基于C语言实现的单片机控制交通灯毕业设计word格式

基于C语言实现的单片机控制交通灯毕业设计word格式 目 录 摘要 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 一、 设计目的 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 二、 设计任务和要求 „„„„„„„„„„„„„„„„„„2 三、 设计原理分析 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 四、 硬件模块及功能 „„„„„„„„„„„„„„„„„„3 1、个模块功能 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3 2、材料清单„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 3、硬件图 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 五、 软件模块及功能 „„„„„„„„„„„„„„„„„„6 1、个模块功能原理 „„„„„„„„„„„„„„„„„„6 2、程序清单„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 3、程序流程图 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 六、 调试运行 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 1、 程序编译链接„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 2、 观察模拟仿真„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 七、 心得体会 决胜全面小康心得体会学党史心得下载党史学习心得下载军训心得免费下载党史学习心得下载 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 致谢 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 I 摘 要: 单片微型计算机(单片机)自问世以来,因其小巧灵活、成本低、控制能力强、易于产品化等优势,在社会各领域中得到广泛的应用。根据89C52单片机的特点及交通灯在实际控制中的特点，本文提出一种利用单片机自动控制交通灯及时间倒计时显示的方法，将整个系统缩小在一块小小的单片机上，大大提高了产品的经济性和轻便性。设计过程包括硬件电路设计和程序设计两大步骤。硬件电路其结构比较简单，主要包括核心器件单片机、12只二极管组成的模拟交通灯、复位电路、振荡电路、显示数码管模块。单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程序要变为CPU可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于MCS-51单片机的汇编软件有早期的A51，随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，通过一个集成开发环境(uVision)将这些部份组合在一起。本文就用Keil编程，相比硬件设计程序设计较为复杂，必需同时考虑灯控制、时间显示、紧急开关等问题，并且具有一定的C语言基础和一定的思维能力及逻辑能力。本文对十字路口状态预设为两种，一种是正常状态，即倒计时60秒，交通灯循环亮，另一种是故障或紧急状态，即无论交通灯处于何种状态只要按下紧急开关，就立即打开相应的绿灯，另一方向则亮红灯，当再按起开关则反向，并从60秒倒计时，恢复正常状态，分别用黄、红、绿色灯的不同组合来表示。本系统采用单片机AT89C52为核心器件来设计交通灯控制器，模拟现实中的交通灯控制方法，具有较强的实用性。 关键词:89C51单片机;交通灯;自动控制;时间显示器;软件;硬件;定时器;延时;外部中断 1 一、设计目的 1、通过单片机课程设计，熟练掌握C语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高我们的动脑和动手的能力。 2、通过交通信号灯控制系统的设计，掌握定时/计数器、中断的使用方法，和简单程序的编写，最终提高我们的逻辑抽象能力。 二、设计任务和要求 任务:设计一个能够控制十二盏交通信号灯及显示时间60秒倒计时的模拟系统 要求:利用单片机的定时器定时和中断功能，令十字路口的红绿灯交替点亮和熄灭，并用共阳极数码管显示倒计时间。 三、设计原理分析 红 黄 绿 绿红 黄黄 红绿 绿 黄 红 1、根据实际交通灯的变化情况和规律。假设一个十字路口如上图所以，为东南西北走向。初始状态1东西绿灯通车，南北红灯亮。过一段时间后，转状态2，东西绿灯灭，黄灯闪几下，南北还是红灯。再转状态3，南北绿灯通车，东西红灯亮。过一段时间后转状态4，南北绿灯灭，闪几个黄灯，东西还是为红灯亮，一段时间后，又循环至状态1。 列出交通信号灯的状态表如下:(其中，1代表灯亮，0代表灯灭) 状态 北 西 南 东 绿黄红 绿黄红 绿黄红 绿黄红 1 001 100 001 100 2 001 010 001 010 3 100 001 100 001 4 010 001 010 001 2 2、对于交通信号灯来说，应该有东西南北共四组灯，但由于同一道上的两组的信号灯的显示情况是相同的，所以只要用两组就行了，因此，采用单片机内部的I/O口上的P1口中的6个引脚即可来控制12个信号灯。 3、通过编写程序，实现对发光二极管的控制，来模拟交通信号灯的管理。每延时一段时间，灯的显示情况都会按交通灯的显示规律进行状态转换。 4、通过延时时间送显，可以在原有的交通信号灯系统的基础上，增添其倒计时间的显示功能，实现其功能的扩展。 四、硬件模块及功能 主要用到的硬件:P1口、P3口、P2口、LED数码管、发光二级管、定时器T0、 外部中断0和外部中断1、复位开关 1、个模块功能: 发光二极管电路:根据发光二极管的特性，将二极管的正极与电源相接(+5V)，其中与一个500欧姆的电阻串联。而发光二极管的负极与单片机的P1的八个端口相接，这样只要P1口的某个端口出现低电平，即二极管导通发光。 复位电路:本电路采用的是按键电平复位，按复位键后复位端通过电阻与VCC电源接通，此时复位端由低电平变为了高电平，从而达到复位的效果。复位电路关系到一个系统能否可靠地工作，一般由电阻、电容和门电路组成。 晶振电路:80C51系列单片机内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器，但要形成时钟，外部需附加电路，引脚XTAL1是为反相放大器和时钟发生电路的输入端，XATL2为反相放大器的输入端。本电路是由一个12M晶振和两个22pF的无极性电容组成。 数码管驱动显示电路:由于数码管是四位一体的，所以必须采用动态扫描方式，其基本原理是利用人眼的“视觉暂留”效应。接口电路把所有显示器的8个笔端a—b分别并联在一起，本电路时接单片机的P2口。每一个显示器的公共端COM各自独立地受I/O线控制，本电路采用的是单片机P0.0、P0.1、P0.2、P0.3。CPU向字段输出口送出字型码时，所有的显示器都能接收到，再利用循环扫描的方式分时选通个显示器的公共极，是各个显示器轮流导通。当扫描的速度达到一定程度时，人眼就分辨不出来了，认为各个显示器同时发光了。 紧急开关电路:紧急开关电路很简单，只需要两个开关。为了便于中断想象的产生，开关一端接于P3.2P3.3口，因为其具有中断的功能，另一端接地就行。当按键按下时相应的端口就会接受到低电平从而程序产生中断。 3 2、材料清单: STC89C52+40脚底座 1个 12MHz晶振 1个 四位共阳极数码管+14脚底座 1个 PNP(9012) 4个 8X8按键 1个 LED发光二极管 12个 无极性电容22pF 2个 极性电容10uF 1个 4.7K电阻 4个 500欧电阻 6个 10K电阻 3个 自锁按键 2个 4 3、硬件图 5 五、软件模块及功能 1、各模块功能及原理 数码管显示:程序进入主程序后在显示程序中一直循环，通过定时器中断改变aa、bb的值，使得数码管显示不同的数字。显示程序利用动态扫描原理:首先将共阳极编码送入P2口，同时打开P0口的第一个数码管关闭其他数码管，然后将下一个编码送入P2口，同时打开P0口的第二个数码管关闭其他数码管，以此类推。让人的视觉产生误差，这样就看到了四位数码管同时显示并且不断变化。 定时器中断:本程序采用定时/计数器0，定时时间为50ms，让它50ms产生一次中断，进入中断后把(6000-5000)/256赋给高八位，把(6000-5000)%256赋给底八位，然后shu加1，判断shu的情况:如果shu等于1140即从开始到57s就将0XF5赋给P1口(南北点亮黄灯，东西依然红灯)。如果shu等于1200即过了60s，将0xDE赋给P1口(南北亮红灯东西绿灯)。如果shu等于2340即过了60+57s，就将0xEE赋给P1口(东西亮黄灯，南北红灯)。如果shu等于2400即过了两分钟，就将0xF3赋给P1口(点亮南北绿灯，东西红灯)，同时将shu、xianshi重新赋值并且进入下一阶段定时中断。 外部中断:本程序采用外部中断0和外部中断1，即P3.2和P3.3口，由于定时器中断0比外部中断2优先级高，所以初始化程序中将PX1=1设定外部中断1为高优先级，这样就可以达到紧急开关的作用，当按下紧急开关1时，即P3.2口由高电平变为低电平，程序立即进入中断程序，将东西方向变为绿灯，南北方向红灯，同时在中断程序中判断P3.2口是否有低电平信号，如果有(将开关按起)即将东西方向点亮绿灯 南北方向红灯并且重新给shu、xianshi、aa、bb赋值，使得数码管从60秒重新倒计时。紧急开关2与其相似。 2、程序清单: #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit P32=P3^2; sbit P33=P3^3; uint shu; uchar xianshi,xianshi2; uchar aa,bb; uchar code table[9]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99, 0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//带小数点的共阳极数码管的段编码0--9 void init()//初始化函数 { shu=0; 6 xianshi=20; aa=2; bb=0; P0=0xff; P1=0; TMOD=0x01; //用定时器0方式1 EA=1; //打开中断 ET0=1; //打开定时器0中断 TL0=15536/256; TH0=15536%256; EX0=1;//外部中断0 EX1=1;//外部中断1 IT0=0;//外部中断0电平触发 IT1=0;//外部中断1电平触发 PX1=1;//设定外部中断1为高优先级 } void Delay(unsigned int i)//延时程序 { unsigned int j; for(;i>0;i--) for(j=0;j<125;j++) {;} } void display(uchar a,uchar b,uchar c,uchar d) { P2=table[a]; //北十位 P0=0xfe; Delay(2); P2=table[b]; //北个位 P0=0xfd; Delay(2); P2=table[c]; //西十位 P0=0xfb; Delay(2); P2=table[d]; //西个位 P0=0xf7; Delay(2); } void main() { init(); 7 TR0=1;//启动定时器0 P1=0xff; P1=0xf3;//点亮南北绿灯，东西红灯 while(1) { display(aa,bb,aa,bb); } } void timer0() interrupt 1 using 1 { TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; shu++; if(shu%20==0) { xianshi--; xianshi2--; aa=xianshi/10; bb=xianshi%10; } if(shu==1140) { P1=0xf5;//南北黄亮，东西依然红灯 } if(shu==1200) { P1=0xDE;//南北亮红灯，东西绿灯 xianshi=60; } if(shu==2340) { P1=0xee;//东西亮黄灯，南北红灯 } if(shu==2400)//再过3s返回 { shu=0; xianshi=60; P1=0xf3;//点亮南北绿灯，东西红灯 } } void inter0() interrupt 0 using 2 //南北方向绿灯 { P0=0xff; P1=0xf3;//南北绿 东西红 8 while(P32==0){}; P1=0xDE; xianshi=60; shu=1200; aa=6; bb=0; } void inter1() interrupt 2 using 3 //东西方向绿灯 { P0=0xff; P1=0xDE;// 东西绿 南北红 while(P33==0){}; P1=0xf3; xianshi=60; shu=0; aa=6; bb=0; } 3、程序流程图 9 六、调试运行 1、程序编译链接 程序完成后，确保无误，然后进行编译链接。 编译链接无错并将程序生成.hex文件图: 10 2、观察模拟仿真 利用模拟仿真观察现象，将外围设备中P0、P1、P2、P3口打开。程序正常运行: 利用模拟仿真，模拟紧急开关作用，即在程序运行，将P3.2和P3.3口变为低电平，观察其现象。 11 七、心得体会 在一个多月的单片机课程设计，我不仅加深了对单片机理论的理解，将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。创新，是要我们学会将理论很好地联系实际，并不断地去开动自己的大脑，从为人类造福的意愿出发，做自己力所能及的，别人却没想到的事。使之不断地战胜别人，超越前人。同时，更重要的是，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻易言弃。设计过程，也好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，也许这就是在对我们提出了挑战，勇敢过，也战胜了，胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。 这个设计过程中，我遇到过许多次失败的考验，就比如，自己对实际生活中的交通秩序的不了解给整个设计带来的困扰，真想要就此罢休，然而，就在想要放弃的那一刻，我明白了，原来结果并不那么重要，我们更应该注重的是这一整个过程。于是，我坚持了下来。当然最终，这个设计很成功，主要体现在，这一整个系统，参考多了多本资料书，程序由自己独立完成，与用汇编语言制作的交通灯控制系统程序相比，简单易读，结构清楚，层次分明。但我深知单片机还有更深奥的知识，我将继续学习单片机及其编程语言，尽量去学习汇编语言锻炼思维能力。 参考文献: 《单片机原理与应用》主编:张迎新等 电子工业出版社出版 《从零开始学单片机C语言》主编:刘建清 国防工业出版社 《单片机C语言轻松入门》主编:周坚 北京航空航天大学出版社 12 致谢: 本文是在祝勋老师精心指导和大力支持下完成的。在课题设计中祝老师，细心教导，以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪，还有要感谢实验室的老师给我提供了实验设备，感谢他们的支持与帮助。同时，在此次毕业设计过程中我也学到了许多了关于单片机方面的知识，实践技能有了很大的提高。 文档来源网络，版权归原作者。 如有侵权，请告知，我看到会立刻处理。 13