2208
仿真圖proteus 7.8
程序編譯器：keil 4/keil 5
編程語言：C語言
設(shè)計(jì)編號(hào)：J000
功能說明：
采用51單片機(jī)以及單片機(jī)最小系統(tǒng)和三極管驅(qū)動(dòng)電路以及外圍的按鍵和數(shù)碼管顯示等部件，設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)。
1.四路交通燈，帶有紅綠燈倒計(jì)時(shí)，綠燈倒計(jì)時(shí)結(jié)束后轉(zhuǎn)黃燈5秒，再轉(zhuǎn)紅燈。
2.緊急情況下按鍵緊急按鈕，四路黃燈快閃。
3.可以動(dòng)態(tài)設(shè)置紅綠燈時(shí)間。
涉及知識(shí)點(diǎn):按鍵掃描，定時(shí)器，數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)。
??開題報(bào)告
內(nèi)容要求：
一、 任務(wù)
近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)技術(shù)日益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。
十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。交通信號(hào)燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)以及單片機(jī)最小系統(tǒng)和三極管驅(qū)動(dòng)電路以及外圍的按鍵和數(shù)碼管顯示等部件，設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)通過兩位一體共陰極數(shù)碼管顯示，并能通過按鍵對(duì)定時(shí)進(jìn)行設(shè)置。本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。設(shè)計(jì)通過STC89C52單片機(jī)以及單片機(jī)最小系統(tǒng)和三極管驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管（數(shù)碼管更亮，白天看的很清楚）以及外圍的按鍵和數(shù)碼管顯示等部件，數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示時(shí)間。
??仿真圖（提供源文件）：
??系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
根據(jù)上面的功能要求，硬件系統(tǒng)主要有單片機(jī)模塊、指示燈模塊和倒計(jì)時(shí)顯示模塊。各模塊選擇如下
??主控制器選擇
單片機(jī)（Microcontrollers）是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時(shí)的4位、8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的300M的高速單片機(jī)。本文的單片機(jī)特指51單片機(jī)，具體芯片型號(hào)是STC89C52RC。需注意STC89C51,STC89C52，AT89C51,AT89C52都是51單片機(jī)的一種具體芯片型號(hào)。
AT89C51是AT89C5X系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，它采用ATMEL的高密非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造并和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS—51指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。通過在單塊芯片上組合通用的CPL1和快閃存儲(chǔ)器，ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C52是一強(qiáng)勁的微型計(jì)算機(jī)，它對(duì)許多嵌入式控制的應(yīng)用，提供了一種高度靈活和成本低的解決辦法。芯片AT89C52是ATMEL公司生產(chǎn)的帶2K字節(jié)快閃存儲(chǔ)器的8位單片機(jī)。
? 該單片機(jī)還具有體積小,價(jià)格低等特點(diǎn)。AT89C51單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/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。
??系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖
中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。
AT89C51內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。
AT89C51共有4096個(gè)8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 AT89C51有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。
AT89C51共有4組8位I/O口(P0、P1、P2或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。 AT89C51內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。
AT89C51具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。
??時(shí)鐘及復(fù)位電路
AT89C51內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但AT89C51單片機(jī)需外置振蕩電容。
本設(shè)計(jì)中，使單片機(jī)運(yùn)行在最小系統(tǒng)。
時(shí)鐘電路由兩個(gè)20nF的微調(diào)電容和一個(gè)晶振組成。AT89C51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，它的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。這兩個(gè)引腳接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。本系統(tǒng)采用12Hz的振蕩器，機(jī)器周期為1us。復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位、按鍵電平復(fù)位和外部脈沖復(fù)位三種方式。
??指示燈及倒計(jì)時(shí)模塊
（1）指示燈模塊：
設(shè)計(jì)電路中每個(gè)路口的控制信號(hào)燈應(yīng)有三個(gè)，即紅燈、黃燈、綠燈各一個(gè)。因此，本電路的設(shè)計(jì)中應(yīng)用到紅燈、黃燈、綠燈個(gè)四個(gè)。同一方向的兩個(gè)路口的同一顏色指示燈是同時(shí)亮滅，為簡(jiǎn)化電路，可讓這兩個(gè)燈接同一引腳。這樣可用P1口控制所有的指示燈。
按照設(shè)計(jì)，指示燈采用紅/綠/黃三種發(fā)光二極管。該組件及其與單片機(jī)引腳的接法如下：
??倒計(jì)時(shí)模塊：
利用兩個(gè)74HC573鎖存器驅(qū)動(dòng)四個(gè)兩位數(shù)碼管，因?yàn)槟媳狈较蚝蜄|北方向的倒計(jì)時(shí)時(shí)間是一樣的，所以倒計(jì)時(shí)實(shí)際上只有兩個(gè)顯示。
??程序
??軟件主流程框架
? 開機(jī)上電便處于正常運(yùn)行狀態(tài)，南北方向通行30秒后變?yōu)闁|西方向通行30秒，如此60秒循環(huán)一次，使得東西方向和南北方向交替通行。
? 顯示系統(tǒng)則顯示到下一次改變通行方向所剩的時(shí)間，利于司機(jī)調(diào)整車輛狀況。每到通行方向轉(zhuǎn)換時(shí)，正在通行的方向綠燈熄滅，變?yōu)辄S燈閃爍，提醒司機(jī)注意通行方向的改變，避免不必要的危險(xiǎn)。
? 本設(shè)計(jì)支持動(dòng)態(tài)修改東西南北方向的紅綠燈時(shí)間。短按設(shè)置/退出設(shè)計(jì)進(jìn)入修改模式。先修改南北方向綠燈時(shí)間，再短按修改東西方向紅燈時(shí)間，按第四個(gè)按鍵保存設(shè)置的時(shí)間。
? 緊急情況下，可以通過按鍵設(shè)置四方向黃燈。
? 延時(shí)方法可以有兩種，一種是利用MCS-51內(nèi)部定時(shí)器才生溢出中斷來確定1秒的時(shí)間，另一種是采用軟延時(shí)的方法。本程序的倒計(jì)時(shí)采用軟件延時(shí)。
??main函數(shù)
以下是主函數(shù)
#define _MAIN_C
#include "use.h"
#include "main.h"
#include "time.h"
#include "key.h"
bit flag1s;
uchar count1s,NS_time,WE_time;
uchar GreenTime=30,RedTime=35;//綠燈時(shí)間和紅燈時(shí)間，紅燈要比綠燈時(shí)間長
uchar index=0;
enum eStaSysterm StaSysterm=NormalRun;
void main()
{
EA=1; //開總中斷
InintTimer0(); //初始化定時(shí)器0
while(1)
{
LEDScan(); //數(shù)碼管即LED掃描
KeyDriver(); //鍵盤驅(qū)動(dòng)掃描
if(flag1s)
{
flag1s=0;
NS_time--; //紅綠燈倒計(jì)時(shí)時(shí)間減
WE_time--;
}
}
}
void InintTimer0()
{
TMOD=0X01;
TH0=0X4C;
TL0=0X00;
ET0=1;
TR0=1;
}
void Timer0() interrupt 1
{
TH0=0XBB;
TL0=0X00;
KeyScan();
if(++count1s<50) return;
count1s=0;
if(StaSysterm==NormalRun) flag1s=1; //非正常運(yùn)行時(shí)，不紅綠燈數(shù)值不減一
}
void LEDScan()
{
if(StaSysterm==NormalRun) //正常運(yùn)行
{
if(NS_time==0 || WE_time==0)//當(dāng)東西或者南北方向通行時(shí)間倒數(shù)到0，切換狀態(tài)
{
switch(index) //改變紅綠燈的狀態(tài)，狀態(tài)機(jī)
{
case 0:
{
index=1;
NS_time=GreenTime;//南北方向綠燈通行時(shí)間
WE_time=RedTime;//東西綠燈方向通行時(shí)間
P2=0X09; //需要亮的燈轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制位0000 1001，對(duì)應(yīng)P2口的P2^0和P2^3,
//對(duì)應(yīng)仿真圖的綠燈L0和紅燈L3亮。
}break;
case 1:
{
index=2;
NS_time=RedTime-GreenTime;
P2=0X0A;
}break;
case 2:
{
index=3;
NS_time=RedTime;
WE_time=GreenTime;
P2=0X24;
}break;
case 3:
{
index=0;
WE_time=RedTime-GreenTime;
P2=0X14;
}break;
default:break;
}
}
Seg_Display(NS_time/10,0);
Seg_Display(NS_time%10,1);
Seg_Display(WE_time/10,2);
Seg_Display(WE_time%10,3);
}
else if(StaSysterm==UrgentRun)
{ //緊急情況運(yùn)行
P2=0x12;
Delayms(200);
P2=0x00;
Delayms(200);
}
else //設(shè)置調(diào)整紅綠燈時(shí)間
{
index=0;
NS_time=0;
WE_time=0; //重新初始化紅綠燈并運(yùn)行
UrgentScan();
}
}
