1、第 1 页目 录一、 设计任务3二、 设计要求3三、 总体设计4四、 硬件模块54.1 主控系统.54.2 数码管显示时间电路.74.3 交通灯输出控制电路.8五、 程序模块.115.1 主程序设计.115.2 数码管显示子程序.115.3 LED 灯显示子程序.125.4 紧急状况中断子程序.165.5 定时/计数子程序.16六、 系统调试.16七、 元件清单.17八、 学习心得.18九、 参考文献.19第 2 页一、设计任务设计并制作一个城市交道口交通灯控制糸统二、基本要求(1) 在 1 平方米左右木板上制作交道口模型，装上交通灯。交道口模型如图所示。(2) 交通灯控制规则如下：1）每个街
2、口有左拐、右拐、直行及行人四种指示灯。每个灯有红、绿两种颜色。自行车与汽车共用左拐、右拐和直行灯。2）共有四种通行方式： 车辆南北直行、各路右拐，南北向行人通行。南北向通行时间为1 分钟，各路右拐比直行滞后 10 秒钟开放。 南北向左拐、各路右拐，行人禁行。通行时间为 1 分钟。 东西向直行、各路右拐，东西向行人通行。东西向通行时间为 1分钟，各路右拐比直行滞后 10 秒钟开放。 东西向左拐、各路右拐。行人禁行。通行时间为 1 分钟。第 3 页3）在通行结束前 10 秒钟，绿灯闪烁直至结束。(3)不必自制电源。发挥部分：有倒计时时间显示；若交道口出现紧急情况，交警可将糸统设置成手动：全路口车辆
3、禁行、行人通行。紧急情况结束后再转成自动状态。三、总体设计整个系统采用 AT89C51 单片机系统为核心，使用 LED 发光二极管代表各个路口的交通灯，用 7SEG-MPX2-CC 数码管对转换时间进行倒时.图 3.1 总体设计框图XTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0./AD039.1/18P0.2/AD237.3/36P0.4/AD435.5/54P0.6/AD63.7/72P1.01.2P1.23.34P1.45.56P1.67.78P3.0/RXD10.1/TP3.2/IN012./IT13P3.4/014P3.7/RD17.6/W6.5/T15P2.7/A15
4、28P2.0/A821.1/9P2./A023.3/14P2.4/A225.5/136.6/47U1AT89C51PROGRAM=.KeilC51ExamplesHELODIANZI.hex234567891RP1RESPACK-8D2LE-GREND1LE-GREN D3LE-GREND4LE-GREND5LED-GREN6LED-GREN7LED-GREN8LED-GRENX1CRYSTALC10.1UFC20.1UFSW1SW-SPTP1.4 P1.4P1.4P1.5P1.6P1.7 P1.6P1.5P1.7.5P1.6.7P0.P0. P0.P0.1P0.2.3P0.4.5P0.6.7
5、.1P0.2.3P0.4.5P0.6.7.1P0.2.3P0.4.5P0.6.7 .1P0.2.3P0.4.5P0.6.7C30.1UFR110k210112101262013.05.18闫 景 瑞李 珊 珊图 3.2 硬件电路设计仿真图AT89C51 单片机数码显示管 手动控制 LED 灯显示复位电路电源第 4 页四、硬件模块4.1 主控系统整个系统采用 AT89C51 单片机为核心，P1 口控制交通灯的亮、灭，P0 口为倒数计时器显示控制端，P2 口是显示器公共端的扫描口，P3.2 为外部中断，当紧急情况下课按下开关，此时所有红灯亮，禁止所有车辆和行人通行。使用LED 发光二极管代表各个路
6、口的各种交通灯，用 7SEG-MPX2-CC 数码管对转换时间进行倒时。AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节 Flash 闪速存储器，128 字节内部 RAM，32 个 I/O 口线，两个 16 位定时/计数器，一个 5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51 可降至 0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式
7、。空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。AT89C51 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。主要管脚说明：P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P0 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须接上拉电
8、阻。P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH 编程和校验时，P1 口作为低八位地址接收。P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部
9、数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示：P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）第 5
10、页P3.2 /INT0（外部中断 0）P3.3 /INT1（外部中断 1）P3.4 T0（计时器 0 外部输入）P3.5 T1（计时器 1 外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的
11、脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时， ALE 只有在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号将不出现。/EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH） ，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时
12、，/EA 将内部锁定为RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（VPP） 。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性:XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2 应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。第 6 页图 4.1 AT89C51 外形图及引脚图4.2
13、 数码管显示时间电路：动态显示方式是指一位一位地轮流点亮每位显示器（称为扫描） ，即每个数码管的位选被轮流选中，多个数码管公用一组段选，段选数据仅对位选选中的数码管有效。对于每一位显示器来说，每隔一段时间点亮一次。显示器的亮度既与导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间的比例有关。通过调整电流和时间参数，可以既保证亮度，又保证显示。若显示器的位数不大于 8 位，则显示器的公共端只需一个 8 位 I/O 口进行动态扫描（称为扫描口） ，控制每位显示器所显示的字形也需一个 8 位口（称为段码输出） 。图 4.2.1 7SEG-MPX2-CC 数码管第 7 页图 4.2.2 数码管显示时间电路4.3 交
14、通灯输出控制电路：道口交通灯采用 LED 二极管，左拐、直行、右拐、行人各一个。当发光电流为 6mA 时，按公式 R=（5V-1.8V）/0.006 计算，限流电阻应为 510 欧，以保护单片机输出端口。 （仿真图未接电阻）显示状态流程如下：00-10 车辆南北向直行、南北向行人通行第 8 页10-50，车辆南北直行、各路右拐，南北向行人通行50-60 后，车辆南北直行、各路右拐，南北向行人通行，路灯闪烁00-50 南北向左拐、各路右拐，行人禁行50-60 南北向左拐、各路右拐，行人禁行，路灯闪烁第 9 页00-10 东西向直行，东西向行人通行10-50 东西向直行、各路右拐，东西向行人通行5
15、0-60 东西向直行、各路右拐，东西向行人通行，路灯闪烁00-50 东西向左拐、各路右拐。行人禁行。第 10 页五、程序模块5.1 主程序设计首先程序初始化，包括定时器初始化。然后进入子程序 ST1 状态 1。在状态 1 中又调用显示子程序，由于状态已不用闪烁因此不用调用闪烁子程序。状态 1 只用显示 10s，所以判断 A 是否等于 50H，不等于则继续执行 ST1 语句，等于则跳转到 ST2 中。同时（50H）加 1。在 ST2 中雨 ST1 不同的是 ST2 中最后10s，灯要闪烁。因此先判断 A 是否等于 10，如果是则同时调用显示子程序和SHANSHUO1 子程序，将（50H）的值和
16、01H 比较，若等于则跳转到 ST3，同时（50H）加 1。在 ST3 中判断 A 是否等于 10H，等于则同时调用显示子程序和SHANSHUO2 子程序，将（50H）的值和 02H 比较，若等于则跳转到 ST4 中。其他状态同理。考虑到有紧急状况发生，程序设计了一个外部中断 INT0，当紧急状况发生时，按下开关，给 P3.2 口一个低电平，触发外部中断，进入中断服务程序。撤销中断时，程序继续执行。主程序：ORG 1000HMAIN: MOV R6,#100 ;主程序；SETB EX0CLR IT0MOV 50H,#00HMOV TMOD,#10H ;初始化MOV TH1,#0D8HMOV TL1,#0F0HMOV IE,#8DH MOV 22H,#60H ;60s;SETB TR15.2 数码管显示子程序显示程序如下：它将显示缓冲区 4 个字节数据依次读出，每一字节数据分两次分别对应显示到数码管上（读一字节显示两位，直到四个数码管显示完毕）50-60 东西向左拐、各路右拐，行人禁行，路灯闪烁
