基于单片机的红绿灯设计.docx
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基于单片机的红绿灯设计
单片机原理及应用实验报告
姓名＿＿＿＿＿＿＿
学号＿＿＿＿＿＿
班级＿＿＿＿＿
摘要：
马路上大量车辆的行驶需要遵守一定的交通规则，红绿灯便是最重要的一个管理交通的手段。
红绿灯（交通信号灯）系以规定之时间上交互更迭之光色讯号，设置于交岔路口或其他特殊地点，用以将道路通行权指定给车辆驾驶人与行人，管制其行止及转向之交通管制设施。
为一由电力运转之交通管制设施，以红、黄、绿三色灯号或辅以音响，指示车辆及行人停止、注意与行进，设于交岔路口或其他必要地点。
近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。
本次实验便是用80C51单片机来设计一个红绿灯，实现了数码管9秒倒计时，同时控制红绿灯暗灭，黄灯5秒闪烁的功能。
本次实验完成的红绿灯虽然功能比较简单，但也体现了80C51单片机设计红绿灯的大致方法。
关键词：
单片机80C51数码管倒计时
目录
实验报告……………………………………………………………………1
一、前言…………………………………………………………………..4
二、正文
1.设计要求………………………………………………………………..5
2.系统的组成工作原理………………………………………………………5
2.1系统的组成……………………………………………………………5
2.1.180C51单片机…………………………………………………..5
2.1.274LS373锁存器…………………………………………………5
2.2工作原理……………………………………………………………5
2.2.1程序流程图……………………………………………………5
2.2.2引脚控制信号灯暗灭的原理……………………………………6
2.2.3实验所有数码管工作原理…………………………………………6
3.电路及程序设计………………………………………………………7
3.1电路设计………………………………………………………7
3.2.程序设计……………………………….……………………7
4.实验、调试及测试结果与分析…………………………………………..9
5.结论…………………………………………………………………...12
前言：
80C51单片机属于MCS-51系列单片机，由Intel公司开发，其结构是8048的延伸，改进了8048的缺点，增加了如乘（MUL）、除（DIV）、减（SUBB）、比较（CMP）、16位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和5个中断源。
采用40引脚双列直插式DIP（DualInLinePackage），内有128个RAM单元及4K的ROM。
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。
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。
由于80C51的系统性能满足系统数据采集及时间精度的要求，而且产品产量丰富来源广，应用也很成熟，故采用来作为控制核心。
在学习51单片机时，我们进行了3次实验，分别实现了对于信号灯暗灭的控制，中断计数，还有数码管计数功能。
综合这3次实验，可以完成一个9秒倒计时的红绿灯设计。
本实验的基本要求是设计的红绿灯能完成9秒倒计时，以80C51单片机为中心，通过1个数码管和12盏信号灯控制交通。
首先是南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，数码管开始倒计时；在5秒时，南北方向绿灯灭，同时黄灯开始闪烁，东西方向不变化；在0秒时，南北方向黄灯停止闪烁并熄灭，红灯同时亮，东西方向红灯熄灭，同时绿灯亮；数码管继续从9秒开始倒计时，在5秒时，东西方向绿灯灭，同时黄灯开始闪烁；在0秒时，东西方向黄灯停止闪烁并熄灭，同时红灯亮，南北方向红灯灭，绿灯亮；然后重复上述过程。
正文
1.设计要求
基本要求：
完成带9秒倒计时的交通灯设计
提高要求：
倒计时到5秒时绿灯变黄灯并闪烁
2.系统的组成及工作原理
2.1系统的组成
2.1.180C51单片机：
运用到80C51单片机的P0,P1,P2引脚，其中P1引脚控制数码管，P2,P3引脚控制信号灯。
2.1.274LS373锁存器：
74LS373是一种带三态门的8D锁存器，其管脚示意图如下示：
其中：
1D-8D为8个输入端。
1Q-8Q为8个输出端。
LE为数据打入端：
当LE为“1”时，锁存器输出
状态同输入状态；当LE由“1”变“0”时，数据
打入锁存器
OE为输出允许端：
当OE=0时，三态门打开；
当OE=1时，三态门关闭，输出高阻。
2.2工作原理
2.2.1程序流程图如右所示：
2.2.2引脚控制信号灯暗灭的原理
交通灯亮灭情况
引脚的值
南北绿，东西红
21H
南北黄，东西红
22H
南北灭，东西红
20H
南北红，东西绿
0CH
南北红，东西黄
14H
南北红，东西灭
04H
2.2.3实验所有数码管工作原理
十六进制所对应数码管显示的值：
数码管显示
灭
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
十六进制数
00H
3FH
06H
58H
4FH
66H
6DH
7DH
07H
7FH
6FH
3、电路及程序设计
3.1电路设计：
如图所示
3.2程序设计：
ORG0000H
LJMPMAIN
MAIN:
L1:
MOVR2,#0AH;数码管初始值设置为9
MOVP3,#00H
L2:
;南北方向绿灯亮,东西方向红灯亮
MOVP0,#21H
MOVP2,#21H
LCALLDELAY
MOVA,R2
MOVDPTR,#NUM
MOVCA,@A+DPTR
MOVP1,A
LCALLDELAY
DECR2
CJNER2,#04H,L2
L3:
;南北方向黄灯闪烁，绿灯灭
MOVP0,#22H
MOVP2,#22H
LCALLDELAY2
MOVA,R2
MOVDPTR,#NUM
MOVCA,@A+DPTR
MOVP1,A
LCALLDELAY2
L4:
MOVP0,#20H
MOVP2,#20H
LCALLDELAY2
MOVA,R2
MOVDPTR,#NUM
MOVCA,@A+DPTR
MOVP1,A
LCALLDELAY2
DECR2
CJNER2,#0FFH,L3
L5:
MOVR2,#0AH
MOVP1,#00H
L6:
MOVP0,#0CH;南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮
MOVP2,#0CH
LCALLDELAY
MOVA,R2
MOVDPTR,#NUM
MOVCA,@A+DPTR
MOVP3,A
LCALLDELAY
DECR2
CJNER2,#04H,L6
L7:
MOVR2,#04H;东西方向黄灯闪烁
L8:
MOVP0,#14H
MOVP2,#14H
LCALLDELAY2
MOVA,R2
MOVDPTR,#NUM
MOVCA,@A+DPTR
MOVP3,A
LCALLDELAY2
L9:
MOVP0,#04H
MOVP2,#04H
LCALLDELAY2
MOVA,R2
MOVDPTR,#NUM
MOVCA,@A+DPTR
MOVP3,A
LCALLDELAY2
DECR2
CJNER2,#0FFH,L8
LJMPMAIN
DELAY:
;半秒延时，用于黄灯闪烁
MOVR7,#05
DEL2_L:
MOVR6,#250
DEL3_L:
MOVR5,#200
DJNZR5,$
DJNZR6,DEL3_L
DJNZR7,DEL2_L
RET
DELAY2:
;1秒延时；用于计时
MOVR7,#05
DEL4_L:
MOVR6,#250
DEL5_L:
MOVR5,#100
DJNZR5,$
DJNZR6,DEL5_L
DJNZR7,DEL4_L
RET
NUM:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H
DB6DH,7DH,07H,7FH,6FH
END
4、实验、调试及测试结果与分析
（1）南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，开始倒计时
（2）在5秒结束时，南北方向绿灯变黄灯，并闪烁
（3）在0秒结束时，东西方向红灯灭绿灯亮，南北方向红灯亮，并重新开始9秒倒计时
（4）5秒结束时，东西方向黄灯亮并开始闪烁
（5）0秒结束时，东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮，接下来重复以上。
5.结论
本次实验的基本要求是设计9秒倒计时的红绿灯，在这之上可以添加许多功能，本方案主要添加了黄灯的闪烁功能，对于黄灯如何进行闪烁，本方案采用的是循环方式，即将黄灯亮灭的状态皆编写出来，循环这2个状态即可以实现闪烁功能。
本次实验采用的延时方法精度并不高，忽略了许多语句执行所需时间，不过对于本次实验的设计要求还是够了，改进方案时可采用中断计时提高精确度。
本次实验用上了P0,P1,P2,P3，4个引脚，所以在P0,P2引脚与红绿灯之间添加上了锁存器74LS373，这也是本次实验值得改进的地方，该方案已经占用了全部引脚，没办法更好的扩展功能。
通过本次实验，对于单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧，特别是汇编语言的掌握方面都能向前迈了一大步。
参考文献
[1]李全利.单片机原理及应用技术（第3版）.高等教育出版社.2009.
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