1、課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)題 目 交通燈系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系 (部) 信息工程系 專(zhuān) 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 12 月 7 日至 12 月 18 日 共 2 周指導(dǎo)教師(簽字) 系 主 任(簽字) 2009年 12 月 4 日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)題 目 交通燈系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系 (部) 信息工程系 專(zhuān) 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 12 月 7 日至 12 月 18 日 共 2 周指導(dǎo)教師(簽字) 系 主 任(簽字) 年 月 日一、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求假設(shè)一個(gè)十字路口為東西南北走向。開(kāi)始為四個(gè)路口的紅燈全部亮之后,東西路口的綠燈亮,南北路口的紅燈亮,東西路口方向

2、通車(chē),延時(shí)一段時(shí)間后（20秒）,東西路口的綠燈,閃爍若干次后（3秒），東西路口的綠燈熄滅，同時(shí)東西路口的黃燈亮,延時(shí)一段時(shí)間后（2秒）,東西路口的紅燈亮,南北路口的綠燈亮,南北路口方向通車(chē),延時(shí)一段時(shí)間后（20秒）,南北路口的綠燈閃爍若干次后（3秒）,南北路口的綠燈熄滅，同時(shí)南北路口的黃燈亮，延時(shí)一段時(shí)間后（2秒）,再切換到東西路口的綠燈亮,南北路口的紅燈亮,之后重復(fù)以上過(guò)程。擴(kuò)展部分：用LED數(shù)碼管顯示時(shí)間。設(shè)計(jì)要求有具體的硬件電路和軟件實(shí)現(xiàn)，方案切實(shí)可行，使用簡(jiǎn)單方便。二、設(shè)計(jì)原始資料單片機(jī)實(shí)驗(yàn)十八-交通燈控制實(shí)驗(yàn)；為我們開(kāi)始完成相應(yīng)的單片機(jī)設(shè)計(jì)提供了思路。利用系統(tǒng)提供的雙色LED顯示電路

3、。單片機(jī)實(shí)驗(yàn)九-串行靜態(tài)數(shù)碼顯示實(shí)驗(yàn)使用四只74LS164組成四位靜態(tài)數(shù)碼管顯示電路，在數(shù)碼管上滾動(dòng)顯示“0”到“F”十六進(jìn)制字符。三、設(shè)計(jì)完成后提交的文件和圖表1計(jì)算說(shuō)明書(shū)部分說(shuō)明具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程，方案等，相關(guān)計(jì)算等2圖紙部分：相關(guān)電路原理圖、軟件流程圖、系統(tǒng)框圖和源程序等四、進(jìn)程安排12月7日發(fā)題目；12月7日-12月8日查找資料，討論。12月8日-12月16日具體設(shè)計(jì)。12月16日-12月18日論文撰寫(xiě)。12月18日上交論文。五、主要參考資料 何立民. 單片機(jī)高級(jí)教程 第1版北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001 趙曉安. MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用. 天津：天津大學(xué)出版社，2001.3

4、李廣第 單片機(jī)基礎(chǔ) 第1版北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1999成 績(jī) 評(píng) 定 表口試（答辯）成績(jī)報(bào)告成績(jī)總評(píng)成績(jī)目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求.11、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求的分析1二、軟件設(shè)計(jì)21、顯示原理22、計(jì)數(shù)器初值計(jì)算23、每秒鐘的設(shè)定24、控制系統(tǒng)、時(shí)間顯示模塊3三、硬件電路設(shè)計(jì)51、74LS164的應(yīng)用52、LED顯示器件工作原理 5四、安裝與調(diào)試5五、結(jié)論與心得7六、參考文獻(xiàn)7附錄：1、源程序2、系統(tǒng)原理圖摘 要本系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)、鍵盤(pán)、LED 顯示、數(shù)碼管顯示、交通燈演示系統(tǒng)組成。系統(tǒng)除基本交通燈功能外，還具有倒計(jì)時(shí)、時(shí)間設(shè)置、信號(hào)燈閃爍、信號(hào)燈顏色分時(shí)亮、分時(shí)段調(diào)整信號(hào)燈的點(diǎn)亮?xí)r間等功能。

5、同時(shí)給出了軟硬件設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)過(guò)程包括硬件電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)兩大步驟， 關(guān)鍵詞：AT80C51單片機(jī)、交通燈控制系統(tǒng)、定時(shí)循環(huán)、數(shù)碼管顯示、延時(shí)。一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求假設(shè)一個(gè)十字路口為東西南北走向。開(kāi)始為四個(gè)路口的紅燈全部亮之后,東西路口的綠燈亮,南北路口的紅燈亮,東西路口方向通車(chē),延時(shí)一段時(shí)間后（20秒）,東西路口的綠燈,閃爍若干次后（3秒），東西路口的綠燈熄滅，同時(shí)東西路口的黃燈亮,延時(shí)一段時(shí)間后（2秒）,東西路口的紅燈亮,南北路口的綠燈亮,南北路口方向通車(chē),延時(shí)一段時(shí)間后（20秒）,南北路口的綠燈閃爍若干次后（3秒）,南北路口的綠燈熄滅，同時(shí)南北路口的黃燈亮，延時(shí)一段時(shí)間后（2秒）,再切換

6、到東西路口的綠燈亮,南北路口的紅燈亮,之后重復(fù)以上過(guò)程。擴(kuò)展部分：用LED數(shù)碼管顯示時(shí)間。1、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求的分析對(duì)于具體過(guò)程的分析：東西南北紅燈（0.1S）東西綠南北紅（20S）東西綠燈閃爍（3S）東西黃燈亮（1S）南北綠燈亮（20S）南北綠燈閃爍（3S）南北黃燈亮（2S）.上述思路可分為兩個(gè)循環(huán)：一個(gè)是在南北綠燈亮之前，南北紅燈一直亮著（25S）隨后是南北燈亮的過(guò)程中東西紅燈一直亮著（25S）。分別用數(shù)碼管定時(shí)20S，25S記錄紅燈和綠燈持續(xù)時(shí)間。25秒后南北方向的持續(xù)情況與東西對(duì)調(diào)這樣就完成了一次整體循環(huán)。二、軟件設(shè)計(jì)1、顯示原理交通信號(hào)燈控制邏輯如下：假設(shè)一個(gè)十字路口為東西南北走向。開(kāi)

7、始為四個(gè)路口的紅燈全部亮之后,東西路口的綠燈亮,南北路口的紅燈亮,延時(shí)一段時(shí)間后,東西路口的綠燈,閃爍若干次后（3秒），東西路口的綠燈熄滅，同時(shí)東西路口的黃燈亮,延時(shí)一段時(shí)間后（2秒）,東西路口的紅燈亮,南北路口的綠燈亮,延時(shí)一段時(shí)間后,南北路口的綠燈閃爍若干次后（3秒）,南北路口的綠燈熄滅，同時(shí)南北路口的黃燈亮，延時(shí)一段時(shí)間后（2秒）,再切換到東西路口的綠燈亮,南北路口的紅燈亮,之后重復(fù)以上過(guò)程。靜態(tài)數(shù)碼管顯示電路由四只74LS164、四只共陰極LED數(shù)碼管組成。輸入只有兩個(gè)信號(hào)，它們是串行數(shù)據(jù)線(xiàn)DIN和移位信號(hào)CLK。四只74LS164首尾相連，每只74LS164的并行輸出作為L(zhǎng)ED數(shù)碼管

8、的段碼。雙色LED是由一個(gè)紅色LED管芯和一個(gè)綠色LED管芯封裝在一起，共用負(fù)極，當(dāng)紅色正端加高電平，綠色正端加低電平時(shí)，紅燈亮；紅色正端加低電平，綠色正端加高電平時(shí)，綠燈亮；兩端都加高電平時(shí)，黃燈亮。2、計(jì)數(shù)器初值計(jì)算該實(shí)驗(yàn)采用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0定時(shí)，循環(huán)一秒的子程序。首先采用定時(shí)50ms，然后再計(jì)數(shù)20次的方法實(shí)現(xiàn)。（1）T0工作在定時(shí)方式1時(shí)，控制字TMOD配置：M1M0=01,GATE=0,C/T=0，可取方式控制字01H.（2）計(jì)算計(jì)數(shù)初值X：晶振為12MHz，所以機(jī)器周期1us。計(jì)算后將3CH送入TH0中，0E1H送入TL0中。2、計(jì)數(shù)器初值計(jì)算該實(shí)驗(yàn)采用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0定時(shí)，循環(huán)一

9、秒的子程序。首先采用定時(shí)50ms，然后再計(jì)數(shù)20次的方法實(shí)現(xiàn)。（1）T0工作在定時(shí)方式1時(shí)，控制字TMOD配置：M1M0=01,GATE=0,C/T=0，可取方式控制字01H.（2）計(jì)算計(jì)數(shù)初值X：晶振為12MHz，所以機(jī)器周期1us。計(jì)算后將3CH送入TH0中，0E1H送入TL0中。3、控制系統(tǒng)、時(shí)間顯示模塊源程序如下DISPLAY: ;數(shù)碼顯示MOV A, SECOND1;東西秒寄存器MOV B, #10;拆成兩個(gè)10進(jìn)制數(shù)DIV ABMOV DBUF+1,AMOV A,BMOV DBUF, AMOV A, SECOND2MOV B, #10;16進(jìn)制數(shù)拆成兩個(gè)10進(jìn)制DIV ABMOV

10、DBUF+3, AMOV A,BMOV DBUF+2, AMOV R0,#DBUFMOV R7,#4DP10:MOV DPTR,#LEDMAPMOV A,R0MOVC A,A+DPTRMOV R1,AINC R1DJNZ R7,DP10MOV R0,#TEMPMOV R1,#4DP12:MOV R7,#8MOV A,R0DP13:RLC AMOV DIN,CCLR CLKSETB CLKDJNZ R7,DP13INC R0DJNZ R1,DP12RETLEDMAP: DB 3FH,6,5BH,4FH,66H,6DH ;0，1，2，3，4，5DB 7DH,7,7FH,6FH,77H,7CH ;6

11、，7，8，9，A，BDB 58H,5EH,7BH,71H,0,40H ;C，D，E，F(xiàn)， , -三 硬件電路設(shè)計(jì)1、74LS164的應(yīng)用對(duì)于74IS164，我們用來(lái)聯(lián)系單片機(jī)與數(shù)碼管，將單片機(jī)的P1.6與P1.7口輸出信號(hào)顯示在數(shù)碼管中。2、LED數(shù)碼管顯示器件工作原理即為我們選擇的led工作原理圖。P10同時(shí)接G1、G3；P11同時(shí)接R1、R3；P12同時(shí)接G2、G4；P13同時(shí)接R2、R4；P16、P17分別接靜態(tài)數(shù)碼顯示的DIN、CLK。四安裝與調(diào)試1）系統(tǒng)各跳線(xiàn)器處在初始設(shè)狀態(tài)。P10同時(shí)接G1、G3；P11同時(shí)接R1、R3；P12同時(shí)接G2、G4；P13同時(shí)接R2、R4；P16、P1

12、7分別接靜態(tài)數(shù)碼顯示的DIN、CLK。2）啟動(dòng)PC機(jī)，打開(kāi)Keil uVision2軟件，加載程序，編譯，下載，運(yùn)行。3）觀察十字路口交通燈效果 可見(jiàn)開(kāi)始為四個(gè)路口的紅燈全部亮之后,東西路口的綠燈亮,南北路口的紅燈亮,東西路口方向通車(chē),延時(shí)一段時(shí)間后（20秒）,東西路口的綠燈,閃爍若干次后（3秒），東西路口的綠燈熄滅，同時(shí)東西路口的黃燈亮,延時(shí)一段時(shí)間后（2秒）,東西路口的紅燈亮,南北路口的綠燈亮,南北路口方向通車(chē),延時(shí)一段時(shí)間后（20秒）,南北路口的綠燈閃爍若干次后（3秒）,南北路口的綠燈熄滅，同時(shí)南北路口的黃燈亮，延時(shí)一段時(shí)間后（2秒）,再切換到東西路口的綠燈亮,南北路口的紅燈亮五、結(jié)論與

13、心得通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加深了對(duì)很多知識(shí)的理解，自己做一個(gè)東西的時(shí)候，才會(huì)知道理論與實(shí)際的差別。這過(guò)對(duì)交通燈的設(shè)計(jì)，也學(xué)到了很多原來(lái)不熟悉或沒(méi)有掌握好的知識(shí)，像查詢(xún)及其數(shù)碼管的應(yīng)用。對(duì)于肯本上的指令理解的更深入了，原來(lái)沒(méi)有記住的指令，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，都能熟悉的運(yùn)用。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)，自己更學(xué)到了一些書(shū)本之外的知識(shí)。例如，如何控制自己的情緒，如何與同學(xué)相互配合來(lái)完成任務(wù)，必需加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)，調(diào)節(jié)自己的心態(tài)。六、參考文獻(xiàn)夏繼強(qiáng). 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社, 2001 趙曉安. MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用. 天津：天津大學(xué)出版社，2001.3 51單片機(jī)開(kāi)發(fā)入門(mén)與典型實(shí)例王守中

14、 編著 人民郵電出版附錄源程序 SECOND1 EQU 30H ;東西秒寄存器SECOND2 EQU 31H ;南北秒寄存器 DBUF EQU 40H ;顯示緩沖1 TEMP EQU 44H ;顯示緩沖2 LED_G1 BIT P1.0 ;東西綠燈 LED_R1 BIT P1.1 ;東西紅LED_G2 BIT P1.2 ;南北綠燈 LED_R2 BIT P1.3 ;南北紅燈 DIN BIT P1.6 ;串行顯示數(shù)據(jù) CLK BIT P1.7 ;串行顯示時(shí)鐘ORG 0000H LJMP START ORG 0100HSTART: LCALL STATE0 ;調(diào)用狀態(tài)0 LCALL DELAY ;

15、調(diào)用延時(shí) MOV TMOD,#01H ;置T0工作方式1 MOV TH0, #3CH ;置T0定時(shí)初值50mS MOV TL0, #0B0H SETB TR0 ;啟動(dòng)T0 CLR EALOOP: MOV R2,#20 ;置1S計(jì)數(shù)初值 50mS*20=1S MOV R3,#20 ;紅燈20S MOV SECOND1,#25 ;東西秒顯示初值25S MOV SECOND2,#20 ;南北秒顯示初值25S LCALL DISPLAY LCALL STATE1 ;調(diào)用狀態(tài)1WAIT1: JNB TF0,WAIT1 ;查詢(xún)50mS到否 CLR TF0 MOV TH0, #3CH ;恢復(fù)T0定時(shí)初值50

16、mS MOV TL0, #0B0H SETB TR0 ;啟動(dòng)T0 DJNZ R2,WAIT1 ;判1S到否?未到繼續(xù)狀態(tài)1 MOV R2,#20 ;置50mS計(jì)數(shù)初值 DEC SECOND1 ;東西秒顯示減一 DEC SECOND2 ;南北秒顯示減一 LCALL DISPLAY DJNZ R3,WAIT1 ;狀態(tài)1維持20SMOV R2,#5 ;置50mS計(jì)數(shù)初值 5*4=20 MOV R3,#3 ;綠燈閃3S MOV R4,#4 ;閃爍間隔200mS MOV SECOND1,#5 ;東西秒顯示初值5S MOV SECOND2,#5 ;南北秒顯示初值5S LCALL DISPLAYWAIT2:

17、 LCALL STATE2 ;調(diào)用狀態(tài)2 JNB TF0,WAIT2 ;查詢(xún)50mS到否 CLR TF0 MOV TH0, #3CH ;恢復(fù)T0定時(shí)初值50mS MOV TL0, #0B0H DJNZ R4,WAIT2 ;判200mS到否?未到繼續(xù)狀態(tài)2 CPL LED_G1 ;東西綠燈閃 MOV R4,#4 ;閃爍間隔200MsDJNZ R2,WAIT2 ;判1S到否?未到繼續(xù)狀態(tài)2 MOV R2,#5 ;置50mS計(jì)數(shù)初值 DEC SECOND1 ;東西秒顯示減一 DEC SECOND2 ;南北秒顯示減一 LCALL DISPLAY DJNZ R3,WAIT2 ;狀態(tài)2維持3SMOV R2

18、,#20 ;置50mS計(jì)數(shù)初值 MOV R3,#2 ;黃燈2S MOV SECOND1,#2 ;東西秒顯示初值2S MOV SECOND2,#2 ;南北秒顯示初值2S LCALL DISPLAYWAIT3: LCALL STATE3 ;調(diào)用狀態(tài)3 JNB TF0,WAIT3 ;查詢(xún)30mS到否 CLR TF0 MOV TH0, #3CH ;恢復(fù)T0定時(shí)初值50mS MOV TL0, #0B0H DJNZ R2,WAIT3 ;判1S到否?未到繼續(xù)狀態(tài)3 MOV R2,#20 ;置50mS計(jì)數(shù)初值 DEC SECOND1 ;東西秒顯示減一 DEC SECOND2 ;南北秒顯示減一 LCALL DI

19、SPLAY DJNZ R3,WAIT3 ;狀態(tài)3維持2SMOV R2,#20 ;置50mS計(jì)數(shù)初值 MOV R3,#20 ;紅燈20S MOV SECOND1,#25 ;東西秒顯示初值25S MOV SECOND2,#20 ;南北秒顯示初值25S LCALL DISPLAYWAIT4: LCALL STATE4 ;調(diào)用狀態(tài)4 JNB TF0,WAIT4 ;查詢(xún)50mS到否 CLR TF0 MOV TH0, #3CH ;恢復(fù)T0定時(shí)初值50mS MOV TL0, #0B0H DJNZ R2,WAIT4 ;判1S到否?未到繼續(xù)狀態(tài)4 MOV R2,#20 ;置50mS計(jì)數(shù)初值 DEC SECOND

20、1 ;東西秒顯示減一 DEC SECOND2 ;南北秒顯示減一 LCALL DISPLAY DJNZ R3,WAIT4 ;狀態(tài)4維持20SMOV R2,#5 ;置50mS計(jì)數(shù)初值 5*4=20 MOV R4,#4 ;閃爍間隔200mS MOV R3,#3 ;綠燈閃3S DEC SECOND1 ;東西秒顯示初值5S DEC SECOND2 ;南北秒顯示初值5S LCALL DISPLAYWAIT5: LCALL STATE5 ;調(diào)用狀態(tài)5 JNB TF0,WAIT5 ;查詢(xún)50mS到否 CLR TF0 MOV TH0, #3CH ;恢復(fù)T0定時(shí)初值100mS MOV TL0, #0B0H DJN

21、Z R4,WAIT5 ;判200mS到否?未到繼續(xù)狀態(tài)5 CPL LED_G2 ;南北綠燈閃 MOV R4,#4 ;閃爍200mS DJNZ R2,WAIT5 ;判1S到否?未到繼續(xù)狀態(tài)5 MOV R2,#5 ;置100mS計(jì)數(shù)初值 DEC SECOND1 ;東西秒顯示減一 DEC SECOND2 ;南北秒顯示減一 LCALL DISPLAY DJNZ R3,WAIT5 ;狀態(tài)5維持3S MOV R2,#20 ;置50mS計(jì)數(shù)初值 MOV R3,#2 ;黃燈2S DEC SECOND1 ;東西秒顯示初值2S DEC SECOND2 ;南北秒顯示初值2S LCALL DISPLAYWAIT6:

22、LCALL STATE6 ;調(diào)用狀態(tài)6 JNB TF0,WAIT6 ;查詢(xún)100mS到否 CLR TF0 MOV TH0, #3CH ;恢復(fù)T0定時(shí)初值100mS MOV TL0, #0B0H DJNZ R2,WAIT6 ;判1S到否?未到繼續(xù)狀態(tài)6 MOV R2,#20 ;置100mS計(jì)數(shù)初值 DEC SECOND1 ;東西秒顯示減一 DEC SECOND2 ;南北秒顯示減一 LCALL DISPLAY DJNZ R3,WAIT6 ;狀態(tài)6維持2SLJMP LOOP ;大循環(huán)STATE0: ;狀態(tài)0MOV P1,#0CLR LED_G1SETB LED_R1 ;東西紅燈亮CLR LED_G2

23、SETB LED_R2 ;南北紅燈亮RETSTATE1: ;狀態(tài)1SETB LED_G1 ;東西綠燈亮CLR LED_R1CLR LED_G2SETB LED_R2 ;南北紅燈亮RETSTATE2: ;狀態(tài)2CLR LED_R1CLR LED_G2SETB LED_R2 ;南北紅燈亮RETSTATE3: ;狀態(tài)3SETB LED_G1SETB LED_R1 ;東西黃燈亮CLR LED_G2SETB LED_R2 ;南北紅燈亮RETSTATE4: ;狀態(tài)4CLR LED_G1SETB LED_R1 ;東西紅燈亮SETB LED_G2 ;南北綠燈亮CLR LED_R2RETSTATE5: ;狀態(tài)5CLR LED_G1SETB LED_R1 ;東西紅燈亮