单片机课程设计--交通信号灯实时控制系统设计.docVIP

交通信号灯实时控制系统设计 一、设计目的 1．学习单片机基本电路的设计，加深对单片机理论知识的理解 2．掌握单片机内部各功能模块的功能与应用，学会单片机基本外设电路的设计 3、学习单片机汇编语言及程序设计方法，掌握单片机汇编语言的程序设计 4．掌握单片机应用系统的软件和硬件设计过程、调试方法及功能实现 二、设计要求 1、根据实际交通状况，分别控制红、绿、黄灯的燃亮与熄灭情况 2、各信号灯的燃亮时间为：绿灯：60秒，红灯：80秒，黄灯：5秒 3、红灯倒计时时间，当有车辆闯红灯时，启动蜂鸣器进行报警，3S 后然后恢复正常。 4、绿灯倒计时时，检测车流量 三、 硬件电路设计 1．芯片选用 选用设备8051 单片机一片，8255 并行通用接口芯片一片，74LS07 两片，MAX692‘看门狗’一片，共阴极的七段数码管两个双向晶闸管若干，7805 三端稳压电源一个，红、黄、绿交通灯各两个，开关键盘、连线若干。 8051 是MCS-51 系列单片机的典型产品，8051 单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线。 8051引脚图 8255 可编程并行接口芯片有三个输入输出端口，即A口、B 口和C 口，对应于引脚PA7～PA0、PB7～PB0 和PC7～PC0。其内部还有一个控制寄存器，即控制口。通常A 口、B 口作为输入输出的数据端口。C 口作为控制或状态信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成4 位的端口，每个端口包含一个4 位锁存器。它们分别与端口A／Ｂ配合使用，可以用作控制信号输出或作为状态信号输入。 8255引脚图 74LS373 是一种带三态门的8D 锁存器，其管脚示意图如图1：其中：1D-8D 为8 个输入端。1Q-8Q 为8 个输出端。LE 为数据打入端：当LE 为“1”时，锁存器输出状态同输入状态；当LE 由“1”变“0”时，数据打入锁存器OE 为输出允许端：当OE=0 时，三态门打开；当OE=1 时，三态门关闭，输出高阻。 74LS373 芯片管脚图 系统工作原理 （1）开关键盘输入交通灯初始时间，通过 8051 单片机 P1 输入到系统 （2）由 8051 单片机的定时器每秒钟通过 P0 口向 8255 的数据口送信息，由 8255 的 PA口显示红、绿、黄灯的燃亮情况；由 8255 的 PC 口显示每个灯的燃亮时间。 （3）8051 设置各个信号的燃亮时间通过 801 设置，绿、红时间分别为 60 秒、80 秒循环由 8051 的 P0 口向 8255 的数据口输出。 （4）通过 8051 单片机的 P3.0 位来控制系统是工作或设置初值，当为 0 就对系统进行初始化，为 1 系统就开始工作。 5）红灯倒计时时间，当有车辆闯红灯时，启动蜂鸣器进行报警，3S 后然后恢复正常。 （6）增加每次绿灯时间车流量检测的功能，并且通过查询P2.0 端口的电平是否为低，开关按下为低电平，双位数码管显示车流量，直到下一次绿灯时间重新记入。 （7）绿灯时间倒计时完毕，重新循环。 三、 软件设计 1．秒脉冲的产生 延时方法可以有两种一中是利用MCS-51 内部定时器才生溢出中断来确定1 秒的时间，另一种是采用软件延时的方法。 2．计数器硬件延时 2.1 设置计数器初值 定时器工作时必须给计数器送计数器初值，这个值是送到TH 和TL 中的。他是以加法记数的，并能从全1 到全0 时自动产生溢出中断请求。因此，我们可以把计数器记满为零所需的计数值设定为C 和计数初值设定为TC 可得到如下计算通式： TC=M-C 式中，M 为计数器摸值，该值和计数器工作方式有关。在方式0 时M 为213 ；在方式1 时M 的值为216；在方式2 和3 为28 2.2 计算公式 T=（M－TC）T 计数或 TC＝Ｍ－Ｔ／T 计数 T 计数是单片机时钟周期ＴＣＬＫ的12 倍；TC 为定时初值；如单片机的主脉冲频率为ＴＣＬＫ12MHZ，经过12 分频： 方式０：TMAX＝213 *１微秒＝8.192 毫秒 方式１：TMAX＝216 *１微秒＝65.536 毫秒 显然１秒钟已经超过了计数器的最大定时间，所以我们只有采用定时器和软件相结合的办法才能解决这个问题。 2.3 秒计时 我们采用在主程序中设定一个初值为20 的软件计数器和使Ｔ0 定时50 毫秒．这样每当Ｔ0 到50 毫秒时CPU 就响应它的溢出中断请求，进入他的中断服务子程序。在中断服务子程序中，CPU 先使软件计数器减１，然后判断它是否为零。为零表示１秒已到可以返回到输出时间显示程序。 2.4 相应程序代码 (1