C51单片机的交通灯控制系统

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。

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：
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：
4、系统电路总图：
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。

开始
开放总中断、定时器T0中断以及外部中断
设置中断优先级
装定时器初值，启动定时器
循环动态显示
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）
Y N
Y
3、程序源代码：
ORG 0000H
AJMP START
ORG 0003H ;外中断0入口
AJMP SERV0
ORG 000BH ;外中断1入口
AJMP SERV1
ORG 0013H ;定时器中断入口
AJMP SERV2
ORG 0030H
START:MOV IE,#87H
MOV IP,#01H ;设置中断优先级
MOV TMOD,#01H
MOV TCON,#05H
MOV TH0,#3CH
MOV TL0,#0B0H ;装定时器初值
MOV DPTR,#TAB ;装表首地址
MOV P1,#0F6H
MOV R0,#20
MOV R5,#00H
MOV R6,#00H
SETB TR0 ;启动定时器
LOOP1:MOV P0,#02H ;循环动态显示,由10秒开始倒计时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
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 ;减1秒
AJMP OUT0
DHE2: MOV R6,#00H
MOV R5,#09H
OUT0: MOV R0,#20
RETI
DHE3: MOV P0,#00H
MOV P2,#3FH ;显示为0
MOV A,P1
MOV R1,#05H
JNB ACC.0,CHE0 ;东西方向红灯亮，则转到CHE0 YELL0:SETB P1.0
SETB P1.1 ;东西方向绿灯灭
CLR P1.2
ACALL DMS
SETB P1.2
ACALL DMS
DJNZ R1,YELL0 ;东西方向黄灯闪烁5次
MOV P1,#0EEH ;东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮
SJMP NEXT1
CHE0: JNB ACC.3,CHE1
YELL1:SETB P1.3
SETB P1.4 ;南北方向绿灯灭
CLR P1.5
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
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
4、东西路口红灯亮，南北路口的绿灯亮
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。