單片機(jī)匯編語言智能能交通燈代碼與Proteus仿真圖

ID:1084022 · 發(fā)表于 2023-6-14 12:55

仿真原理圖如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下載）

近年來隨著機(jī)動(dòng)車輛發(fā)展迅速，給城市交通帶來巨大壓力，城鎮(zhèn)道路建設(shè)由于歷史等各種原因相對滯后，特別是街道各十字路口，更是成為交通網(wǎng)中通行能力的“隘口”和交通事故的“多發(fā)源”。為保證交通安全，防止交通阻塞，使城市交通井然有序，交通信號(hào)燈在大多數(shù)城市得到了廣泛應(yīng)用。而且隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，城市交通的智能控制也有了良好的技術(shù)基礎(chǔ)，使各種交通方案實(shí)現(xiàn)的可能性極大提高。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。本文設(shè)計(jì)的交通燈管理系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代交通燈系統(tǒng)的基本功能的基礎(chǔ)上，增加了容錯(cuò)處理技術(shù)（雙機(jī)容錯(cuò)）、左右轉(zhuǎn)提示和緊急情況（重要車隊(duì)通過、急救車通過等）發(fā)生時(shí)手動(dòng)控制等功能，增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性和可控性。
1.2研究意義
現(xiàn)在的交通燈系統(tǒng)很多都增加了智能控制環(huán)節(jié)，比如對闖紅燈的車輛進(jìn)行拍照。當(dāng)某方向紅燈亮?xí)r，此時(shí)相應(yīng)的傳感器開始工作，當(dāng)有車輛通過時(shí)，照相機(jī)就把車輛拍下。要將交通燈系統(tǒng)產(chǎn)品化，應(yīng)該根據(jù)客戶不同的需求進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)，應(yīng)該在程序中增加一些可以人為改變的參數(shù)，以便客戶根據(jù)不同的需要隨時(shí)調(diào)節(jié)交通燈。因此，研究交通燈及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非�，F(xiàn)實(shí)的意義。本設(shè)計(jì)就是遵循上述紅燈停，綠燈行的思想來實(shí)現(xiàn)的。
第2章設(shè)計(jì)方案 2.1設(shè)計(jì)要求
了解掌握智能交通燈在不同時(shí)間段燈亮、滅的控制，根據(jù)車輛和行人情況來智能控制交通燈的亮滅時(shí)間，采用數(shù)字提示時(shí)間燈，檢測交通燈是否正常工作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)定時(shí)存儲(chǔ)等功能。
a、對信號(hào)調(diào)理電路中采用的具體元器件應(yīng)有器件選型依據(jù)；
b、電路的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)考慮可靠性和抗干擾設(shè)計(jì)內(nèi)容；
c、電路的基本工作原理應(yīng)有一定說明；
d、電路應(yīng)當(dāng)在相應(yīng)的仿真軟件上進(jìn)行仿真以驗(yàn)證電路正確性。
2.2設(shè)計(jì)方案
車流量檢測利用紅外線車輛檢測器。紅外線車輛檢測器是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，通過同步回路檢測物體有無。利用光電開關(guān)技術(shù)成熟，高速響應(yīng)，可輸出豐富的車輛數(shù)據(jù)信息，能可靠檢測各種特殊車輛�？垢蓴_性強(qiáng)，不受惡劣氣象條件或物體顏色的影響，安裝簡便。因此車流量檢測利用紅外線車輛檢測器。
采用AT89C51單片機(jī)作為主控制器。AT89C51具有兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷源，便于對車流量進(jìn)行定時(shí)中斷檢測，可以方便實(shí)現(xiàn)車流量檢測信號(hào)的輸入。同時(shí)單片機(jī)具有功耗小、速度快、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，且編程簡單，故選用AT89C51單片機(jī)作為主控制器。
第3章設(shè)計(jì)過程
3.1硬件設(shè)計(jì)3.1.1AT89C51
AT89C51基本功能描述如下:AT89C51是一種低損耗、高性能、CMOS 八位微處理器，而且在其片種還有4k字節(jié)的在線可重復(fù)編程快擦快寫程序存儲(chǔ)器，能重復(fù)寫入/擦除1000次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。它與MCS-51系列單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替MCS-51系列單片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具有許多MCS-51系列產(chǎn)品沒有的功能。AT89C51可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)成本。只要程序長度小于4k，四個(gè)I/0口全部提供給用戶�？捎�5V電壓編程,而且寫入時(shí)間僅10毫秒，僅為8751/87C51的擦除時(shí)間的百分之一,與8751/87C51的12V電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒有兩種電源的要求，改寫時(shí)不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。該芯片內(nèi)RAM和特殊功能寄存器值保持不變，一直到掉電模式被終止。只有VCC電壓恢復(fù)到正常工作范圍而且在振蕩器穩(wěn)定振蕩后,通過硬件復(fù)位、掉電模式可被終止。AT89C51引腳圖如圖1所示。

圖1 AT89C51引腳圖
3.1.2ULN2003
ULN2003是具有高耐壓、大電流，內(nèi)部由七個(gè)硅NPN達(dá)林頓管組成的驅(qū)動(dòng)芯片。它的每一對達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K的基極電阻，在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。其引腳圖如圖2所示。
圖2 ULN2003引腳圖
3.1.3七段數(shù)碼管
七段數(shù)碼管分為共陽極及共陰極，共陽極的七段數(shù)碼管的正極（或陽極）為八個(gè)發(fā)光二極管的共有正極，其他接點(diǎn)為獨(dú)立發(fā)光二極管的負(fù)極（或陰極），使用者只需把正極接電，不同的負(fù)極接地就能控制七段數(shù)碼管顯示不同的數(shù)字。共陰極的七段數(shù)碼管與共陽極的只是接駁方法相反而已。
七段數(shù)碼管已可以特定的集成電路控制，只要向集成電路輸入4-bit的二進(jìn)制數(shù)字訊號(hào)就能控制七段數(shù)碼管顯示；市面上更有 8421-BCD 代碼直接轉(zhuǎn)為七劃管控制電平的 IC，方便配合單片機(jī)使用。單片機(jī)應(yīng)用于工業(yè)控制等方面時(shí)，經(jīng)常要用LED七段數(shù)碼管顯示一些數(shù)據(jù)。單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管的方法有很多種，可以分為靜態(tài)輸出驅(qū)動(dòng)、動(dòng)態(tài)輸出靜態(tài)驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)掃描驅(qū)動(dòng)等幾種方法。其引腳圖如圖3所示。
圖3 七段數(shù)碼管引腳圖
3.2軟件設(shè)計(jì)3.2.1主程序流程圖
主程序流程圖如圖4所示。
圖4 主程序流程圖
3.2.2中斷程序流程圖
圖5 中斷程序流程圖
3.2.3匯編程序設(shè)計(jì)
ORG 0000H
LJMP 100H
ORG 000BH
LJMP T0_INTERUPT
ORG 100H
EAST_GREEN DATA 70H
EAST_YELLOW DATA 71H
EAST_RED DATA 72H
CAR_NUMBERS DATA 73H
MOV 73H,#20 ;車流量初值
START: MOV DPTR,#TAB
MOV P3,#00H
MOV SP,#60H
MOV R3,#250 ;中斷延時(shí)15S
MOV R4,#00H ;
MOV TMOD,#01010001B
MOV TH0,#15H
MOV TL0,#0A0H ;60MS初值
MOV TH1,#00H
MOV TL1,#00H
MOV IE,#82H ;開放TO中斷
SETB TR0
SETB TR1
SETB P3.5 ;I/O口輸入數(shù)據(jù)前需將其先置1
LOOP: CLR P3.7 ;中斷檢驗(yàn)位清0
MOV A,CAR_NUMBERS
CJNE A,#25,LOOP1
LOOP1: JNC STATE1
CJNE A,#15,LOOP2
LOOP2: JC STATE3
LJMP STATE2
STATE1: MOV EAST_GREEN,#40 ;車流量大于25時(shí)，顯示狀態(tài)1
MOV EAST_YELLOW,#5
MOV EAST_RED ,#25
LJMP STATE
STATE2: MOV EAST_GREEN,#30 ;車流量處于15和25之間，顯示狀態(tài)2
MOV EAST_YELLOW,#5
MOV EAST_RED,#25
LJMP STATE
STATE3: MOV EAST_GREEN,#50;車流量小于15時(shí)，顯示狀態(tài)3
MOV EAST_YELLOW,#5
MOV EAST_RED,#45
LJMP STATE
STATE: MOV R0,EAST_GREEN ;東西綠燈，南北紅燈
MOV P1,#11011110B
STATE_1: LCALL T0_BCD
LCALL DISPLAY
LCALL DELAY_1S
DJNZ R0,STATE_1
STATE_2: MOV R0,EAST_YELLOW ;顯示黃燈
MOV P1,#11101110B ;低電平有效，東西由綠燈變?yōu)榧t燈時(shí)才需要亮黃燈，南北繼續(xù)紅燈
STATE_22: LCALL T0_BCD
LCALL DISPLAY
LCALL DELAY_1S
MOV P1,#11111110B
MOV 74H,#100
WAIT1: DJNZ 74H,WAIT1
MOV P1,#11101110B
DJNZ R0,STATE_22
STATE_3: MOV R0,EAST_RED ;東西紅燈，南北綠燈
MOV P1,#11110011B
STATE_33: LCALL T0_BCD
LCALL DISPLAY
LCALL DELAY_1S
DJNZ R0,STATE_33
STATE_4: MOV R0,EAST_YELLOW ;顯示黃燈，南北由綠燈變?yōu)榧t燈時(shí)才需要亮黃燈，東西繼續(xù)紅燈
MOV P1,#11110101B
STATE_44: LCALL T0_BCD
LCALL DISPLAY
LCALL DELAY_1S
MOV P1,#11110111B
MOV 74H,#100
WAIT2: DJNZ 74H,WAIT2
MOV P1,#11110101B
DJNZ R0,STATE_44
LJMP LOOP
T0_BCD: MOV A,R0;BCD轉(zhuǎn)換
MOV B,#10
DIV AB
MOV R1,B ;個(gè)位數(shù)值
MOV R2,A ;十位數(shù)值
RET
DISPLAY: ;靜態(tài)顯示
LOW_DIS:MOV A,R1
MOVC A,@A+DPTR
MOV P0,A
HIGH_DIS:MOV A,R2
MOVC A,@A+DPTR
MOV P2,A
RET
T0_INTERUPT:PUSH ACC
DJNZ R3,AGAIN
MOV R3,#250
INC R4
CJNE R4,#4,AGAIN ;車流量檢測周期15*4=60S
SETB P3.7 ;檢驗(yàn)中斷是否發(fā)生
MOV R4,#00H
MOV CAR_NUMBERS,TL1
MOV TL1,#0
MOV TH1,#0
AGAIN:MOV TH0,#15H
MOV TL0,#0A0H
POP ACC
NOP
NOP
RETI
DELAY_1S:MOV R7,#10;延時(shí)ls程序
DEL1:MOV R6,#100
DEL2:MOV R5,#250
DJNZ R5,$
DJNZ R6,DEL2
DJNZ R7,DEL1
RET
TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H
END
第4章系統(tǒng)仿真與調(diào)試結(jié)果4.1系統(tǒng)仿真
利用Proteus 軟件繪制原理圖，原理圖如圖6所示。
圖6 原理圖
4.2調(diào)試結(jié)果
單擊仿真界面左下方的開始按扭，仿真就開始了。具體仿真過程如下:
（1）當(dāng)交通燈開始工作后，執(zhí)行默認(rèn)狀態(tài):東西方向綠燈，南北方向紅燈，倒計(jì)時(shí)30秒，然后東西黃燈5秒，南北保持紅燈5秒，然后東西紅燈，南北方向綠燈，倒計(jì)時(shí)25秒后，南北亮黃燈5秒，東西保持紅燈狀態(tài)5秒后，重新掃描。如圖7所示:
圖7 默認(rèn)狀態(tài)
（2）當(dāng)手動(dòng)按下開關(guān)，頻率小于 15次/分時(shí)，執(zhí)行狀態(tài)Ⅲ:東西方向綠燈，南北方向紅燈，倒計(jì)時(shí)50秒，然后東西黃燈5秒，南北保持紅燈5秒，然后東西紅燈，南北方向綠燈，倒計(jì)時(shí)45秒后，南北亮黃燈5秒，東西方向保持紅燈狀態(tài)5秒后，重新掃描。如圖8所示:
圖8 狀態(tài)Ⅲ
（3）當(dāng)手動(dòng)按下開關(guān)，頻率大于15次/分，小于或等于25次/分，執(zhí)行狀態(tài)Ⅱ:東西方向綠燈，南北方向紅燈，倒計(jì)時(shí)30秒，然后東西黃燈5秒，南北保持紅燈5秒，緊接著東西紅燈，南北方向綠燈，倒計(jì)時(shí)25秒后，南北方向亮黃燈5秒，東西方向保持紅燈狀態(tài)5秒后，重新掃描。如圖9所示:
圖9 狀態(tài)Ⅱ
（4）當(dāng)手動(dòng)按下開關(guān)，頻率大于25 次/分，執(zhí)行狀態(tài)Ⅰ:東西方向綠燈，南北方向紅燈，倒計(jì)時(shí)40秒，然后東西黃燈5秒，南北保持紅燈5秒，緊接著東西紅燈，南北方向綠燈，倒計(jì)時(shí)25秒后，南北亮黃燈5秒，東西保持紅燈狀態(tài)5秒后，重新掃描。如圖10所示。
圖10 狀態(tài)Ⅰ
第5章總結(jié)
通過此次設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)電子線路方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過自己親手實(shí)踐，是我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。
過而能改，善莫大焉。在設(shè)計(jì)過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，最后在師傅的指導(dǎo)下，終于游逆而解。在今后發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到極大的認(rèn)可。
設(shè)計(jì)誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升，同時(shí)又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時(shí)，設(shè)計(jì)讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。通過這次設(shè)計(jì)，我掌握了Protes軟件的使用方法，了解了紅綠燈的實(shí)際控制過程，以及如何提高電路的性能等等。
我認(rèn)為，在這學(xué)期的實(shí)驗(yàn)中，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。要面對社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像我們提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后變的更加成熟，會(huì)面對需要面對的事情。
回顧起此設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次設(shè)計(jì)使我懂得了

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Proteus8.13仿真下載(僅供參考):

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