1、I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 31、个模块功能 32、材料清单43、硬件图 5五、 软件模块及功能 61、个模块功能原理 62、程序清单63、程序流程图 9六、 调试运行 10II1、 程序编译链接102、 观察模拟仿真11七、 心得体会 12参考文献 12致谢 131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
2、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
3、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，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
4、，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2一、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
5、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 黄 红绿 黄 红红 黄 绿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）北 西 南 东状态绿 黄 红 绿 黄 红 绿 黄
6、 红 绿 黄 红1 001 100 001 1002 001 010 001 01033 100 001 100 0014 010 001 010 0012、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
7、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
8、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 ab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
9、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。42、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
10、 2个53、硬件图6五、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（ 6000-50
11、00）%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
12、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
13、 uchar unsigned charsbit P32=P32;sbit P33=P33;uint shu;uchar xianshi,xianshi2;7uchar aa,bb;/带小数点的共阳极数码管的段编码 0-9uchar code table=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;void init()/初始化函数shu=0;xianshi=60;aa=6;bb=0;P0=0xff;P1=0;TMOD=0x01; /用定时器 0方式 1EA=1; /打开中断ET0=1;/打开定时器 0中断TL0=15536/256;TH
14、0=15536%256;EX0=1;/外部中断 0EX1=1;/外部中断 1IT0=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(;i0;i-)for(j=0;j125;j+);void display(uchar a,uchar b,uchar c,uchar d)P2=tablea; /北十位P0=0xfe;Delay(2);P2=tableb; /北个位P0=0xfd;Delay(2);P2=tablec; /西十位P0=0xfb;De
15、lay(2);P2=tabled; /西个位P0=0xf7;8Delay(2);void main()init();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
