单片机课程设计---十字路口的交通灯控制电路

《单片机原理及应用课程设计》报告——交通灯设计专业：班级：姓名：学号：2013年5月1.课程设计目的1.1巩固和加深对单片机原理和接口技术知识的理解；1.2培养根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料的能力；1.3学会方案论证的比较方法，拓宽知识，初步掌握工程设计的基本方法；1.4掌握常用仪器、仪表的正确使用方法，学会软、硬件的设计和调试方法；1.5能按课程设计的要求编写课程设计报告，能正确反映设计和实验成果，能用计算机绘制电路图和流程图。

2.课程设计要求1）设计一个十字路口交通灯控制器。

用单片机控制LED灯模拟指示。

模拟东西方向的十字路口交通信号控制情况。

东西向通行时间为80s，南北向通行时间为60s，缓冲时间为3s。

2）黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。

3）东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用计时的方法）。

4）当有突发事情发生时(如有救护车通过时),可通过按键将各个路口设置成红灯,只让救护车通过。

3.硬件设计3.1设计思想单片机选型：AT89C52 单片机中断按键复位电路晶振电路数码显示LED显示AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash 只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。

AT89C52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路，8 位微控制器 8K 字节在系统可编程 Flash ROM。

P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。

作为输出口，每位能驱动8个TTL 逻辑电平。

对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入端用。

在访问外部数据存储器或程序存储器时，P0口被分时转换地址（低8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。

在Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。

P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。

对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。

此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。

在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。

P1端口引脚号第二功能：P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P2 口：P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL逻辑门电路。

对端口P2 写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。

在访问外部程序存储器或16 位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR 指令）时，P2 口送出高8 位地址数据。

在访问8 位地址的外部数据存储器（如执行MOVX @RI 指令）时，P2 口输出P2 锁存器的内容。

Flash 编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。

P3 口：P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。

P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。

对P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。

此时，被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输出电流（IIL）。

P3 口还接收一些用于Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。

P3 口除了作为一般的I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能。

P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。

在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。

P3端口引脚第二功能：P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 INTO(外中断0)P3.3 INT1(外中断1)P3.4 TO(定时/计数器0)P3.5 T1(定时/计数器1)P3.6 WR(外部数据存储器写选通)P3.7 RD(外部数据存储器读选通)RST——复位输入。

当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。

ALE/PROG——当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。

一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。

要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。

对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。

如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。

该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。

此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。

PSEN——程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。

EA/VPP——外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。

需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。

如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。

FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。

3.2系统原理图3.3复位电路：上电+按钮。

图中，上电时，接通电源，电容器C相当于瞬间短路，+5V加到了RST/VPD端，该高电平使8051全机复位。

若运行过程中，需要程序从头执行，只需按动按钮开关，则直接把+5V加到了RST/VPD端，从而复位。

显然，该电路即可以上电复位，也可以手动复位，是常用复位电路之一。

3.4数码管显示：7SEG-MPX2-CC此处采用的数码管时共阴极数码管，G、F、E、D、C、B、A七个端口是输入端口，对其各位进行赋值，置位则亮，复位则灭，用此来显示出相应的数字；1、2两端口用来控制高位和低位的选通显示，只要对端口置位，便可以选择该端口，并对其所代表的位进行赋值，显示。

3.5发光二极管显示每个路口都采用了三个LED 灯来显示，分别代表了红黄绿三种灯，来模拟路口交通灯的变换。

3.6键盘：独立键盘+中断采用开关来控制进入中断，可以在路口出现紧急情况时，拉动开关，来使得红绿灯发生相应的改变，已处理紧急情况下的车辆通行。

4.软件设计4.1总体流程图调东西方向通行子程序 开 始中断初始化调南北方向黄灯闪烁子程 调南北方向通行子程序调东西方向黄灯闪烁子程 判断是否有开关中断?NOYES4.2 紧急中断子程序流程图4.3循环流程控制思路：4.4源程序#include<reg52.h> #include<intrins.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned char东西绿灯南北红灯东西黄灯闪 南北红灯亮东西红灯 南北绿灯东西红灯亮 南北黄灯闪断点入栈保护 状态参数设置 送状态字至端口 状态响应 断点返回始 开 始中断uchar temp,aa,nn;sbit rn=P2^0;sbit nb=P2^1;sbit gn=P2^2;sbit rw=P2^3;sbit dx=P2^4;sbit gw=P2^5;sbit shi=P3^6;sbit ge=P3^7; /*对要使用的单片机各个口进行定义*/bit flag=0;uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71}; /*将数字0123456789的16进制数定义成数组用以显示*/void delay(uint z);void disp(uint n);void nb_flash(void);void dx_flash(void);void xint0();void timer0();void LED_ON();void xint1();void LED_OFF();void nanbei();void dongxi(); /*将所使用的子函数定义*/void main(){uint num;num=0;aa=0;TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;EX0=1;IT0=0;EX1=1;IT1=1; /*中断初始化*/while(1){nanbei();nb_flash();dongxi();dx_flash(); /*主函数中显示部分*/}}void delay(uint z) /*延时子函数*/{uint x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}void timer0() interrupt 1 /*定时器初始化*/{TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;aa++;if(aa==18){aa=0;flag=1;}}void disp(uint n) /*显示子函数*/{while(!flag){ge=0;P0=table[n%10];delay(50);shi=1;ge=1;shi=0;P0=table[n/10];delay(50);shi=1;ge=1;}if(flag==1)flag=0;}void nanbei() /*南北方向的红绿灯和数码管显示子函数*/{ uint num;num=60;disp(num);while(num<=60&&num>0){ num--;P2=0xde;disp(num);}}void dongxi() /*东西方向的红绿灯和数码管显示子函数*/ { uint num;num=80;while(num<=80&&num>0){ P2=0xf3;disp(num);num--;}}void nb_flash(void) /*南北方向的黄灯和数码管显示子函数*/{uint a;for(a=3;a>0;a--){ P2=0xdd;nb=1;delay(100);nb=0;disp(a);}}void dx_flash(void) /*东西方向的黄灯和数码管显示子函数*/ {uint a;for(a=3;a>0;a--){ P2=0xeb;dx=1;delay(100);dx=0;disp(a);}}void xint0() interrupt 2 /*中断定义*/{TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;LED_ON();}void LED_ON() /*开关控制灯的子函数*/ { uint b;rn=0;rw=0;gn=1;gw=1;nb=1;dx=1;for(b=5;b>0;b--){ge=0;shi=1;P0=table[b];delay(1000);ge=1; shi=1;}return;}5. 调试运行5.1正常运行状态5.2 中断运行状态5.3 黄灯闪烁状态6. 设计心得体会课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。