單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報告設(shè)計(jì)題目：交通燈控制系統(tǒng)專業(yè)班級：電信0801班學(xué)生姓名：陳琛08090103任曉峰08090107指導(dǎo)教師：王先春設(shè)計(jì)時間：2011年06月6日--17日主要功能和作用通過用80C51芯片寫入程序，實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈通行功能，模擬路口處得紅綠燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換，達(dá)到保持車輛順暢通行無阻，禁止路口處車輛阻塞，疏導(dǎo)交通的目的。主要性能指標(biāo)按照時間控制原則，利用并行接口8255，采用時間中斷方式設(shè)計(jì)一套十字路口的交通燈管理系統(tǒng)，通行時間（或禁止時間）30秒，準(zhǔn)備時間3秒，在準(zhǔn)備時間里黃燈閃爍3次，閃爍頻率為0.5秒，周而復(fù)始。設(shè)計(jì)方案通過分析可以知道，采用單片機(jī)控制模塊提供電源，該方案的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡明扼要，節(jié)約成本，缺點(diǎn)是輸出功率不高，但是我們主要是通過課程設(shè)計(jì)模擬十字路口交通燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換模擬，所以不必考慮這點(diǎn)。對于路燈方面，我們采用紅黃綠三種顏色的LED顯示燈，這樣相對比較容易，只用控制芯片輸出信號的高低電平即可實(shí)現(xiàn)要求。通過80C51芯片連接74ls240和8255可以使該功能電路更加精簡和優(yōu)化。我們所要設(shè)計(jì)的交通信號控制電路要能夠適應(yīng)于有一條干道和一條支干道的匯合點(diǎn)形成的十字路口。能夠做到主、支的紅綠閃亮的時間不完全相同，根據(jù)干道車流量可以設(shè)定。在路燈垂直兩個方向紅綠燈狀態(tài)變化的過程中能夠用黃燈進(jìn)行過渡。使得行駛中的車輛有足夠的時間停下和準(zhǔn)備通行。要求紅綠燈通行時間為30秒，黃燈過渡時間為3S，由此南北方向，東西方向，周而復(fù)始，保證交通正常通行。工作原理系統(tǒng)工作原理（1）通過程序定義PORTC交通燈初始化狀態(tài)為0XFF，信號通過74LS373地址鎖存并行輸入，8255輸出端口經(jīng)過非門反向使12個燈初始化全為熄滅狀態(tài)。通過8051單片機(jī)P2.0輸入到系統(tǒng)。

（2）由8051單片機(jī)的定時器每秒鐘通過P0口向8255的數(shù)據(jù)口送信息，由8255的PC口顯示紅、綠、黃燈的工作情況；如果需要顯示時間，可由8255的PA口顯示每個燈的燃亮?xí)r間。

（3）8051通過設(shè)置各個信號等的燃亮?xí)r間，紅綠燈和黃燈時間分別為30秒、3秒循環(huán)由8051的P0口向8255的數(shù)據(jù)口輸出。

（4）通過8051單片機(jī)的WR和RD來控制系統(tǒng)讀寫信號。通過ALE控制地址鎖存信號。

（5）綠燈時間倒計(jì)時完畢，重新循環(huán)。

工作原理圖芯片選擇與簡介MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)8051是MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，8051單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線。MCS-51的引腳說明MCS-51系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：MCS-51系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用。8255可編程并行接口芯片簡介8255可編程并行接口芯片有三個輸入輸出端口，即A口、B口和C口，對應(yīng)于引腳PA7～PA0、PB7～PB0和PC7～PC0。其內(nèi)部還有一個控制寄存器，即控制口。通常A口、B口作為輸入輸出的數(shù)據(jù)端口。C口作為控制或狀態(tài)信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成4位的端口，每個端口包含一個4位鎖存器。它們分別與端口A／Ｂ配合使用，可以用作控制信號輸出或作為狀態(tài)信號輸入。8255可編程并行接口芯片方式控制字格式說明:8255有兩種控制命令字；一個是方式選擇控制字；另一個是C口按位置位／復(fù)位控制字。其中C口按位置位／復(fù)位控制字方式使用較為繁難，說明也較冗長，故在此不作敘述，需要時用戶可自行查找有關(guān)資料。方式控制字格式說明如表2-1：表2-1D7D6D5D4D3D2D1D0D7：設(shè)定工作方式標(biāo)志，1有效。D6、D5：A口方式選擇00—方式001—方式11×—方式2D4：A口功能（1=輸入，0=輸出）D3：C口高4位功能（1=輸入，0=輸出）D2：B口方式選擇（0=方式0，1=方式1）D1：B口功能（1=輸入，0=輸出）D0：C口低4位功能（1=輸入，0=輸出）8255可編程并行接口芯片工作方式說明:方式0：基本輸入／輸出方式。適用于三個端口中的任何一個。每一個端口都可以用作輸入或輸出。輸出可被鎖存，輸入不能鎖存。方式1：選通輸入／輸出方式。這時A口或B口的8位外設(shè)線用作輸入或輸出，C口的4條線中三條用作數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆?lián)絡(luò)信號和中斷請求信號。方式2：雙向總線方式。只有A口具備雙向總線方式，8位外設(shè)線用作輸入或輸出，此時C口的5條線用作通訊聯(lián)絡(luò)信號和中斷請求信號。系統(tǒng)設(shè)計(jì)接口電路設(shè)計(jì)將8051芯片和74LS373芯片、8255A芯片的數(shù)據(jù)端口D0-D7用總線編號連接，8051芯片ALE端口和74LS373芯片地址鎖存端口連接，RD和WR端口、P2.0連接8255A芯片讀寫端口和片選信號端口，8255A芯片A0、A1控制工作方式，然后通過8255芯片PC輸出端口輸出信號，接非門反向變成高平信號然后與交通燈控制LED顯示電路連接。為了簡化電路圖，本部分采用數(shù)據(jù)總線以及編號連接方式。PC0、PC3控制紅色LED，PC1、PC4控制黃色LED，PC2、PC5控制綠色LED，8255A芯片控制字為0X80，設(shè)定模式為10000000，工作方式為00，方式0，A、B、C口皆為輸出端口，且輸出可被所存。程序原理設(shè)計(jì)#include<absacc.h>；加載一頭文件#definePORTCXBYTE[0Xfefe]；定義地址入口空間#defineCONTROLXBYTE[0Xfeff]；定義控制字voidDELAYLONG(void);；函數(shù)聲明，紅綠燈通行時間調(diào)用voidDELAYSHORT(void);；函數(shù)聲明，黃燈閃爍時間調(diào)用函數(shù)voidmain(void){CONTROL=0x80;；80H放入地址0Xfeff中，定義控制字PORTC=0XFF;；將FF放入地址0Xfefe中，初始化while(l)；無限循環(huán){PORTC=0Xde;；將de放入地址0Xfefe中，11011110DELAYLONG();；調(diào)用DELAYLONG函數(shù)PORTC=0Xee;；將Ee放入地址0Xfefe中DELAYSHORT();；調(diào)用DELAYSHORT函數(shù)PORTC=0Xfe;DELAYSHORT();PORTC=0Xee;DELAYSHORT();PORTC=0Xfe;DELAYSHORT();PORTC=0Xee;DELAYSHORT();PORTC=0Xfe;DELAYSHORT();PORTC=0Xee;DELAYSHORT();PORTC=0Xfe;DELAYSHORT();PORTC=0Xee;DELAYSHORT();PORTC=0Xfe;DELAYSHORT();PORTC=0Xee;DELAYSHORT();PORTC=0Xfe;DELAYSHORT();PORTC=0Xf3;；將11110011放入0Xfefe中DELAYLONG();；調(diào)用DELAYLONG函數(shù)PORTC=0Xf5;DELAYSHORT();PORTC=0Xf7;DELAYSHORT();PORTC=0Xf5;DELAYSHORT();PORTC=0Xf7;DELAYSHORT();PORTC=0Xf5;DELAYSHORT();PORTC=0Xf7;DELAYSHORT();PORTC=0Xf5;DELAYSHORT();PORTC=0Xf7;DELAYSHORT();PORTC=0Xf5;DELAYSHORT();PORTC=0Xf7;DELAYSHORT();PORTC=0Xf5;DELAYSHORT();PORTC=0Xf7;DELAYSHORT();}}voidDELAYLONG(void)；三次循環(huán)，定義紅綠燈時間函數(shù){unsignedi,j,k;；定義I,J,K三變量for(i=0;i<20;i++)；for循環(huán)函數(shù)for(j=0;j<40;j++) for(k=0;<2500;k++); } voidDELAYSHORT(void);；循壞30000次，設(shè)置時間3S { unsignedi; for(i=0;i<30000;i++); }程序流程圖開始開始交通燈初始化狀態(tài)，東西南北LED燈全部熄滅。交通燈初始化狀態(tài)，東西南北LED燈全部熄滅。狀態(tài)狀態(tài)1，南北綠燈亮，東西紅燈亮，南北通行，持續(xù)時間30S。狀態(tài)狀態(tài)2，南北保持綠燈亮，東西黃燈閃爍6次，時間為3S。狀態(tài)狀態(tài)3，南北紅燈亮，東西綠燈亮，東西通行，持續(xù)時間30S。狀態(tài)狀態(tài)4，東西保持綠燈亮，南北黃燈閃爍6次，持續(xù)時間3S。返回返回時間分析與計(jì)算定時器工作時必須給計(jì)數(shù)器送計(jì)數(shù)器初值，這個值是送到TH和TL中的。他是以加法記數(shù)的，并能從全1到全0時自動產(chǎn)生溢出中斷請求。因此，我們可以把計(jì)數(shù)器記滿為零所需的計(jì)數(shù)值設(shè)定為C和計(jì)數(shù)初值設(shè)定為TC可得到如下計(jì)算通式：TC=M-C式中，M為計(jì)數(shù)器摸值，該值和計(jì)數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式0時M為213；在方式1時M的值為216；在方式2和3為28。計(jì)算公式T=(M－TC)T或TC=M-T/TT計(jì)數(shù)是單片機(jī)時鐘周期TCLK的12倍；TC為定時初值,如單片機(jī)的主脈沖頻率為TCLK12MKZ,經(jīng)過12分頻。方式0TMAX＝213*1微秒＝8.192毫秒方式1TMAX＝216*1微秒＝65.536毫秒顯然１秒鐘已經(jīng)超過了計(jì)數(shù)器的最大定時間，所以我們只有采用定時器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個問題。設(shè)計(jì)總結(jié)本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，根本上得益于王老師教授的各方面知識，因?yàn)橹挥袚碛欣蠋熃淌诘倪@些知識的基礎(chǔ)上，我們才能進(jìn)一步思考和摸索，才會有本課程設(shè)計(jì)的成功，所以，在此向王老師表示感謝。通過對此次交通燈控制系統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)，使得我們自身對于單片機(jī)方面的知識有了比較深刻的鞏固和掌握，很大程度上提升了自身對于問題的獨(dú)立思考和解決問題的能力，同時，通過該次課程設(shè)計(jì)的報告書寫，掌握了寫好一片設(shè)計(jì)論文的最基本的格式要求和步驟，為將來畢業(yè)做畢業(yè)論文打好了基礎(chǔ)。相信，有了此次這樣的經(jīng)歷和經(jīng)驗(yàn)，在以后的日子里，對于問題處理和論文格式要求燈我們會處理的更加完善，做的更加的好和完美。關(guān)于這次我們做的交通燈模擬設(shè)計(jì)，雖然比不上其他基于單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)雜和精深，但其作為較早出現(xiàn)在單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的項(xiàng)目，在如今也是較普遍和廣泛的與單片機(jī)相結(jié)合而實(shí)際的應(yīng)用項(xiàng)目之一，同時，交通燈控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的實(shí)用性和操作簡單，擴(kuò)展功能強(qiáng)等特點(diǎn)，因此，對于單片機(jī)學(xué)習(xí)者鞏固自身所學(xué)知識和提高實(shí)際動手實(shí)踐應(yīng)用能力是較為適合的選擇。

本課程設(shè)計(jì)在完成后經(jīng)過protues軟件模擬則是，基本上可以實(shí)現(xiàn)預(yù)先設(shè)想的既定目標(biāo)，其效果為：東西南北四個方向的各三個LED燈，通過四種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，狀態(tài)1，南北綠燈亮，東西紅燈亮，持續(xù)時間30S；狀態(tài)2，東西紅燈亮，南北綠燈滅，南北黃燈閃爍3S；狀態(tài)3，南北紅燈亮，東西綠燈亮，時間持續(xù)30S；狀態(tài)4，東西綠燈滅，東西黃燈閃爍3S，