C51单片机的交通灯控制系统要点

基于C51单片机的交通灯控制系统

1、实验方案论证：

进行十字路口的交通信号灯控制电路设计，画出电路原理图及实验电路图，进行软件编程、以及使用说明文档的建立等一整套工作任务。进行十字路口的交通信号灯控制程序设计，提交一个符合上述功能要求的十字路口的交通信号灯控制系统设计。

2、控制流程分析：

对设计要求进行分析后可得出以下交通工作状态表：

3、硬件设计概要：

根据设计要求，可用6个LED灯分别模拟东西、南北的交通灯。具体接法如下： AT89C51的P1口接LED灯，P1.0、P1.1、P1.2分别接东西方向红、绿、黄交通灯，P1.3、P1.4、P1.5分别接南北方向的红、绿、黄交通灯。P1口和LED灯之间要接限流保护电阻。两位数码管段选接P2口，位选接P0口低两位，P0口低两位接上拉电阻使其可以输出高电平。紧急情况按钮一端接地，另一端与外中断1引脚相连；恢复正常按钮一端接地，另一端与外中断0引脚相连。

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三、原理图设计

1、LED显示部分电路设计：

把单片机AT89C51的P1口作为红黄绿灯显示部分，用6个LED灯分别模拟东西、南北的交通灯。P1.0、P1.1、P1.2各通过一个300Ω的限流保护电阻接东西方向的红、绿、黄LED灯；P1.3、P1.4、P1.5各通过一个300Ω的限流保护电阻接南北方向的红、绿、黄LED灯。LED灯的一端接电源，另一端经电阻接P1口，因此当P1口引脚输出低电平时LED灯发光，即此方案采取低电平驱动方式。具体电路如下：

2、紧急情况处理电路设计：

紧急情况按钮一端接地，另一端与外中断1引脚相连；恢复正常按钮一端接地，另一端与外中断0引脚相连。在程序设计时，我会将其设置为下降沿触发方式。具体电路如下：

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3、数字显示电路设计：

选用共阴极两位数码管。两位数码管A~G引脚各通过一个300Ω的限流保护电阻分别接P2.0~P2.6，位选1引脚和2引脚分别接P0.0口低两位，P0口低两位接5kΩ的上拉电阻使其可以输出高电平。

4、其他部分电路：

XTAL1端和XTAL2端之间接一个12M Hz的晶振，再各接一个30pF的普通电容后接地；RST复位端一端经10uF的电解电容接+5V电源，一端经一个10K的电阻接地。具体电路如下：

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4、系统电路总图：

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四、程序设计：

1、定时器初值的计算：

由于要求定时时间相当精确，我用定时器T0进行定时。根据公式可知若已知要求的定时时间为t，则定时器的初值为x（其中fosc=12M Hz） :

需要定时器的定时时间为50ms，根据公式计算得出X=15536，因此定时器初值的低位TL0=（0B0H），高位TH0=（3CH）。

2、程序流程图：

2．1主程序流程

主程序主要是对单片机进行初始化。初始化首先要开放总中断、定时器T0中断以及外部中断0和外部中断1。其次是设置中断优先级，把外中断0设置为高优先级，外中断1设置为低优先级。再次是给定时器T0装顶初值，然后后是启动定时器，是使定时器开始定时。最后是等待中断。

设置中断优先级 开放总中断、定时器T0中断以及外部中断 开始

循环动态显示 装定时器初值，启动定时器 - 5 -

2.2紧急情况中断处理流程

紧急情况中断处理包括两部分，第一部分是出现紧急情况可以手动使东西、南北方向红灯全亮，而且直到紧急状况解除后才能恢复正常通车。这就要求紧急状况解除前不能退出外中断1处理程序，因此要在外中断1处理程序处设置一无限循环。第二部分是紧急状况解除。为了使外中断1处理程序退出无限循环，可用中断嵌套使机器转去执行外中断0处理程序，而外中断0处理程序修改了寄存器R2的值，中断返回后由于寄存器R2的值的改变使外中断1处理程序跳循环。

2.2.1外中断1处理程序（低优先级）

2.2.2外中断0处理程序（高优先级）

中断返回 使R2的值不为0 外中断0入口 N 中断返回 R2的值为0？ 东西、南北方向红灯亮 Y 置R2的值为0 外中断1入口 数码管显示为0 - 6 -

1.3定时器中断处理流程

Y

N Y

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3、程序源代码：

ORG 0000H AJMP START

ORG 0003H ;外中断0入口 AJMP SERV0

ORG 000BH AJMP SERV1

ORG 0013H AJMP SERV2 ORG 0030H START:MOV IE,#87H

MOV IP,#01H MOV TMOD,#01H MOV TCON,#05H MOV TH0,#3CH

MOV TL0,#0B0H MOV DPTR,#TAB MOV P1,#0F6H MOV R0,#20 MOV R5,#00H MOV R6,#00H

SETB TR0 LOOP1:MOV P0,#02H MOV A,R6

MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A ACALL D10MS MOV P0,#01H MOV A,R5

MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A ACALL D10MS AJMP LOOP1

;外中断1入口 ;定时器中断入口 设置中断优先级 ;装定时器初值 ;装表首地址 ;启动定时器

;循环动态显示,由10秒开始倒计时- 8 -

;

SERV0:MOV R2,#0FFH ;正常状态恢复程序，使R0的值不为0 RETI

SERV1:DJNZ R0,NEXT ;未到1秒，则转到NEXT CJNE R5,#01,DHE0 AJMP DHE3 DHE0: CJNE R5,#00H,DHE1 CJNE R6,#00H,DHE2 MOV R5,#00H MOV R6,#01H MOV P1,#0F5H AJMP OUT0

DHE1: DEC R5 AJMP OUT0 DHE2: MOV R6,#00H MOV R5,#09H OUT0: MOV R0,#20 RETI

DHE3: MOV P0,#00H MOV P2,#3FH MOV A,P1 MOV R1,#05H

JNB ACC.0,CHE0 YELL0:SETB P1.0

SETB P1.1 CLR P1.2 ACALL DMS SETB P1.2 ACALL DMS

DJNZ R1,YELL0 MOV P1,#0EEH SJMP NEXT1 CHE0: JNB ACC.3,CHE1 YELL1:SETB P1.3 SETB P1.4 CLR P1.5

;减1秒 ;显示为0 ;东西方向红灯亮，则转到CHE0 ;东西方向绿灯灭 ;东西方向黄灯闪烁5次

;东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮 ;南北方向绿灯灭 - 9 -

ACALL DMS SETB P1.5 ACALL DMS

DJNZ R1,YELL1 ;南北方向黄灯闪烁5次

CHE1: MOV P1,#0F5H ;南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮 NEXT1:MOV R0,#20 MOV R5,#00H

MOV R6,#01H ;重置显示为10秒 NEXT: MOV TH0,#3CH ;重装定时器初值 MOV TL0,#0B0H RETI

SERV2:MOV P0,#00H

MOV P2,#3FH ;显示为0 MOV R5,#00H MOV R6,#00H

MOV R2,#00H ;紧急状况服务程序，使R2的值为0 MOV P1,#0F6H

LOOP3:CJNE R2,#00H,OUT1 ;R2的值为0，则无限循环，直到执行SERV0状 MOV R3,#02H ; 态恢复程序，使R0的值不为0才返回 DJNZ R3,LOOP3 OUT1: RETI

DMS: MOV 32H,#4 ;延时子程序，延时0.4秒 DL0: MOV 31H,#200 DL1: MOV 30H,#250 DL2: DJNZ 30H,DL2 DJNZ 31H,DL1 DJNZ 32H,DL0 RET

D10MS:MOV 33H,#50 ;延时子程序，延时10毫秒 DL3: MOV 34H,#100 DL4: DJNZ 34H,DL4 DJNZ 33H,DL3 RET

TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH END

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五、仿真结果与分析

在PROTEUS软件仿真中的结果如下： 1、初始状态

2、东西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮

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3、东西路口绿灯灭，黄灯闪烁

4、东西路口红灯亮，南北路口的绿灯亮

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5、南北路口绿灯灭，黄灯闪烁

由以上仿真结果可以看出，电路图和源程序设计完全满足设计要求。

六、课程设计总结与体会

通过这次课程设计我巩固和加深课堂所学知识；掌握一般软硬件的设计方法和查询、运用资料的能力；掌握通过定时器进行定时的基本方法、中断控制的原理和方法以及LED控制的方法。

这次课程设计，我将课本上的理论知识和实际的应用有机的结合起来，提高分析和解决问题的实际能力，通过对汇编语言程序代码的设计、编写、修改以提高自己实际编程能力。

总的来说，这次课程设计的难度不算大，整个设计、调试任务都有我独立完成。而在PROTEUS软件仿真中的结果可以看到我的设计完全符合要求。在设计过程中我还认识到，遇到问题时应回到书本，查找实际问题所需的理论知识，将理论和实际结合起来。这样，在解决问题的同时还能提高我对理论知识的理解。

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