1、模拟交通灯沈 阳 工 程 学 院课 程 设 计课程设计题目： 模拟交通灯（P1口） 系 别 自动控制工程系 班级 电自091 学生姓名 学号 40 指导教师 职称 教授、讲师 起止日期：11年06月06日起至11年06月10日止沈 阳 工 程 学 院课程设计任务书课程设计题目： 模拟交通灯 系 别 自动控制工程系 班级 电自091 学生姓名 学号 40 指导教师 职称 教授、讲师 课程设计进行地点： 单片机实验室(F207) 任 务 下 达 时 间：2011 年05 月27日起止日期： 11年06月06日起至11年06月10日止教研室主任 2011年05月25日批准一、设计目的通过课程设计使学
2、生更进一步掌握单片机原理及应用课程的有关知识，提高应用单片机解决问题的能力，加深对单片机应用的理解。通过查阅资料，结合所学知识进行软、硬件的设计，使学生初步掌握应用单片机解决问题的步骤及方法。为以后学生结合专业从事单片机应用奠定基础。二、设计的原始资料及依据利用8031的I/O接口或可编程接口8255，指示灯。三、设计的主要内容及要求（1）南北和东西分别用三个发光二极管代替红、绿和黄交通灯。（2）按交通灯实际控制规则控制灯的亮灭。（3）交通路口发生事故时，可强行控制路口禁止通行。当事故处理完毕，恢复正常通行。四、对设计说明书撰写内容、格式、字数的要求 1.课程设计说明书（论文）是体现和总结课程
3、设计成果的载体，一般不应少于3000字。2.学生应撰写的内容为：目录、正文、参考文献等。课程设计说明书（论文）的结构及各部分内容要求可参照沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范执行。应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。3.说明书（论文）手写或打印均可。手写要用学校统一的课程设计用纸，用黑或蓝黑墨水工整书写；打印时按沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范的要求进行打印。4. 课程设计说明书（论文）装订顺序为：封面、任务书、成绩评定表、目录、正文、总结、参考文献。五、 设计完成后应提交成果的种类、数量、质量等方面的要求；提交课程设计说明书一份。在说明书中要有设计原理、硬件电路接线图、设计
4、的程序及必要注释等。6、时间进度安排；顺序阶段日期计 划 完 成 内 容备注11.5天查阅资料及程序设计22.5天上机调试程序30.5天成绩评定40.5天书写报告沈 阳 工 程 学 院单片机原理及应用课程设计成绩评定表系（部）： 自动控制工程系 班级： 电自091班 学生姓名： 贾成云 指 导 教 师 评 审 意 见 评价内容具 体 要 求权重评 分加权分调研论证能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。0.15432工作能力态度工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作， 0.25432工作量按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。0.25432说
5、明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。0.55432指导教师评审成绩（加权分合计乘以12） 分加权分合计指 导 教 师 签 名： 年 月 日评 阅 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分查阅文献查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力0.25432工作量工作量饱满，难度适中。0.55432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。0.35432评阅教师评审成绩（加权分合计乘以8）分加权分合计评 阅 教 师 签 名：
6、 年 月 日课 程 设 计 总 评 成 绩分目录任务书.1成绩评定表.4摘要.6关键字.6设计背景.61、80C51芯片介绍.7（1）、80C51概述.7（二）、80C51引脚图管脚图及各引脚功能介绍.8 1、输入/输出引脚.8 2、80C51单片机的内部结构.9 3、80C51存贮器的结构.104、80C51特殊功能寄存器.105、复位方式.11三、总体设计方案.11（一）、整体思路.11（二）、总体设计框图.12（三）、主程序.13（四）、结果分析.16四、实训总结.16五、参考文献.18摘要：随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部
7、门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。关键字： 51单片机 定时器 交通灯 一 、设计背景：当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”
8、，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，1914年始安装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导
9、交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。1968年，联合国道路交通和道路标志信号协定对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。如今随着人们生活水平的提高，车辆越来越多，交通事故频繁发生。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量，提高道路通行能力，减少交通事故有明显效
10、果。交通灯在城市交通中起着重要的作用，它与人们日常生活密切相关，是人们出行的安全保障。因此提供一个可靠、安全、便捷的多功能交通灯控制系统有着现实的必要性。为了解决这些问题，我们更应该提高交通控制和管理水平，合理使用现有交通设施，充分发挥其能力，提高交通效率，促进和谐交通的建立。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。本系统设计一个基于单片机的交通灯控制系统。能方便的对交通灯进
11、行控制，使交通更和谐。二、80C51芯片介绍：（1）、8051概述单片机是将组成微型机的主要部件集成在一块半导体芯片上的微型计算机。随着单片机的发展，现在将单片机更多地称为微控制器（Microntroller）或嵌入式微处理器（Embedded Microcessor）。单片机的种类和型号及生产商繁多。80C51单片机是Intel公司生产的。单片机以其体积小、重量轻、性价比高及控制功能强等特点得到了广泛的应用。 单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。单片机经过1、2、3、4代的发展，目前单片机正朝着高
12、性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗节能化。（二）、80C51引脚图管脚图及各引脚功能介绍：1、输入/输出引脚： （1）P0.0P0.7 (39脚32脚) （2）P1.0P1.7 （1脚8脚） （3）P2.0P2.7 （26脚21脚） （4）Vss(20脚):接地 (5) VCC（40脚):主电源+5V(6) XTAL1（19脚):接外部晶体的一端。在片内它是振荡电路反相放大器的输入端。在采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该端引脚必须接地；对于CHMOS单片机，此引脚作为驱动端。(7) XTAL2（18脚): 接外部晶体的另一端。在片
13、内它是一个振荡电路反相放大器的输出端，振荡电路的频率是晶体振荡频率。若需采用外部时钟电路，对于HMOS单片机，该引脚输入外部时钟脉冲；对于CHMOS单片机，此引脚应悬浮。(8) RST（9脚): 单片机刚接上电源时，其内部各寄存器处于随机状态，在该脚输入24个时钟周期宽度以上的高电平将使单片机复位（RESET）(9) ALE/PROG（30脚):在访问片外程序存储器时，此端输出负脉冲作为存储器读选通信号。CPU在向片外存储器取指令期间，PSEN信号在12个时钟周期中两次生效。不过，在访问片外数据存储器时，这两次有效PSEN信号不出现。PSEN端同样可驱动8个LSTTL负载。我们根据PSEN、A
14、LE和XTAL2输出端是否有信号输出，可以判别80C51是否在工作。(10) EA/VPP（31脚): 当EA端输入高电平时，CPU从片内程序存储器地址0000H单元开始执行程序。当地址超出4KB时，将自动执行片外程序存储器的程序。当EA输入低电平时，CPU仅访问片外程序存储器。在对87C51EPROM编程时，此引脚用于施加编程电压VPP。2、80C51单片机的内部结构：3、80C51存贮器的结构：4、80C51特殊功能寄存器：5、复位方式：复位信号是高电平有效，高电平有效的持续时间应为24个时钟周期以上，若时钟频率为6MHz，则复位信号至少应持续4s以上，才可以使单片机可靠复位。复位后各寄存
15、器状态：(PC)= 0000H 3、总体设计方案：（1）、整体思路对于交通灯来说有很多情况，我们组做的是十字路口的交通灯。我们的主要设计思路如下：按着红灯停，绿灯行，黄灯等的方式运行。在遇到有紧急事故需要紧急停止通行，所有黄灯全部亮，其它的灯全部熄灭，让路面暂时停止车辆通行。等到事故处理完毕的时候，路面交通恢复正常。利用实验箱上的p1电路和发光二极管。P1口的P1.0到P1.5控制六个交通灯，高电平灯亮，低电平灯变暗。并利用外中断0的入口地址p3.2来判断，既遇到紧急情况中断路口，使所有的黄灯变亮。首先程序执行东西红灯和南北绿灯同时亮的指令，并且启动定时器定时30s，同时启动外部中断0，通过平
16、判断p3.2来决定是否启动中断子程序；30s后东西红灯不变，南北绿灯变为黄灯，同时启动定时器定时5s并随时判断是否执行中断；5s后东西红灯变为绿灯，南北方向黄灯变为红灯同时启动定时器定时30s并随时判断是否执行中断；30s后东西绿灯变为黄灯，南北红灯不变，并启动定时器定时5s并随时判断是否执行中断。之后往复循环30s5s30s5s东西红灯红灯绿灯黄灯南北绿灯黄灯红灯红灯（二）、总体设计框图（三）、主程序：org 0000hajmp KO ；主程序转移ORG 0003HAJMP SU ；中断子程序转移ORG 0100H ；主程序KO:SETB EA ；开中断SETB EX0 MOV R2,#20
17、0MOV R5,#10LOOP: MOV R4,#200DS1:MOV TMOD,#10H ；设置T1工作方式MOV TH1,#3CH ；设置计数初值MOV TL1,#0B0H SETB P1.0 ；交通灯初始状态 SETB P1.3 Clr p1.1 clr p1.2 clr p1.4 clr p1.5 clr p1.6 CLR P1.7 SETB TR1 ；开定时器LP2: JBC TF1,LP3 ；判断定时是否溢出转移 SJMP LP2LP3: CLR TR1DJNZ R4,DS1 ；多步循环完成规定计时DJNZ R2,LOOPDJNZ R5,LOOP CLR P1.0 ；南北绿灯灭SE
18、TB P1.1 ；南北黄灯亮MOV R6,#60 DS2:MOV TMOD,#10H ；设置T1工作方式MOV TH1,#3CH ；设置计数初值MOV TL1,#0B0HSETB TR1 ；定时打开LP4: JBC TF1,LP5 ；判断定时是否溢出转移 SJMP LP4LP5:CLR TR1 DJNZ R6,DS2CLR P1.1 ；南北黄灯灭CLR P1.3 ；东西红灯灭SETB P1.2 ；南北红灯亮SETB P1.5 ；东西绿灯亮MOV R1,#10 loop1:MOV R0,#20DS3: MOV TMOD,#10H ；设置T1工作方式 MOV TH1,#3CH ；设置计数初值 MO
19、V TL1,#0B0H SETB TR1 ；定时打开LP6: JBC TF1,LP7 ；判断定时是否溢出转移 SJMP LP6LP7:CLR TR1DJNZ R0,DS3 ；多步循环完成规定计时DJNZ R1,loop1CLR P1.5 ；东西绿灯灭SETB P1.4 ；东西黄灯亮MOV R7,#60DS4:MOV TMOD,#10H ；设计T1工作方式MOV TH1,#3CH ；设置计数初值MOV TL1,#0B0HSETB TR1 ；定时开始LOP4: JBC TF1,LOP5 ；判断定时是否溢出转移 SJMP LOP4LOP5:CLR TR1 DJNZ R7,DS4 CLR P1.4 ；
20、东西黄灯灭 CLR P1.2 ；南北红灯灭 AJMP KO ；程序循环执行 SU: ；中断子程序 SETB P1.4 ；东西黄灯亮 SETB P1.1 ；南北黄灯亮Clr p1.1 Clr p1.0 Clr p1.2 Clr p1.3 Clr p1.5 Clr P1.6 RETI ；中断返回SJMP $END（4）、结果分析1、在一般的情况下，交通正常运行，交通灯按着“红灯停，绿灯行，黄灯亮了等一等”交通规则运行。2、在遇到有紧急事故需要紧急停止通行，通过开关控制，使所有黄灯全部亮，其它的灯全部熄灭，让路面暂时停止车辆通行。3、等到事故处理完毕的时候，路面交通恢复正常。四、课总结程设计 通过接
21、近一个星期的课程设计，我对单片机这门课程有了一个更加系统、全局和全面的认识与理解，在对具体问题的对待和实际问题的解决过程当中，我能够通过深入的思考和对理论知识的理解来完成本次设计, 在本次实训作品交通灯控制电路的设计和制作中，我对单片机的认识理解和实际运用有了一个很大的提高，同时也更加的了解十字路口交通灯的工作原理和实际应用过程。也对前一阶段的单片机课程学习学习有了进一步的巩固和提高。对一些单片机的应用，延迟电路的设计应用和定时器的实际应用有了更多的理解。在整个过程中，遇到了很大的挑战和困难，不过最后在老师的精心指导和同学们的帮助下都得以一一解决。从任务下达到思路整理，从开始的程序编写，到最后
22、功能实现，大家互相帮助，共同进步。同时对单片机实际应用也有了进一步的了解和熟悉，也对单片机的程序设计有了更多的理解和认识。经过这次实训课程设计，我学到了很多书本上没有的，比较实际、实用的东西，学会了怎样将理论知识运用到实际设计当中，对单片机实验设备和单片机程序设计和分析问题解决问题的能力也有了很大的提高。同时也明白了在进行程序设计时，需要更多的耐心。当然，这其中也有很多问题，首先，由于对课本理论的不熟悉导致编程出现错误。其次，是在学习态度上，这次课设是对我的学习态度的一次检验。对于这次单片机综合课程实习，我最深刻的心得体会就是作为一名工程技术人员，要求具备的首要素质绝对应该是严谨。我们这次实习
23、所遇到的多半问题多数都是由于我们不够严谨。另外，在做事上，我认识到，无论做什么事情，只要你足够坚强，有足够的毅力与决心，有足够的挑战困难的勇气，就没有什么办不到的。 设计是为了巩固所学的知识和拓展自身的知识面而设计的一门课程，因此我认真的对待每一次设计，并且竭尽全力地发挥自己的能力来完成老师提出的要求。这一周的课程设计，正应了这一点。 通过这次实训课程设计，不仅可以在专业上可以学到更多的知识，同时也对平时的学习和工作中产生了影响，那就是认认真真的去完成每一件事。最后感谢老师的耐心指导，使得本次设计得以顺利完成，也很感谢小组全体同学的互帮互助，团结一致，共同进步。五、参考文献（一）李珍主编、李大成主审：单片机原理与应用实例教程西安电子科技大学出版社。（二）俞宗泉、俞晗、李建民编著：单片机原理与应用技术 西安电子科技大学出版社。（三）雷小平、 李晓东 罗海天编著：单片机原理及应用 机械工业出版社。（四）徐新民主编.肖亦、李林功 施竟文副主编： 单片机原理与应用 浙江大学出版社。（五）赵亮、侯国锐编著：单片机C语言编程与实例 北京人民邮电出版社。
