《单片机原理及应用》课程设计题 目 基于 STC89C52 单片机的交通灯控制系统设计学生姓名 沈邦振学 号学 院 信息与控制学院专 业 测控技术与仪器指导教师 孙伟二Ｏ一二 年六月五日基于 STC89C52 单片机的交通灯控制系统沈邦振项目概述随着我国经济的高速发展，私家车、公家车的增加，无疑会给我国道路交通系统带来沉重的压力，很多大城市都不同程度的受到交通堵塞问题的困扰。下面以 STC89C52单片机为核心，设计出以人性化、智能化为目的的交通信号灯控制系统。项目意义用 STC89C52单片机控制一个交通信号灯系统，晶振采用 12MHz。设 A 车道与 B 车道交叉组成十字路口， A 是主道， B 是支道。设计要求如下：1）用发光二极管模拟交通信号灯，用按键开关模拟车辆检测信号。2）正常情况下， A、B 两车道轮流放行， A 车道放行 9s ，其中 3s 用于警告； B 车道放行 6s, 其中 3s 用于警告。3）在交通繁忙时，交通信号灯控制系统应有手控开关，可人为的改变信号灯的状态，以缓解交通拥挤状况。在 B 车道放行期间，若 A 车道有车而 B 车道无车，按下开关 K1 使 A 车道放行 5s；在 A 车道放行期间，若 B 车道有车而 A 车道无车，按下开关 K2 是 B 车道放行 5s。（ 4）有紧急车辆通过时，按下 K3 使 A、 B 车道均为红灯，禁行 5s。系统设计交通控制系统主要控制 A、 B 两车道的交通，以 STC89C52单片机为核心芯片，通过控制三色 LED的亮灭来控制各车道的通行；另外通过 3 个按键来模拟各车道有无车辆的情况和有紧急车辆的情况。根据要求，制定总体设计思想如下：1）正常情况下运行主程序，采用 0.5s 延时子程序的反复调用来实现各种定时时间。（ 2）一车道有车，而另一车道无车时，采用外部中断 1 执行中断服务程序，并设置该中断为低优先级中断。3）有紧急车辆通过时，采用外部中断 0 执行中断服务程序，并设置该中断为高优先级中断，实现二级中断嵌套。3.1 框图设计基于 STC89C52单片机的交通信号灯控制系统由电源电路、单片机主控电路、按键控制电路和道路显示电路几部分组成。3.2 关键技术单片机最小系统工作原理及设计（晶振电路和复位电路）按键电路工作原理及设计驱动电路 74LS07的特性及使用(4)LED 的特性及使用(5)STC89C52单片机引脚单片机汇编语言及程序设计硬件设计用 12 只 LED模拟交通信号灯，以 STC89C52单片机的 P1 口控制这 12只发光二极管，由于单片机带负载能力有限，因此，在 P1 口与发光二极管之间用 74LS07 作驱动电路， P1 口输出 0 时，信号灯亮；输出 1 时，信号灯灭。在正常情况和交通繁忙时， A、B 两车道的 6 只信号灯的控制状态有 5 种形式，即 P1 口控制功能及相应控制码如表 1-2 所示。分别以按键K1、K2 模拟 A、B 道的车辆检测信号，开关 K1 按下时， A 车道放行；开关K2 按下时， B 车道放行；开关 K1 和 K2 的控制信号经异或取反后，产生中断请求信号（ 0 有效），通过外部中断 1 向 CPU发出中断请求；因此产生外部中断 1 中断的条件应是： INT1=K1 ⊕K2。采用中断加查询扩展法，可以判断出要求放行的是 A 车道（ K1）还是 B 车道（ K2）。以按键 K0模拟紧急车辆通过开关，当 K0 为高电平时属正常情况，当K0 为低电平时，属紧急车道通过的情况，直接将 K0 信号接至 INT0(P3.2)脚即可实现外部中断 0 中断。交通信号灯与控制状态对应关系P1 口P1.P1.P1.P1.P1.P1.P1.P1.控制码76543210控制状态未未B道 B道 B道 A道 A道 A道用用绿黄红绿黄红A 道放行，B 道禁止F3H11110011A 道警告，B 道禁止F5H11110101A 道禁止，B 道放行DEH11011110A 道禁止，B 道警告EEH11101110A 道禁止，B 道禁止F6H11110110综上所述，可设计出基于 STC89C52单片机控制交通信号灯模拟信号灯控制系统的电路图如图所示。4.1 元器件清单基于 STC89C52单片机的交通信号控制系统元件清单如下表所示：元件名称型号数量个用途单片机STC89C521控制核心晶振12MHz1晶振电路电容30pF2晶振电路电解电容10μ F10V1复位电路电阻10KΩ1复位电路驱动器74LS071LED驱动发光二极管LED12黄、红、绿灯集成块74LS041按键电路集成块74LS861按键电路电阻4.7KΩ2按键电路按键4按键电路电阻300Ω12LED限流电源+5V0.5A1提供 +5V4.2 电路原理图4.3 电路仿真图软件设计主程序采用查询方式定时，由 R2寄存器确定调用 0.5s 延时子程序的次数，从而获取交通灯的各种时间。子程序采用定时器 1 方式 1 查询式定时，定时器定时 50ms，R3寄存器确定 50ms循环 10 次，从而获取 0.5s 的延时保护时间。有车车道放行的中断服务程序首先要保护现场，因需要用到延时子程序和 P1 口，故需要保护的寄存器有 R3、P1、TH1和 TL1，保护现场时还需要关中断，以防止高优先级中断（紧急车辆通过所产生的中断）出现导致程序混乱。开中断，由软件查询 P3.0 和 P3.1 口，判别哪一车道有车。待交通灯信号出现后，保持 5s 的延时，然后关中断，恢复现场，再开中断，返回主程序。紧急车辆出现时的中断服务程序也需保护现场，但无须关中断（因其为高优先级中断），然后执行相应的服务，待交通灯信号出现出现后延时5s，确保紧急车辆通过交叉路口，然后，恢复现场，返回主程序。5.1程序流程图5.2程序清单ORG 0000HLJMP MAIN；转向主程序ORG 0003HLJMP INTT0；转向紧急车辆中断服务程序ORG 0013HLJMP INTT1；转向有车车道中断服务程序ORG 0200HMAIN: MOV SP,#30HSETB PX0；置外部中断 0 为高优先级中断MOV TCON,#00HMOV TMOD,#10HMOV IE,#85HLOOP: MOV P1,#0F3HMOV R1,#18DIP1: ACALL DELAYDJNZ R1,DIP1MOV R1,#05WAN1: CPL P1.2；置外部中断 0、1 为电平触发；置定时器 1 为方式 1；开 CPU中断，开外中断 0、1 中断；A 道绿灯放行， B 道红灯禁止；置 0.5s 循环次数（ 0.5x18=9s ）；调用 0.5s 延时子程序；9s 不到继续循环；置 A 绿灯闪烁循环次数；A 绿灯闪烁ACALL DELAYDJNZ R1,WAN1MOV P1,#0F5HMOV R1,#04H；闪烁次数未到，继续循环；A 黄灯警告， B 红灯禁止；置 0.5s 循环次数（ 0.5x4=2s ）YL1: ACALL DELAYDJNZ R1,YL1MOV P1,#0DEHMOV R1,#12；2s 未到继续循环；A 红灯， B绿灯；置 0.5s 循环次数（0.5x12=6s ）DIP2: ACALL DELAYDJNZ R1,DIP2；6s未到继续循环MOV R1,#05HWAN2: CPL P1.5；B 绿灯闪烁ACALL DELAYDJNZ R1,WAN2MOV P1,#0EEH；A 红灯， B黄灯MOV R1,#04HYL2: ACALL DELAYDJNZ R1,YL2AJMP LOOP INTT0: PUSH P1 PUSH TH1 PUSH TL1 MOV P1,#0F6H MOV R2,#10；循环执行主程序；P1 口数据压栈保护；TH1压栈保护；TL1 压栈保护；A、B 道均为红灯；置 0.5s 循环初值（5s）DEY0: ACALL DELAYDJNZ R2,DEY0POP TL1；5s 未到继续循环；弹栈恢复现场POP TH1POP P1RETIINTT1: CLR EAPUSH P1；返回主程序；关中断；压栈保护现场PUSH TH1PUSH TL1SETB EAJB P3.0,BOPMOV P1,#0F3HSJMP DEL1BOP: JB P3.1,EXITMOV P