(完整版)单片机c语言毕业课程设计交通灯

课程设计报告

200 8 — 200 9 学年第 2 学期

课程名称单片机的c语言程序设计设计题目交通灯

学生姓名

学号

专业班级通信06-1班

指导教师

2009年06月02日

目录

一．前言 (3)

二．功能概述 (3)

三．设计思路 (3)

四．硬件介绍 (4)

五．软件程序设计 (7)

六．电路图及仿真实现 (10)

七．总结 (11)

八．源程

序 (12)

参考文献 (14)

一．前言

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。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往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软硬件结合，加以完善。

十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多，在学习了单片机的有关知识之后，运用相关知识来设计完成交通信号灯。

二．功能概述

2.1设计任务：交通灯的硬件和软件设计

2.2设计目的

1.进一步熟悉和掌握单片机的结构和工作原理。

2.掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性，控制方法。

3.通过课程设计，掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术，了解有关电路参数的计算方法。

4.通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。

5.通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，为我们今后从事相应工作打下基础。

三．设计思路

交通灯的变化规律

按照常规我们假设一个十字路口为东西南北走向。初始状态为状态1，南北方向绿灯通车，东西方向红灯。经过过一段时间（25S）转换状态2，南北方向绿灯闪几次转亮黄灯，延时5S，东西方向仍然红灯。再转换到状态3，东西方向绿灯通车，南北方向红灯。过一段时间（25S）转换到状态4，东西方向绿灯闪几次转亮黄等，延时5S，南北方向仍然红灯。最后循环至南北绿灯，东西红灯。在这些状态下，有时钟倒数计时。

四．硬件介绍

基础知识

交通灯控制器实例主要使用了89C51单片机的定时器计数器，基础知识主要包括交通灯的变化规律、定时器计数器的概念、定时器计数器的相关寄存器、定时器计数器的4种工作方式、以及定时器计数器的变成。4.1定时器计数器

定时器计数器是单片机中最常用、最重要的功能模块之一，本节通过交通灯控制器实例来演示定时器的使用，并复习如何使用散转程序。

首先介绍交通灯以及定时器计数器的基础知识，接着介绍本实例的硬件电路构成，然后逐步分析定时器的变成以及程序的全貌，最后总结一下本实例的技巧与注意点。

4.2定时器计数器的概念

89C51单片机内有两个可编程的定时器计数器T0、T1。

当定时器计数器用作“定时器”时，每经过1个机器周期（12个时钟周期），计数器加1。

当定时器计数器用作“计数器”时，计数器在对应的外部输入管脚（T0为P3.4引脚，T1为P3.5引脚）上每发生一次1到0的跳变时加1。使用“计数器”功能时，外部输入每个机器周期被采样一次。当某一周期管脚状态采样为高电平而下一周期采样为低电平时，计数器加1。由于检测下降沿跳变需要两个机器周期（24个时钟周期）的时间，所以技术频率最大值只能为时钟周期的124。计数器对外部输入信号的占空比并无限制，但为了保证给定的电平信号在其改变之前至少被采样一次，外部输入信号必须至少保持一个完整的机器周期。

4.3定时器计数器的相关寄存器

与定时器计数器相关的寄存器有定时器计数器工作方式寄存器（TMOD）、定时器计数器控制寄存器（TCON）。TCON已经在2.5节受控输出实例中介绍过，因此，在本例中主要介绍TMOD寄存器。

定时器计数器工作方式寄存器（TMOD），字节地址89H，不可进行位寻址。定时器计数器工作方式寄存器（TMOD）的8位分为两组，高4位控制T1，低4位控制T0。TMOD每一位的功能如下。

GATE：门控位。

GATE＝0，仅由运行控制位TRX（X＝0，1）＝1来启动定时器计数器运行；GATE＝1，由运行控制位TRX（X＝0，1）＝1和外部中断引脚上的高电平共同来启动定时器计数器运行。

CT：定时器模式和计数器模式选择位。

CT＝0，为定时器模式；

CT＝1，为计数器模式。

M1、M0：工作方式选择位。M1、M0的4中编码对应4种工作方式，对应关

系见表2－10。

4.5定时器计数器的4种工作方式

定时器计数器的4种工作方式下的逻辑结构如表所示。

M1 M2 工作方式

0 0 方式0，为13位定时器计数器

0 1 方式1，为16位定时器计数器

1 0 方式2，为初值自动重装的8位定时器计数器

1 1 方式3，仅T0有效，将T0分为两个8位定时器计

数器

（1）方式0。

定时器计数器的工作方式0称为13位定时器计数器的。它由TLX的低5位和TLX的8位构成13位的计数器，此时TLX的高3位未使用。改工作方式是为了和48系列单片机兼容而设计的一种工作方式，一般情况不使用方式0进行定时计数。方式0的控制方式与方式1完全相同，下面重点介绍方式1的控制方式。

（2）方式1

定时器计数器的工作方式1称为16位定时器计数器。它由TLX和THX构成，TLX计数溢出向THX进位，THX计数溢出置位TCON中溢出标志位TFX。GATE位的状态定时器计数器运行控制取决于TRX一个条件还是TRX和INTX 引脚这两个条件。当GATE=0时，则只要TRX被置为1，定时器计数器即被允许计数（定时器计数器的计数控制仅由TRX的状态确定，TRX=1计数，TRX=0停止计数）。当GATE=1时，定时器计数器是否计数由INTX输入的电平和TRX的状态共同确定：当TRX=1，且INTX=1时，才允许定时器计数器计数（定时器计数器的计数控制由TRX和INTX两个条件控制）。

（3）方式2

定时器计数器的工作方式0和方式1再计数溢出后，计数器的值为0，需要通过程序重新装入计数初值。

定时器计数器的工作方式1称为初值自动重装的8位定时器计数器。在该工作方式下，TLX作为计数器，当TLX计数溢出时，在置1溢出标志TFX 的同时，还自动的将THX中的常数送至TLX，使TLX从该常数开始重新计数。这种工作方式可以省去用户软件中重装常数的程序，简化定时常数的计算方法（确定计数初值），可以相当精确地确定定时时间。

（4）方式3

工作方式3仅对定时器计数器0有效，在该工作方式之下，定时器计数器的0被拆成2个独立的定时器计数器：TL0、TF1。TL0使用T0的状态控制CT、GATE、TR0、INT0，而TH0被固定位一个8位定时器（不能作外部计数方式），并使用定时器计数器1的状态控制位TR1、和TF1，同时占用定时器T1的中断源。此时，定时器计数器1可设定为方式0、方式1和方式2，作为串行口的波特率发生器。

4.5 定时器计数器的编程

（1）初始化

定时器计数器的初始化编程包括以下几个部分。

根据要求给定时器计数器方式寄存器（TMOD）送一个方式控制字，以设定定时器计数器的工作方式。

根据需要给TH和TL寄存器送初值，以确定需要的定时时间或计数的初值。根据需要给中断允许寄存器（IE）送中断控制字，以开放相应的中断和设定中断优先级。

给TCON寄存器送命令字以启动或禁止定时计数器的运行。

（2）定时器计数器初值的计算。

计数器初值：

设计算器的模值位M，所需的计数值为C，计数初值设定为TC，则TC=M-C (M等于2的13次方，16次方，8次方)。

定时器初值：

设定时器的模值为M，需要的定时时间为T，定时器的初值设定为TC，则TC=M-Tt（M等于2的13次方，16次方，8次方）。

五．软件程序设计

交通灯控制器实例使用了89C51单片机的定时器计数器，首先分定时器初始化，定时器中断服务程序两个部分介绍定时器计数器的软件编程，其次在画出程序流程图的基础上编写软件程序，并给出完整的交通灯控制器程序实例。

5.1定时器初始化

为了使定时器时间准确，避免因为定时器重装而引起的累计误差，应将定时器设置为初值自动装置的8位定时器计数器，即定时器工作在工作方式2.在12MHz晶振条件下，8位定时器的最长定时时间是0.256ms，为了方便计算取定时时间为0.25ms，所以，定时0.5s需要定时器中断2000次。

下面计算定时器的初值。定时器初值TC=M-Tt==6，因此TH0=06H,TL0=06H.

定时器初始化程序如下，定时器T0设定为工作方式2，初始值为06H，自动重装入值为06H。

T0-INIT;

MOV TMOD,# B ; 定时器T0工作方式2

MOV TL0,#06H ; 设定时器T0的初始值

MOV TH0,#06H ; 设定时器T0的自动重装值

MOV TCON,# B ; 定时器T0的使能

SETB EA ;中断允许总控制位使能

SETB ET0 ;T0中断使能

RET

5.2定时器中断服务程序

T0-INIT;

DJNZ TIME-COUNT0,T0-INT-EXIT

MOV TIME-COUNT0,#250

DJNZ TIME-COUNT1, T0-INT-EXIT

MOV TIME-COUNT1,#8

SETB SECOND-FLAG ;

T0-INT-EXIT;

RETI

每0.25ms定时器中断发生，程序跳转到中断服务程序T0-INT开始执行。中断服务程序每次将定时器中断计数变量减1，但定时器中断计数变量为0时，0.5s定时时间到，将位变量SECOND-FLAG置为1.定时器中断服务程序通过RETI指令返回，程序将跳转到进入中断前的断点继续执行。

5.3程序流程图

程序较为简单，可以直接进行程序的编写，但本实例的程序流程比较复杂，在编写程序前，应当先画出程序流程图。程序流程图是描述程序运行流程的一种图表。它不仅描绘程序从头到尾的运行顺序，也描述程序运行过程中的所有可能

发生的状况。

六．电路图及仿真设计

6.1设计完成原理图如下

在电路连接完成后，将写好的程序放入单片机，运行。

6.2在初始状态南北绿灯，东西红灯，持续时间为25s

6.3南北跳转到黄灯5s，东西仍为红灯

在南北转换为红灯的同时，东西灯转换到绿灯持续25s；东西转换为黄灯持续5s，南北红灯不变；如此循环，从而实现交通灯的作用。七．总结

回顾起此次单片机课程设计，我仍感慨颇多，学到了很多的东西。同时不仅巩固了以前所学过的知识，而且还学到了很多在书本上所没有学到过的知识。在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。一切问题必须要靠自己一点一滴的解决，而在解决的过程当中你会发现自己在飞速的提升。对于单片机设计，其硬件电路是比较简单的，主要是解决程序设计中的问题，而程序设计是一个很灵活的东西，它反映了你解决问题的逻辑思维和创新能力，它才是一个设计的灵魂所在。因此可以说单片机的设计是软件和硬件的结合，二者是密不可分的。

通过这次课程设计我发现单片机原理应用行很强，只有老师的讲解不行，只看也不中，只有自己动手去做才会发现自己确实有太多的不足，许

多的原理，程序看似简单，真正去做才知道知识并没有自己想象的那样扎实。从而懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。

在设计完成之际再次衷心感谢李泉溪老师的指导！

八．源程序

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

uchar n=0,temp=0;

uchar code segcode0[]={0x5b,0x06,0x3f,0x5b,0x06,0x3f,0x5b,0x06,0x3f}; uchar code segcode1[]={0x6f,0x7f,0x07,0x7d,0x6d,0x66,0x4f,0x5b,0x06,0x3f};

uchar code segcode0[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

void delay(x)

{ while(x--);

}

void timer0() interrupt 1

{ TH0=()256;

TL0=()%256;

n++;

temp=temp%61;

if(n==20)

{ temp++;

n=0;

}

if(temp<25) P1=0x21;

if((temp>=25)&&(temp<28)) P1=0x22; if((temp>=28)&&(temp<30)) P1=0x24; if((temp>=30)&&(temp<55)) P1=0x0c; if((temp>=55)&&(temp<58)) P1=0x14; if((temp>=58)&&(temp<60)) P1=0x24; }

main()

{ uint i=0;

P1_0=0;

P1_7=0;

TMOD=0x01;

TH0=()256;

TL0=()%256;

while(1)

{i=temp;

}

TH1=;

TL1=;

EA=1;

ET0=1;

ET1=1;

TR0=1;

while(1)

{

P2_0=0;

P2_1=1;

P0=segcode0[temp10];

delay(3000);

P2_0=1;

P2_1=0;

P0=segcode1[temp%10];

delay(3000);

P2_1=1;TR1=1;

}

}

参考文献

【1】单片机的C语言应用程序设计马忠梅籍顺心北京航空航天大学出版社2007

【2】51单片机应用开发案例精选王为青邱文勋人民邮电出版社2007

【3】51系列单片机设计实例楼然苗李广飞北京航空航天大学出版社2003

【4】单片机原理与接口技术胡汉才清华大学出版社2006

【5】单片机原理与应用丁元杰机械工业出版社2007