基于80C51单片机的交通灯设计.docx
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基于80C51单片机的交通灯设计
基于8０Ｃ51单片机的交通灯设计
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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_H0
＃dｅfineEＷ_L1
#deｆiｎｅSN_Ｈ２
#dｅｆineＳN_L３
／/函数声明
voｉdEW_ＮONE（）；
voiｄEＷ_RED（）;
void ＥＷ_YELLOW（）;
voiｄ EW＿GＲEEN（）;
ｖoid SN_NONE（）;
vｏidSN＿ＲED（）;
ｖoid SN_YELＬOW（）;
ｖoidＳN＿GREEN（）；
voidＬED＿INIT（）;
ｖｏｉdLED_WRＩTE（iｎtdａt,intcｏn）；
／/根据原理图定义交通灯的引脚
sbｉtEW_LED_ＲEＤ=P1^0;
ｓｂitEW_ＬED＿YＥLＬOＷ=P１^1;
sbitEW_ＬED_ＧREＥN ＝ Ｐ１^2;
sbitSN_ＬED_REＤ= P1^3;
sbitSN_LED_ＹELLＯＷ = P1^4;
ｓbiｔSＮ_LEＤ_GREＥN＝P1^5;
//定义P2^0-P2^3=LED数码管控制
ｓbitEW＿ｗeixuan_H＝P２^0;
sbit ＥＷ_ｗeiｘuaｎ_Ｌ ＝P2^1;
sｂitSN_wｅｉxｕan_Ｈ=Ｐ2^2；
sｂiｔＳN_wｅixuａn_L=Ｐ2^3;
//定义P0^0-P0^7=LEＤ数码管段选引脚
sbitLED_ＤATA_A=P0^0;
ｓbit LＥD_DATA_B=P0^1；
sｂitＬED_DATA＿Ｃ ＝P０^2;
sbiｔＬＥD_DAＴA_D=Ｐ0^3;
sbitLＥD_DATＡ_E= Ｐ0^4；
sbiｔ LED＿ＤＡTA＿F=P０^５;
ｓbｉtLED_DＡＴＡ_G＝ P0＾６;
sbiｔSCL =P１＾6;
sbｉtSDA=Ｐ1^7;
//变量声明
ｕｎｓiｇnedcharcounter,eｗ_sｉgn,sn_siｇｎ,eｗ＿time,sn_timｅ，hｏuｒ
//定义段码
ｃoｄechａrLＥＤ_CODＥ［10]＝ {0x3f,０x06，0x5b，０x4f,0x6６，0x6d，0x7d,0x０7，０ｘ7ｆ,０ｘ6f};
/＊main函数开始*/
maｉｎ（）
{
ﻩ ｃｏunteｒ=3；／/计数器,每3600s查询一次当前hour
ﻩ 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
ﻩew_time=3;／/东西时间
ﻩ sn_tｉｍe =３;//南北时间
ﻩ ｈour=２4；／／当前ｈouｒ
ｕnsignedeｗ＿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
unsｉｇneｄcharsn_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（）;
ﻩSN_RED（）;
ﻩwhiｌe
（1）
ﻩ{
ﻩiｆ（coｕｎｔer== 0）
{
ﻩhouｒ＝GＥT_HOUR（）；
ﻩﻩcountｅｒ=3６０0；
ﻩﻩswitch（ｈour）
{
ﻩﻩcａse5:
ﻩﻩﻩﻩeｗ_time ＝30;
ﻩﻩｓn_ｔime= 3３;
ﻩﻩﻩｅw_ｓiｇn =1;
ﻩﻩﻩﻩsn_ｓｉｇn ＝ 0；
ﻩﻩﻩEＷ＿GREEＮ（）;
ﻩSＮ_RＥD（）；
ﻩﻩbｒeak;
ﻩｃase7:
ﻩew_time= 30;
ﻩﻩﻩﻩsn_ｔｉme= 3３；
ﻩﻩﻩﻩﻩｅw＿sign=1;
ﻩﻩsn_sｉｇn =0；
ﻩﻩEW_ＧREEN（）;
ﻩﻩﻩﻩSN＿RED（）;
ﻩﻩﻩﻩbrｅak;
ｃasｅ１２:
ﻩｅw_tiｍe=60;
ﻩﻩsn_tｉmｅ=6３;
ﻩﻩﻩﻩew_siｇn ＝ 1;
ﻩﻩsｎ_ｓｉgn = 0；
ﻩﻩＥW_GREＥN（）；
ﻩＳＮ_RED（）；
ﻩﻩﻩbreak;
ﻩﻩcａｓe1８:
ﻩﻩﻩeｗ_ｔｉme=30；
ﻩﻩsn_tiｍe=33；
ﻩﻩew_sign＝1;
ﻩﻩsｎ_sign＝0;
ﻩﻩﻩEＷ_GREEＮ（）;
ﻩﻩﻩＳN＿RED（）;
ﻩﻩｂreak;
ﻩﻩﻩdefaｕlt:
ﻩｂreａk；
ﻩ}
ﻩﻩ}
ﻩiｆ（ｅw_ｔｉｍe＝= 0）
ﻩﻩ{
ﻩﻩｓwitｃh（ew＿sｉｇｎ）
ﻩﻩﻩ｛
ﻩcasｅ0：
ﻩew＿sign＝1；
ﻩﻩﻩeｗ＿ｔime=ｅw_ｔｏtal_tiｍe［hｏur]；
ﻩﻩＥＷ_GＲEEN（）;
ﻩﻩﻩﻩﻩbreak;
ﻩﻩcase1:
ﻩﻩﻩﻩｅw_ｓign=2；
ﻩﻩﻩew_time =3；
ﻩﻩﻩEW_YEＬＬOW（）;
ﻩﻩﻩbｒｅａk；
ﻩﻩﻩcaｓe 2：
ﻩﻩew_ｓiｇn = 0;
ﻩｅw_ｔime =ｓn_totaｌ＿tiｍe[hｏur］+３;
ﻩﻩﻩＥW＿ＲED（）;
ﻩｂreak;
ﻩﻩ}
}
ﻩﻩｉf（sｎ＿time＝= ０）
ﻩ{
ﻩｓｗｉｔch（sｎ＿sign）
ﻩﻩ{
ﻩﻩｃase0：
ﻩﻩﻩﻩsn_ｓign= 1；
ﻩﻩﻩsn＿ｔimｅ= ｓｎ_ｔｏtａｌ_tiｍe[hour];
ﻩＳＮ_ＧREEN（）;
ﻩﻩﻩﻩbreａｋ；
ﻩﻩﻩcasｅ1:
ﻩﻩﻩｓn_ｓign=２;
ﻩﻩｓn_ｔime=3;
ﻩﻩﻩSN_ＹEＬLＯW（）;
ﻩbrｅak;
ﻩｃase ２：
ﻩﻩsn_ｓign = 0;
ﻩﻩsn_tｉme= eｗ_ｔotal＿ｔｉmｅ［hour] +3;
ﻩﻩSN_RED（）;
ﻩﻩbｒeak;
ﻩ}
ﻩ}
ﻩﻩLED_WRITE（ｅｗ_ｔiｍe/1０,EW＿H）；
ﻩLED_ＷRITE（ew＿tｉme％10,EW_L）;
ﻩﻩＬEＤ_WRITＥ（sｎ_ｔime／10,SN＿H）;
ﻩﻩLEＤ＿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*／
vｏidＬＥD＿INＩＴ（）
{
ﻩLED＝0ｘ00;
ﻩEW＿ｗeiｘuan_H＝1;
ﻩEＷ_ｗeiｘｕan＿L=1;
ﻩSＮ_wｅiｘｕan_Ｈ=1；
ﻩSＮ_weｉxuan_L=１；
}
vｏid ＬED_WRITＥ（ｉntｄat,inｔcｏn）
{
EW_wｅixuan_H=0;
ﻩEW_ｗｅｉxｕaｎ＿L=0；
SN_ｗeiｘuａｎ_H=0;
ＳN_weｉxuaｎ_Ｌ=0;
ﻩif（daｔ <１0）
{
ﻩLＥD= LEＤ_CODE[dａt];
ﻩswｉｔｃh（con）
ﻩ{
caseＥW＿H:
ﻩ{
ﻩﻩEW_ｗeixuaｎ_Ｈ＝1;
ﻩbreａｋ；
ﻩﻩ}
ﻩﻩｃaｓｅEW_L:
ﻩﻩ{
ﻩﻩEW＿weixｕａn_L= 1;
ﻩﻩﻩbｒeak；
ﻩﻩﻩ}
ﻩcaｓeＳN_Ｈ:
ﻩ{
ﻩﻩSN＿weｉｘuan_H=1;
ﻩﻩﻩbreａk;
ﻩﻩ}
caseＳN_L：
ﻩﻩﻩ{
ﻩSN＿weｉxuan_L＝ １;
ﻩﻩｂｒeaｋ;
ﻩ}
}
ﻩ}
}
ｖｏｉd tiｍer_int（）iｎterrupt0
{
ﻩEＡ=0;
ｃounｔer--;
ｓｗitch（houｒ）
ﻩ｛
ﻩﻩcase0:
ﻩﻩｃasｅ1:
ﻩcasｅ 2:
case 3：
cａｓe ４：
ﻩﻩﻩEW＿YEＬＬＯW（）；
ﻩSＮ_YELLOW（）;
ﻩﻩEW_NOＮE（）;
ﻩSN_NOＮE（）；
ﻩﻩbreak;
ﻩﻩｄefａｕlt:
ﻩﻩew＿tiｍe-－；
ﻩｓn_ｔime--；
iｆ（ew_ｓign==1 &&ｅw_time<=3＆&ew＿timｅ >0）
ﻩ{ﻩﻩ
ﻩﻩﻩＥＷ_GRＥEN（）;
ﻩEW_NONＥ（）;
ﻩﻩﻩ}
ﻩｉf（sｎ_sｉgn=＝1&& sn_tｉme<＝3&&sn_tｉme>0）
ﻩﻩﻩ{
ﻩﻩSＮ＿GＲEEＮ（）;
SN_NONＥ（）;
ﻩﻩﻩ}
ﻩﻩbreak;
}
ﻩＥＡ＝1;
}
/＊ 延迟函数定义*/
voidDＥLAY2（）
{
ﻩ_ｎｏp_（）;
＿nop_（）；
｝／/延迟2us
vｏid DELＡＹ4（）
{
ﻩDＥＬAY2（）；
DELAY2（）；
}//延迟４uｓ
voidDＥLAＹ８（）
{
DELAY４（）;
ﻩDELＡＹ４（）;
}／/延迟8uｓ
／／
vｏiｄIIC_WRIＴＥ（uｎsigｎed ｃhardａt）
{
ｕnsignedcharｔemp;
ﻩfｏr（ｔemｐ＝ 0;ｔemp< 8;temp++）
{
ﻩSCL=0;
if（（dat ＜<ｔemp） ＆ 0x8０）
ﻩ{
ﻩSDA＝1;
ﻩ}
elｓe
ﻩﻩ{
ﻩﻩSＤA=0；
ﻩﻩ}
DEＬAY2（）;
SCL=1;
DELAY４（）;
SCL=０;
}
ﻩＤELAY4（）;
SDA=１;
DELＡY2（）；
ﻩSCL=１;
ＤELAＹ4（）;
SＣL=0;
}
uｎsｉｇneｄchaｒ GET＿HOUR（）
{
/／START
hoｕr=0;
unsiｇneｄchａr temｐ;
ﻩSDA＝ １；
ＳCL＝１；
ﻩＤELAＹ８（）；
SDA =0；
ﻩDＥLAＹ8（）;
ﻩ
//WRIＴE
IＩC_WRITE（0XD0）;
ﻩ
/／HOＵＲADＤRESS
IIC_WRIＴE（0X02）;
/／RESTART
SDA=１;
ﻩSCL= １；
ＤELAY8（）;
ﻩSDA=０;
DELAY８（）；
ﻩ
/／READ
ＩＩC_WRITＥ（０XD１）;
ﻩ
//REＡDHＯUR
SDA=１;
ﻩｆor（temｐ=0; temp<8;temｐ＋＋）
{
ﻩhoｕr= hour<<1;
SCＬ＝１;
ﻩDELAY２（）;
if（SDA ＝＝１）
ﻩ{
ﻩﻩhour++;
ﻩﻩ}
ＳCL=0；
｝
ﻩ
/／ＳENＤNOＡCK
SDA ＝１;
SCL=1；
ＤＥＬAＹ4（）；
SCL=0；
//ＳＴOP
ﻩSDA = 0;
ﻩSCL =1;
DELAY８（）;
ﻩＳDA=1；
DEＬAY4（）;
SCL =0;
ﻩretuｒnhouｒ;
}
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。
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