMOVX @DPTR,ADP1: MOV A,P3 ; 判断按键1是否按下CJNE A,#0F1H,DP1 ; 没有则循环判断等待ACALL DEL0 ;有按键1延时消抖ACALL COM ;松手检测AJMP KPP ; 返回初始化K2: CLR TR0 ; 按键2子程序，关闭中断MOV A,#11100001B ; 设置路口1常绿MOV P1,AMOV DPTR,#0100H ;关闭显示MOV A,#03HMOVX @DPTR,AMOV DPTR,#0101HMOV A,#0FFHMOVX @DPTR,ADP2: MOV A,P3 ; 判断按键2是否按下CJNE A,#0F2H ,DP2 ; 没有则循环判断等待ACALL DEL0 ; 有按键2延时消抖ACALL COM ;松手检测MOV A,#11001100B ; 设置路口2常绿MOV P1,ADP3: MOV A,P3 ; 判断按键2是否按下CJNE A,#0F2H ,DP3 ; 没有则循环判断等待ACALL DEL0 ; 有按键2延时消抖ACALL COM ;松手检测MOV A,#11100001BMOV P1,AAJMP KPP ; 返回初始化K3: INC R3 ; 按键3子程序红灯时间加1 CJNE R3,#99,HP ; 若增加至99则从0重新开始MOV R3,#00HHP: AJMP KPP ; 返回红灯倒计时K4: INC R6 ; 按键3子程序红灯时间加1 CJNE R6,#99,HP1 ; 若增加至99则从0重新开始MOV R6,#00HHP1: AJMP KPP1 ; 返回绿灯倒计时KD: RET ; 子程序返回KEY1: MOV A,P3 ;按键扫描子程序XRL A,#0F0H ;各位取反JZ RETURN ;无键按下，转到RETURN执行ACALL DEL0 ;有键按下，延时消抖MOV A,P3 ;再读入各按键状态MOV R5,AXRL A,#0F0HJZ RETURN ;无键按下，转到RETURN执行CJNE R5,#0F1H,NEXT1 ;不是按键1转到NEXT1执行MOV R4,#0 ;将对应按键表中偏移量送入R4SJMP COM ;执行松手检测NEXT1: CJNE R5,#0F2H,NEXT2 ;不是按键2转到NEXT2执行MOV R4,#1SJMP COMNEXT2: CJNE R5,#0F4H,NEXT3 ;不是按键3转到NEXT3执行MOV R4,#2SJMP COMNEXT3: CJNE R5,#0F8H,RETURN ;不是按键4转到RETURN执行MOV R4,#3COM: MOV A,P3 ;松手检测XRL A,#0F0HJNZ COM ;等待，直到按键释放MOV A,R4SJMP RETURN1RETURN: MOV R4,#0FFH ;无键按下,给R4赋FFH RETURN1:RET ; 返回DEL0: MOV 40H,#18H ; 延时12msDEL2: MOV 41H,#0FFHDEL3: DJNZ 41H,DEL3DJNZ 40H,DEL2RETDISPLAY: SETB TR0 ; 显示子程序开启中断DISP: MOV R1,#53HMOV R0,#50H ; 显示的数放在50H中MOV A,@R0MOV B,#0AHDIV ABMOV @R1,A ; 显示的数十位放在53H中INC R1MOV @R1,B ; 显示的数个位放在54H中MOV R0,#53HMOV R4,#0FEH ; 列扫描初值ACALL DISINC R0ACALL DISMOV A,50HCJNE A,#00H,KPMOV A,R7CJNE A,#04H,KP7 ;判断是否为状态4AJMP KPP ; 是则返回状态1KP7: MOV A,R7CJNE A,#01H,KP2 ; 不是则判断是否为状态1 MOV A,#11010001B ; 是则调整为状态2MOV P1,AMOV 50H,#5 ; 黄灯时间5 SMOV R7,#02HAJMP KPKP2: MOV A,R7CJNE A,#02H,KP3 ; 不是则判断是否为状态2 KPP1: MOV A,#11001100B ; 是则调整为状态3 MOV P1,AMOV 50H,R6MOV R7,#03HAJMP KPKP3: MOV A,#11001010B ; 不是则调整为状态4 MOV P1,AMOV 50H,#5MOV R7,#04HKP: RETDIS: MOV 31H,#4 ;4列扫描显示子程序MOV A,@R0 ;取显示数字RL ARL A ;为查表正确，累加器变量乘4MOV R5,ALP: MOV DPTR,#0100H ;关显示MOV A,#03HMOVX @DPTR,AMOV A,#0FFHMOV DPTR,#0101HMOVX @DPTR,AMOV A,R5 ;查表变量送入ACCINC R5MOV DPTR,#DTAB ;字形表首地址MOVC A,@A+DPTR ;查表MOV R1,AMOV DPTR,#0100HMOV A,#03HMOVX @DPTR,AMOV DPTR,#0102HMOV A,R1MOVX @DPTR,A ;字形码输出MOV DPTR,#0100HMOV A,#03HMOVX @DPTR,AMOV A,R4MOV DPTR,#0101HMOVX @DPTR,A ;列扫描字输出RL A ;下一列MOV R4,AACALL DEL1 ;延时DJNZ 31H,LPRETDEL1: MOV 30H,#02H ; 延时子程序DL0: MOV 32H,#0FFHDL6: DJNZ 32H,DL6DJNZ 30H,DL0RETDTAB: DB 83H,7DH,7DH,83H ;0 行字型码表DB 0FFH,0BDH,01H,0FDH ;1DB 0B1H,6DH,6DH,9DH ;2DB 0BBH,6DH,6DH,93H ;3DB 0E7H,0D7H,01H,0F7H ;4DB 0DH,6DH,6DH,73H ;5DB 83H,6DH,6DH,0B3H ;6DB 3FH,7FH,41H,3FH ;7DB 93H,6DH,6DH,93H ;8DB 9BH,6DH,6DH,83H ;9ZD: DJNZ R2,LOOP ;中断服务子程序MOV R2,#20DEC 50H ; 满1S显示数减1 LOOP: MOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HRETIEND ; 返回4设计分工：组长：李艾桐分工: 李逢源、任俊查资料、编写LED点阵显示程序、以及对全部程序整理。