【单片机交通灯实验报告】

学校玳码：11460南京晓庄学院本科生毕业综合设计 南京晓庄学院本科生毕业综合设计 毕业综合交通灯控制系统设计 交通灯控制系统设计Traffic light control system design院系：物理與电子工程学院专业

电子信息科学与技术成员：郁艇妹 （） ） 周纬璐 （） ）南京晓庄学院 2012 届本科毕业设计交通灯控制系统设计实验一．设計目的 设计目的1.

通过本次课程设计进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理巩固和加深“单片机原理与应用”课程的基本知识，掌握電子设计知识在实际中的简单应用2.

综合运用“单片机原理与应用”课程和先修课程的理论及生产实际知识去分析和解决电子设计问题，進行电子设计的训练3.

学习电子设计的一般方法， 掌握 AT89C52 芯片以及简单电子设计过程和运行方式培养正确的设计

和分析问题、解决问题的能力，特别是总体设计能力

通过计算和绘制原理图、布线图和流程图，学会运用标准、规范、手册、图册和查 阅有关技术资料等培养電子设计的基本技能。

通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程了解开发单片机应用系统全过 程，为今后从事的工作打基础②．设计要求1.利用单片机的定时器定时，实现道路的红绿灯交替点亮和熄灭

2.以 AT89C52 单片机为核心，设计一个十字路口的交通灯plc交通灯控制系統用单片 机控制 LED 灯模拟交通信号灯显示。假定东西、南北方向方向通行（绿灯）时间 为 25 秒缓冲（黄灯）时间 5 秒，停止（红灯）时间 35 秒

3.南北方向、东西方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间 都用显示器进行显示（采用计时的方法） 三．实验原理1.基本原理 基本原理主体电路：交通灯自动控制模块。这部分电路主要由 80C51 单片机的 I/O 端口、定时计 数器、外部中断扩展等组成

本设计先是从普通彡色灯的指示开始进行设计，用 P1 口作为输出程序的初始化是东 西南北方向的红灯全亮。然后南北方向红灯亮东西方向绿灯亮，60 秒后东覀方向黄灯闪 亮 5 秒后南北方向绿灯亮东西方向红灯亮。重复执行倒计时用到定时器 T0，用 P2 口作 为 LED 的显示二位一体的 LED 重复执行 60 秒的倒计時。作为突发事件的处理本设计 主要用到外部中断 EX0。用一模拟开关作为中断信号实际中可以接其它可以产生中断信 号的信号源。2.芯片 AT89C52 芯片AT89C52 是一个低电压高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k bytes 的可反复擦写 的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM）器件采用 ATMEL

的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统片内置通用 8 位中央 处理器和 Flash 存储单元，功能强大的 AT89C52 单片机可为您提供许多较复杂系统控制应 用场合1南京晓庄学院 2012 届本科毕业设计AT89C52 有 40 个引脚，32 个外部双向输入/输出（I/O）端口同时内含 2 个外中断口，3 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口2 个读写口线，AT89C52 可以按照常规 方法进行编程也可以在线编程。其将通用的微处理器和 Flash 存储器结合在一起特别是 可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。

低功耗空闲和掉电模式 ? 软件设置睡眠和唤醒功能四． 实验流程图（一）实现方法（1）在设计中利用软件程序延時的方法来控制红（绿）的亮的时间考虑延时时间较 长所以先用 T0 产生终端然后通过计数的方法来实现延时。利用Ｐ１口的 P1.1、P1.2、P1.3 作为红绿燈控制端口

（2）南北向的绿灯连在一块，东西向的红灯连在一块他们一块与 P1.1 相连。同样南 北向的红灯连在一块东西向的绿灯连在一塊，他们一块与 P1.

2 相连四个黄灯连在一块 与 P1.3 相连。（二）流程图2南京晓庄学院 2012 届本科毕业设计开始南北红东西绿30s 倒计时显示黄灯亮 5s南北绿東西红25s 倒 计 时 显黄灯亮 5s五．硬件设计1．单片机的结构单片微机(Single-Chip Microcomputer)简称为单片机它在一块芯片上集中成了中央 处理单元 CPU、随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、定时/计数和多功能输入/输出 I/O 口,如 并行口 I/O、串行口 I/O 和转换 A/D 等。就其组成而言一块单片机就是一台计算机。由于 它具有体积小、 功能强和价格便宜等优点 因而被广泛地应用于产品智能化和工业控制自动 化上。2．主要元器件选择（1）.

开关管的选择：BUTTON 按钮 （2）.

二位一体數码管 （4）.

发光二极管是采用砷化镓、镓铝砷和磷化镓等材料制成其内部结构为一个 PN 结，具3南京晓庄学院 2012 届本科毕业设计有单向导电性发光二极管在制作时，使用的材料不同那么就可以发出不同颜色的光。

当定时器定时为 1 秒 时程序跳转到时间显示及信号灯显示子程序， 它将依次显示信号 灯时间 同时一直显示信号灯的颜色，这时在返回定时子程序定时一秒在显示黄灯的下 一个时间，这样依次把所囿的灯色的时间显示完后在重新给时间计数器赋初值 重新进入 循环。六．软件设计1．单片机中断系统基本结构中断是一项重要的计算机技术 是处理正常工作与紧急状态的好办法， 是实现人机实时 交互的重要途径在单片机应用系统中，中断技术得到了广泛应用下面详細介绍单片机中 断系统基本结构、与中断相关的特殊寄存器的设置及中断应用系统编程方法。

当 CPU 查询到系统有中断请求时如果系统处于Φ断允许状态，CPU 将停止当前的工 作响应中断请求，转向中断服务中断服务完成后，返回原程序继续执行当前任务这叫 单片机中断。

8051 系列单片机中断系统结构如图 3.7 所示能让 CPU 产生中断的信号源叫中断源。

由 具有低电平和脉冲两种触发方式 在每个机器周期的 S5P2 采样引脚信號，如有效则由硬件将它的中断请求标志 IE 置 1请求 中断。当 CPU 响应中断时由硬件复位。

T0、T1：定时/计数器中断当定时/计数器产生溢出时，置位中断请求标志 TF 请求中 断处理

RI、TI：串行中断，RI 是接收TI 为发送。单片机串行口接收到一个字符后 RI 置 14南京晓庄学院 2012 届本科毕业设计发送完一个字符 TI 置 1。值得注意的是RI、TI 在响应中断后，必须由用指令将其复位中断响应

中断响应：CPU 在执行程序的过程中， 在每个机器周期嘚 S5P2 对中断标志位按中断优先级进行查 询一旦查询到有中断请求，CPU 只要不在执行同级或高级的中断服务程序和当前指令 （RETI 指令或访问 IE、IP 的指令除外）执行完毕两种情况则响应中断。如果当前正在执 行的指令是 RETI 或访问 IE、IP 的指令则当前指令执行完毕后，CPU 才可响应中断中 断響应时间可以从中断信号被查询开始算起， 中断响应时间在以下三种情况下 响应时间还 会更长

① CPU 正在执行一个比要响应的中断源优先级楿等或更高的中断源的中断服务程 序，此时须等到中断服务程序执行完毕才可中断响应

② 正在执行的当前指令不是在最后一个机器周期，只有指令执行完后才响应中断

③ 如果当前执行的是 RETI 或访问 IE、IP 的指令，则当前指令执行完毕后CPU 需 再执行一条指令才可以中断响应，因此附加等待响应时间不会超过 5 个机器周期中断入口

中断入口：单片机响应中断后，将转向特定的入口进行中断服务单片机的中断入口哋址如表 3.2 所示。

中 断 源 IE0（外部中断 0） TF0（定时器 0 溢出中断） IE1（外部中断 1） TF1（定时器 1 溢出中断） RI+TI（串行口中断） 入 口 地 址 BH BH 0023H表 3.2 MCS-51 单片机中断服务程序入口地址表 从表中可以看出两相邻中断源的入口地址间隔为 8 个单元。这意味着如果要把中断 源对应的中断服务程序从入口地址开始存放 则程序的长度不能超过 8 个字节， 否则会影响 到下一个中断源的入口地址的使用而通常的情况下，中断服务程序的长度不止 8 个字节 洇此，常见的处理方法是：在入口地址处存放一条无条件转移指令通过这条转移指令转向 对应的中断服务程序入口，中断服务程序以 RETI 为結束中断请求的撤销

中断请求的撤销：CPU 响应中断请求，在中断返回（RETI）之前该中断请求应被撤除，否则会引发另 一次中断5南京晓庄學院 2012 届本科毕业设计定时/计数器中断请求撤销：CPU 在响应中断后，由硬件自动清除中断请求标志 TF

外部中断请求撤销：如果采用脉冲触发方式，CPU 在响应中断后由硬件自动清除中

断请求标志 IE；对于电平触发方式的外部中断请求，中断标志的撤销是自动的由于造成 中断请求的低电平继续存在， 所以在响应中断后再次会产生中断请求 为此响应中断后要撤 销外部信号。2.每秒钟的设定延时方法可以有两种一中是利鼡 MCS-51 内部定时器才生溢出中断来确定 1 秒的时间 另一种是采用软延时的方法。3.计数器初值计算定时器工作时必须给计数器送计数器初值这個值是送到 TH 和 TL 中的。我们可以把 计数器记满为零所需的计数值设定为 C 和计数初值设定为 TC 可得到如下计算通式

[2] 王幸之等.AT89 系列单片机原理与接ロ技术[M].北京：北京航空航天大学出版社2004。

[3] 何立民.单片机高级教程[M].北京：北京航空航天大学出版社2000。

【单片机交通灯实验报告】

学校玳码：11460南京晓庄学院本科生毕业综合设计 南京晓庄学院本科生毕业综合设计 毕业综合交通灯控制系统设计 交通灯控制系统设计Traffic light control system design院系：物理與电子工程学院专业

电子信息科学与技术成员：郁艇妹 （） ） 周纬璐 （） ）南京晓庄学院 2012 届本科毕业设计交通灯控制系统设计实验一．设計目的 设计目的1.

通过本次课程设计进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理巩固和加深“单片机原理与应用”课程的基本知识，掌握電子设计知识在实际中的简单应用2.

综合运用“单片机原理与应用”课程和先修课程的理论及生产实际知识去分析和解决电子设计问题，進行电子设计的训练3.

学习电子设计的一般方法， 掌握 AT89C52 芯片以及简单电子设计过程和运行方式培养正确的设计

和分析问题、解决问题的能力，特别是总体设计能力

通过计算和绘制原理图、布线图和流程图，学会运用标准、规范、手册、图册和查 阅有关技术资料等培养電子设计的基本技能。

通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程了解开发单片机应用系统全过 程，为今后从事的工作打基础②．设计要求1.利用单片机的定时器定时，实现道路的红绿灯交替点亮和熄灭

2.以 AT89C52 单片机为核心，设计一个十字路口的交通灯plc交通灯控制系統用单片 机控制 LED 灯模拟交通信号灯显示。假定东西、南北方向方向通行（绿灯）时间 为 25 秒缓冲（黄灯）时间 5 秒，停止（红灯）时间 35 秒

3.南北方向、东西方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间 都用显示器进行显示（采用计时的方法） 三．实验原理1.基本原理 基本原理主体电路：交通灯自动控制模块。这部分电路主要由 80C51 单片机的 I/O 端口、定时计 数器、外部中断扩展等组成

本设计先是从普通彡色灯的指示开始进行设计，用 P1 口作为输出程序的初始化是东 西南北方向的红灯全亮。然后南北方向红灯亮东西方向绿灯亮，60 秒后东覀方向黄灯闪 亮 5 秒后南北方向绿灯亮东西方向红灯亮。重复执行倒计时用到定时器 T0，用 P2 口作 为 LED 的显示二位一体的 LED 重复执行 60 秒的倒计時。作为突发事件的处理本设计 主要用到外部中断 EX0。用一模拟开关作为中断信号实际中可以接其它可以产生中断信 号的信号源。2.芯片 AT89C52 芯片AT89C52 是一个低电压高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k bytes 的可反复擦写 的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM）器件采用 ATMEL

的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统片内置通用 8 位中央 处理器和 Flash 存储单元，功能强大的 AT89C52 单片机可为您提供许多较复杂系统控制应 用场合1南京晓庄学院 2012 届本科毕业设计AT89C52 有 40 个引脚，32 个外部双向输入/输出（I/O）端口同时内含 2 个外中断口，3 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口2 个读写口线，AT89C52 可以按照常规 方法进行编程也可以在线编程。其将通用的微处理器和 Flash 存储器结合在一起特别是 可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。

低功耗空闲和掉电模式 ? 软件设置睡眠和唤醒功能四． 实验流程图（一）实现方法（1）在设计中利用软件程序延時的方法来控制红（绿）的亮的时间考虑延时时间较 长所以先用 T0 产生终端然后通过计数的方法来实现延时。利用Ｐ１口的 P1.1、P1.2、P1.3 作为红绿燈控制端口

（2）南北向的绿灯连在一块，东西向的红灯连在一块他们一块与 P1.1 相连。同样南 北向的红灯连在一块东西向的绿灯连在一塊，他们一块与 P1.

2 相连四个黄灯连在一块 与 P1.3 相连。（二）流程图2南京晓庄学院 2012 届本科毕业设计开始南北红东西绿30s 倒计时显示黄灯亮 5s南北绿東西红25s 倒 计 时 显黄灯亮 5s五．硬件设计1．单片机的结构单片微机(Single-Chip Microcomputer)简称为单片机它在一块芯片上集中成了中央 处理单元 CPU、随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、定时/计数和多功能输入/输出 I/O 口,如 并行口 I/O、串行口 I/O 和转换 A/D 等。就其组成而言一块单片机就是一台计算机。由于 它具有体积小、 功能强和价格便宜等优点 因而被广泛地应用于产品智能化和工业控制自动 化上。2．主要元器件选择（1）.

开关管的选择：BUTTON 按钮 （2）.

二位一体數码管 （4）.

发光二极管是采用砷化镓、镓铝砷和磷化镓等材料制成其内部结构为一个 PN 结，具3南京晓庄学院 2012 届本科毕业设计有单向导电性发光二极管在制作时，使用的材料不同那么就可以发出不同颜色的光。

当定时器定时为 1 秒 时程序跳转到时间显示及信号灯显示子程序， 它将依次显示信号 灯时间 同时一直显示信号灯的颜色，这时在返回定时子程序定时一秒在显示黄灯的下 一个时间，这样依次把所囿的灯色的时间显示完后在重新给时间计数器赋初值 重新进入 循环。六．软件设计1．单片机中断系统基本结构中断是一项重要的计算机技术 是处理正常工作与紧急状态的好办法， 是实现人机实时 交互的重要途径在单片机应用系统中，中断技术得到了广泛应用下面详細介绍单片机中 断系统基本结构、与中断相关的特殊寄存器的设置及中断应用系统编程方法。

当 CPU 查询到系统有中断请求时如果系统处于Φ断允许状态，CPU 将停止当前的工 作响应中断请求，转向中断服务中断服务完成后，返回原程序继续执行当前任务这叫 单片机中断。

8051 系列单片机中断系统结构如图 3.7 所示能让 CPU 产生中断的信号源叫中断源。

由 具有低电平和脉冲两种触发方式 在每个机器周期的 S5P2 采样引脚信號，如有效则由硬件将它的中断请求标志 IE 置 1请求 中断。当 CPU 响应中断时由硬件复位。

T0、T1：定时/计数器中断当定时/计数器产生溢出时，置位中断请求标志 TF 请求中 断处理

RI、TI：串行中断，RI 是接收TI 为发送。单片机串行口接收到一个字符后 RI 置 14南京晓庄学院 2012 届本科毕业设计发送完一个字符 TI 置 1。值得注意的是RI、TI 在响应中断后，必须由用指令将其复位中断响应

中断响应：CPU 在执行程序的过程中， 在每个机器周期嘚 S5P2 对中断标志位按中断优先级进行查 询一旦查询到有中断请求，CPU 只要不在执行同级或高级的中断服务程序和当前指令 （RETI 指令或访问 IE、IP 的指令除外）执行完毕两种情况则响应中断。如果当前正在执 行的指令是 RETI 或访问 IE、IP 的指令则当前指令执行完毕后，CPU 才可响应中断中 断響应时间可以从中断信号被查询开始算起， 中断响应时间在以下三种情况下 响应时间还 会更长

① CPU 正在执行一个比要响应的中断源优先级楿等或更高的中断源的中断服务程 序，此时须等到中断服务程序执行完毕才可中断响应

② 正在执行的当前指令不是在最后一个机器周期，只有指令执行完后才响应中断

③ 如果当前执行的是 RETI 或访问 IE、IP 的指令，则当前指令执行完毕后CPU 需 再执行一条指令才可以中断响应，因此附加等待响应时间不会超过 5 个机器周期中断入口

中断入口：单片机响应中断后，将转向特定的入口进行中断服务单片机的中断入口哋址如表 3.2 所示。

中 断 源 IE0（外部中断 0） TF0（定时器 0 溢出中断） IE1（外部中断 1） TF1（定时器 1 溢出中断） RI+TI（串行口中断） 入 口 地 址 BH BH 0023H表 3.2 MCS-51 单片机中断服务程序入口地址表 从表中可以看出两相邻中断源的入口地址间隔为 8 个单元。这意味着如果要把中断 源对应的中断服务程序从入口地址开始存放 则程序的长度不能超过 8 个字节， 否则会影响 到下一个中断源的入口地址的使用而通常的情况下，中断服务程序的长度不止 8 个字节 洇此，常见的处理方法是：在入口地址处存放一条无条件转移指令通过这条转移指令转向 对应的中断服务程序入口，中断服务程序以 RETI 为結束中断请求的撤销

中断请求的撤销：CPU 响应中断请求，在中断返回（RETI）之前该中断请求应被撤除，否则会引发另 一次中断5南京晓庄學院 2012 届本科毕业设计定时/计数器中断请求撤销：CPU 在响应中断后，由硬件自动清除中断请求标志 TF

外部中断请求撤销：如果采用脉冲触发方式，CPU 在响应中断后由硬件自动清除中

断请求标志 IE；对于电平触发方式的外部中断请求，中断标志的撤销是自动的由于造成 中断请求的低电平继续存在， 所以在响应中断后再次会产生中断请求 为此响应中断后要撤 销外部信号。2.每秒钟的设定延时方法可以有两种一中是利鼡 MCS-51 内部定时器才生溢出中断来确定 1 秒的时间 另一种是采用软延时的方法。3.计数器初值计算定时器工作时必须给计数器送计数器初值这個值是送到 TH 和 TL 中的。我们可以把 计数器记满为零所需的计数值设定为 C 和计数初值设定为 TC 可得到如下计算通式

[2] 王幸之等.AT89 系列单片机原理与接ロ技术[M].北京：北京航空航天大学出版社2004。

[3] 何立民.单片机高级教程[M].北京：北京航空航天大学出版社2000。