基于80C51单片机的交通灯设计

基于80C51单片机的交通

灯设计

班级:电信1101

姓名:XXXX

学号:0703110107

一、设计说明及材料清单

(一)设计说明：

本交通灯的设计简化了十字路交通灯，只将东西和南北两个路向的交通灯情况表示

出来，但也做了很多改进，设计了针对不同时间段不同的控制方案，并且采用串口

通讯可将不同的控制方案下载到芯片中，外接掉电保存程序的非易失性存储芯片和

掉电仍可计时的时钟芯片，以保证计时的正确性。

(二)材料清单：

二、电路原理图设计

本设计共用到四款主要芯片，分别为单片机芯片80C51、EEPROM芯片AT24C02、时钟芯片DS1302和转串口芯片MAX232。

(一)下图为80C51单片机芯片的管脚图，80C51有两个16位定时计数器，两个外中断，两

个定时计数中断，及一个串行中断，并有4个8位并行输入口即I/O口。80C51内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电容外接，本系统中采用12MHz的晶振频率。

(二)下图为AT24C02芯片的原理图，该芯片是一种带有I2C总线结构的EEPROM芯片，通过

SDA和SCL端口与总线连接，具有非易失性，掉电仍可保存程序。其管脚功能如下：管脚名称功能说明

A0、A1、A2 器件地址选择本设计全部接地

SDA 串行数据、地址与单片机的P1.6连接进行数据、地址的传输

SCL 串行时钟与单片机的P1.7相连，串行时钟信号输入

WP 写保护WP=1，只能对其读，写禁止，所以令WP=0

VCC +1.8V~6.0V工作电压电源输入

GND 地接地引脚

(三)下图是时钟芯片的电路原理图，DS1307是一款低功耗，地址和数据通过两线双向的串

行总线的传输，节省单片机资源，该芯片可以提供秒，分，小时等信息，芯片有一个内置的电源感应电路，具有掉电检测和电池切换功能，本设计中需要其停电后继续计时。

其中的7引脚是方波的输出端，可接入单片机的可引起中断的端口，利用引脚7产生的方波引起中断，从而显示时间的变化。

(四)下图是MAX232芯片的原理图，因为设计要求与电脑有串口通讯，就是将交通灯不同时

间段程序控制方案通过串口下载到单片机里，单片机上有一个全双工的串行通讯口，但电脑的串口是RS232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，所以采用了专用芯片MAX232进行转换，下图中的7、8端口分别和电脑上的RS232端口的2、3连接，芯片的9和10端口与单片机的串口相连，如下图所示：

(五)下图为交通灯的总体原理图（不包括上述芯片原理图），根据要求选择六只LED灯作为

东西和南北方向的红绿黄交通灯，并且每个方向上有时间计数提示，每个方向有两位数码管动态显示，最大为99，采用共阴极7段数码管，单片机通过驱动器SN7404的放大电流驱动每位数码管。P1.0至P1.5控制六只LED灯，数码管由P0.0至P0.6控制进行段选，P2.0至P2.3控制位选。

三、程序设计

(一)系统框图：

(二)主程序如下：

#include"reg51.h"

#include

#define EW_H 0

#define EW_L 1

#define SN_H 2

#define SN_L 3

//函数声明

void EW_NONE();

void EW_RED();

void EW_YELLOW();

void EW_GREEN();

void SN_NONE();

void SN_RED();

void SN_YELLOW();

void SN_GREEN();

void LED_INIT();

void LED_WRITE(int dat,int con); //根据原理图定义交通灯的引脚sbit EW_LED_RED = P1^0;

sbit EW_LED_YELLOW = P1^1;

sbit EW_LED_GREEN = P1^2;

sbit SN_LED_RED = P1^3;

sbit SN_LED_YELLOW = P1^4;

sbit SN_LED_GREEN = P1^5;

//定义P2^0-P2^3=LED数码管控制

sbit EW_weixuan_H = P2^0;

sbit EW_weixuan_L = P2^1;

sbit SN_weixuan_H = P2^2;

sbit SN_weixuan_L = P2^3;

//定义P0^0-P0^7=LED数码管段选引脚

sbit LED_DATA_A = P0^0;

sbit LED_DATA_B = P0^1;

sbit LED_DATA_C = P0^2;

sbit LED_DATA_D = P0^3;

sbit LED_DATA_E = P0^4;

sbit LED_DATA_F = P0^5;

sbit LED_DATA_G = P0^6;

sbit SCL = P1^6;

sbit SDA = P1^7;

//变量声明

unsigned char counter,ew_sign,sn_sign,ew_time,sn_time,hour

//定义段码

code char LED_CODE[10] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

/*main函数开始*/

main()

{

counter = 3;//计数器，每3600s查询一次当前hour

ew_sign = 0;//东西标志位，0代表红灯，1代表绿灯，2代表黄灯

sn_sign = 0;//南北标志位，0代表红灯，1代表绿灯，2代表黄灯

ew_time = 3;//东西时间

sn_time = 3;//南北时间

hour = 24;//当前hour

unsigned ew_total_time[24] = {1,1,1,1,1,30,30,30,30,30,30,30,60,60,60,60,30,30,

30,30,30,30}//东西各时间段绿灯亮总时间unsigned char sn_total_time[24] = {1,1,1,1,1,30,30,60,60,60,60,60,30,30,30,30,30,

30,30,30,30,30}//南北各时间段绿灯亮总时间LED_INTI();

EW_RED();

SN_RED();

while(1)

{

if(counter == 0)

{

hour = GET_HOUR();

counter = 3600;

switch(hour)

{

case 5:

ew_time = 30;

sn_time = 33;

ew_sign = 1;

sn_sign = 0;

EW_GREEN();

SN_RED();

break;

case 7:

ew_time = 30;

sn_time = 33;

ew_sign = 1;

sn_sign = 0;

EW_GREEN();

SN_RED();

break;

case 12:

ew_time = 60;

sn_time = 63;

ew_sign = 1;

sn_sign = 0;

EW_GREEN();

SN_RED();

break;

case 18:

ew_time = 30;

sn_time = 33;

ew_sign = 1;

sn_sign = 0;

EW_GREEN();

SN_RED();

break;

default:

break;

}

}

if(ew_time == 0)

{

switch(ew_sign)

{

case 0:

ew_sign = 1;

ew_time = ew_total_time[hour];

EW_GREEN();

break;

case 1:

ew_sign = 2;

ew_time = 3;

EW_YELLOW();

break;

case 2:

ew_sign = 0;

ew_time = sn_total_time[hour] + 3;

EW_RED();

break;

}

}

if(sn_time == 0)

{

switch(sn_sign)

{

case 0:

sn_sign = 1;

sn_time = sn_total_time[hour];

SN_GREEN();

break;

case 1:

sn_sign = 2;

sn_time = 3;

SN_YELLOW();

break;

case 2:

sn_sign = 0;

sn_time = ew_total_time[hour] + 3;

SN_RED();

break;

}

}

LED_WRITE(ew_time/10,EW_H);

LED_WRITE(ew_time%10,EW_L);

LED_WRITE(sn_time/10,SN_H);

LED_WRITE(sn_time%10,SN_L);

}

//main函数到此结束，以下是所用到函数的定义/*所用函数的定义*/

void LED_INIT()

{

LED = 0x00;

EW_weixuan_H = 1;

EW_weixuan_L = 1;

SN_weixuan_H = 1;

SN_weixuan_L = 1;

}

void LED_WRITE(int dat,int con)

{

EW_weixuan_H = 0;

EW_weixuan_L = 0;

SN_weixuan_H = 0;

SN_weixuan_L = 0;

if(dat < 10)

{

LED = LED_CODE[dat];

switch(con)

{

case EW_H:

{

EW_weixuan_H = 1;

break;

}

case EW_L:

{

EW_weixuan_L = 1;

break;

}

case SN_H:

{

SN_weixuan_H = 1;

break;

}

case SN_L:

{

SN_weixuan_L = 1;

break;

}

}

}

void timer_int() interrupt 0

{

EA = 0;

counter--;

switch(hour)

{

case 0:

case 1:

case 2:

case 3:

case 4:

EW_YELLOW();

SN_YELLOW();

EW_NONE();

SN_NONE();

break;

default:

ew_time--;

sn_time--;

if(ew_sign == 1 && ew_time <= 3 && ew_time > 0)

{

EW_GREEN();

EW_NONE();

}

if(sn_sign == 1 && sn_time <= 3 && sn_time > 0)

{

SN_GREEN();

SN_NONE();

}

break;

}

EA = 1;

}

/* 延迟函数定义*/

void DELAY2()

{

_nop_();

_nop_();

}//延迟2us

void DELAY4()

DELAY2();

DELAY2();

}//延迟4us

void DELAY8()

{

DELAY4();

DELAY4();

}//延迟8us

//

void IIC_WRITE( unsigned char dat) {

unsigned char temp;

for(temp = 0; temp < 8; temp++)

{

SCL=0;

if((dat << temp) & 0x80)

{

SDA=1;

}

else

{

SDA=0;

}

DELAY2();

SCL=1;

DELAY4();

SCL=0;

}

DELAY4();

SDA = 1;

DELAY2();

SCL = 1;

DELAY4();

SCL = 0;

}

unsigned char GET_HOUR()

{

//START

hour = 0;

unsigned char temp;

SDA = 1;

DELAY8();

SDA = 0;

DELAY8();

//WRITE

IIC_WRITE(0XD0);

//HOURADDRESS

IIC_WRITE(0X02);

//RESTART

SDA = 1;

SCL = 1;

DELAY8();

SDA = 0;

DELAY8();

//READ

IIC_WRITE(0XD1);

//READHOUR

SDA = 1;

for(temp = 0; temp < 8; temp++)

{

hour = hour << 1;

SCL=1;

DELAY2();

if(SDA == 1)

{

hour++;

}

SCL=0;

}

//SENDNOACK

SDA = 1;

SCL = 1;

DELAY4();

SCL = 0;

//STOP

SDA = 0;

DELAY8();

SDA = 1;

DELAY4();

SCL = 0;

return hour;

}

四、心得体会

通过这次的实验设计，我深入了对单片机的了解，也明白了日常生活中处处有自动控制的例子，其中不乏有各种系列的单片机，同时我也认识到对单片机的学习应该更加深入才能得心应手，虽然只是一个芯片而已，但是如果你具备足够的知识，就可以充分利用，根据自己的设想就可以做出各种实用的东西，而我现在发现自己基本还处于初级阶段，需要更加努力，特别是编程能力，当然也有收获，首先我对protel的使用更有信心了，又发现了其中的一些功能，同时我也了解了一些其它芯片，比如EEPROM存储芯片AT24C02的非易失性，DS1302时钟芯片可以精确的计时，为了与电脑进行串口通讯必须采用转串口芯片比如MAX232，从而实现单片机的TTL电平到RS232电平的转换。总之这次设计实验收获不少，反省也不少，但重要的是更激发了我对单片机学习的热情。