嵌入式系统基础
课程设计
题目： 班级： 姓名： 学号： 同组人：
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课程设计
题目：交通信号灯实时控制系统设计 班级：通信0701 姓名： 学号： 同组人：
一、 设计题目：交通灯的控制 二、设计要求
交通灯模拟控制系统设计利用单片机的定时器定时，令十字路口的红绿灯交替点亮或熄灭。用8051做输出口，控制十二个发光二极管亮灭，模拟交通灯管理。
三、设计内容
因为本课程设计是交通灯的控制设计，所以要了解实际交通灯的变化情况和规律，假设一个十字路口为东西南北走向。初始状态0为东西红灯，南北红灯。然后状态1南北红灯，东西绿灯通车。过一段时间转状态2东西绿灯灭，黄灯闪烁几次，南北仍然红灯。再转状态3，南北绿灯通车，东西红灯。过一段时间转状态4，南北绿灯灭，闪几次黄灯，南东西仍然红灯。最后循环至状态1。
四、方案论证
本实验可以有好几种方案实现交通灯的模拟控制。 方案一：对8255A接口芯片进行编程，使红绿黄灯发光二极管按照十字路口交通灯的形式点亮或熄灭。
方案二：利用8051芯片对串行口P1口进行编程控制，使红绿灯发光二极管按照十字路口交通灯的形式点亮或熄灭。
8255A是一个通用的可编程的并行I/O接口芯片。它无内部地址锁存器功能，因此，需要借助地址锁存芯片所存来自单片机的地址信号。这对于硬件接口来说，增加了成本。而且，当8255A
工作在方式1或方式2时，都可能产生中断信号INTR，是否允许数据传送过程中产生中断信号，取决于用户程序对内部控制位INTR的控制，这恰好又增加了对程序的设计难度。
8051芯片就是一个单片机芯片，用8051进行交通灯模拟控制设计，除了二极管之外，无须再加其他硬件设备，直接对芯片的P1口进行编程控制，减少了成本。而且，8051片内有4KB的程序存储器。CPU访问存储器时，一是访问的地址空间在4KB范围内，CPU直接访问片内程序存储器；二是访问的地址超出4KB时，CPU将自动执行外部程序存储器的程序。利用8051芯片，可以简化程序的设计。
综上所述，本次课程设计采用8051芯片进行交通灯模拟系统控制设计。
五、设计原理
红绿灯变化规律：
设有一个十字路口，两组灯分别代表东西和南北两个方向，
1） 两个路口红灯亮；
2） 南北路口绿灯亮，东西路口红灯亮； 3） 南北路口绿灯灭，东西路口红灯亮； 4） 两个路口黄灯闪烁； 5） 两个路口红灯全亮；
6） 东西路口绿灯亮，南北路口红灯亮； 7） 东西路口绿灯灭，南北路口红灯亮； 8） 两个路口黄灯闪烁； 9） 转向2）循环。
状态 0 1 2 3 4 北 西 南 东 绿 黄 红 绿 黄 红 绿 黄 红 绿 黄 红 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 交通信号灯状态表
对于交通灯信号灯来说，应该有东西南北共四组灯,但由于同一道上的两组信号灯显示情况是相同的，所以只要有两组就行了，因此，采用单片机内部的I/O口上的P1口中的6个信号灯 通过编写程序，实现对发光二级管的控制，来模拟交通信号灯
的管理。每延时一段时间，灯的显示情况都会按交通灯的显示规律进行状态转换。
硬件资源及其分配：
主要用到的硬件：P1口、LED发光二级管、定时器T1. 硬件分配：P1口：作为输出口，与发光二极管相连接，且串行 口工作在方式0，延时为4秒。其状态对应的十六进制值如下:
方向状态 0 1 2 3 4 无 南 北 东 西 P1.7 P1.6 P1.5P1.4P1.3 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 十六进制说明 P1.2P1.1P1.0 值 0 0 1 09 H 全为红灯 1 0 0 0CH 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0AH 21H 11H 东西绿南北红 东西黄南北红 东西红南北绿 东西红南北黄 状态对应的十六进制值表
六、交通信号灯模拟控制系统设计程序流程图
开始 初始化
东西红灯亮，南北绿灯亮，延时 东西黄灯亮，南北红灯亮，延时 东西绿灯亮，南北红灯亮，延时 四个路口红灯亮 延时
东西红灯亮，南北黄灯亮，延时
程序流程图
七、根据流程图进行分步设计：
1） 初始化
CLR P1.0 CLR P1.1 CLR P1.2 CLR P1.3 CLR P1.4 CLR P1.5 CLR P1.6 CLR P1.7 2） 1秒延时系统设定
设定定时器T1工作在方式1，则TMOD=00010000B=10H,计数初值Count=2^16-Td/Tcy=65536-1000/Tcy=3CB0H。 程序如下：
DELAY: MOV R3,#20H ；定时一秒
MOV TMOD,#10H ；T1定时器，方式1 MOV TH1,#03CH ；设置加1计数器的计
；数
；初值高字节 MOV TL1,#0B0H ；设置加1计数器的
；计
；数初值低字节 SETB TR1 ；启动T1 SETB ET1 ；开T1中断 SETB EA ；开总允许中断 3） 全为红灯时的初态 由P1表格可设计程序如下：
MOV A,#09H ；置初态，东南西北都为红灯亮 MOV P1,A MOV R2,#4
4） 东西绿灯亮，南北红灯亮
根据P1口状态表格，设计程序如下：
MOV A,#0CH ；东西绿灯亮，南北红灯亮 MOV P1,A MOV R2,#10
5） 东西黄灯闪，南北红灯亮 根据P1口状态表格，设计程序如下：
MOV A,#0AH ；东西黄灯闪，南北红灯亮 MOV P1,A MOV R2,#2
6） 东西红灯亮，南北绿灯亮
根据P1口状态表格，可将程序设计如下：
MOV A,#21H ；东西红灯亮，南北绿灯亮
MOV P1,A MOV R2,#10
八、总程序为：
ORG 0000H
AJMP CHUSHIHUA ORG 00020H AJMP MAIN CHUSHIHUA:ORG 00030H
CLR P1.0 CLR P1.1 CLR P1.2 CLR P1.3 CLR P1.4 CLR P1.5 CLR P1.6 CLR P1.7
MAIN: MOV SP,#60H MOV SCON,#00H CLR TI CLR RI
MOV A,#09H
0 ；初始化程序；设置串行口工作方式；置初态，东南西北都为红灯亮
MOV P1,A MOV R2,#4
L1: LCALL DELAY ；调用4次一秒的延时子程序 DJNZ R2,L1
H1: MOV A,#0CH ；东西绿灯亮，南北红灯亮 MOV P1,A MOV R2,#10 L2: LCALL DELAY DJNZ R2,L2
MOV A,#0AH MOV P1,A MOV R2,#2 L3: LCALL DELAY DJNZ R2,L3
H2: MOV A,#21H MOV P1,A MOV R2,#10 L4: LCALL DELAY DJNZ R2,L4
MOV A,#11H MOV P1,A MOV R2,#2
；东西黄灯闪，南北红灯亮 ；东西红灯亮，南北绿灯亮 ；东西红灯亮，南北黄灯闪 L5: LCALL DELAY DJNZ R2,L5
LJMP H1 ；循环 一秒的延时子程序
DELAY: MOV R3,#20H ；定时一秒
MOV TMOD,#10H ；T1定时器，方式 MOV TH1,#03CH MOV TL1,#0B0H SETB TR1 SETB ET1 SETB EA LOOP: JBC TF1,NEXT NEXT: MOV TL1,#080H MOV TH1,#3CH DJNZ R3,LOOP RET
八 交通信号灯模拟系统仿真电路图
1 D1LED-GREEND3LED-YELLOW19U1XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD39383736353433322122232425262728101112131415161718XTAL2D5LED-RED9RST293031PSENALEEAD2LED-GREEN12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.780C51D4LED-YELLOWD6LED-RED 九、调试
1） 打开仿真软件，创建文件 2） 选择芯片
3） 创建文档，把编好程序写入文档并保存在ASM文件 4） 把保存的文档加载到Source Group 5） 编译程序，设置为16进制 6） 运行程序结果
7） 把编写好的16进制文件装进单片机8051仿真，对其初始
化
8） 反复调试，直到达到预定目的。
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