51单片机c语言交通灯设计报告.doc

xxxxxxxxx

基于AT89S52交通灯设计

学 院： 电子信息工程
专业班级： xxxxxxxxxxxxxx
姓 名： xx xx
学 号： xxxxxxxxxxx
指导老师： xxxxxxxxxx

摘要
交通灯在我们日常生活中随处可见，它在交通系统中处于至关重要的位置。交通灯的使用大大减少了交通繁忙路口的事故发生，给行人和车辆提供一个安全的交通环境，人们的生命和财产安全有了保障。本设计旨在模拟十字路口的交通灯，以AT89S51单片机为基础，结合按键和数码管等元器件设计出一个简单且完全的交通灯系统。

关键词：交通灯 AT89S52 单片机

目录
一、设计任务 3
二、AT89S52单片机及其他元器件简介 3
(1)AT89S52单片机 3
三、系统硬件电路设计 5
（1）时钟电路设计 5
（2） 复位电路设计 5
（3） 灯控制电路设计 6
（4） 按键控制电路设计 6
四、元件清单及实物图 7
1、程序清单 7
2、原理图 8
五、实验心得 8
附1 源程序代码 9
附2 原理图 15

一、设计任务
(1)、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向和东西方向两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设30秒，时间可设置修改。
(2)、在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道,且黄灯亮时，要求每秒亮一次。
(3)、有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止东西和南北两条路上所有的车辆通行。
二、AT89S52单片机及其他元器件简介
(1)AT89S52单片机
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6位向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器计数器、串口、中断继续工作。鉴于以上的优点本系统采用AT89S52作为主控芯片，实现对整个系统的控制。
(2)芯片74LS245
74LS245是我们常用的芯片，用来驱动led或者其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。当19脚E为H时，A、B为高阻。E为L时，DIR为L时，数据由B传向A；DIR为H时，由A传向B。
(3)两位共阴数码管
16脚和11脚对应A、15脚和10脚对应B、3脚和8脚对应C、2脚和6脚对应D、1脚和5脚对应E、18脚和12脚对应F、17脚7脚对应G、4脚和9脚对应DP。公共脚为14脚和13脚，分别对应左边和右边显示的数字。

三、系统硬件电路设计
（1）时钟电路设计

如图所示，采用内部时钟产生方式，在XTAL1和XTAL2两端跨接晶体或陶瓷振荡器，与内部反相器构成稳定的自击震荡。其发出的时钟脉冲直接送入片内定时控制部件。

（2） 复位电路设计

如上图所示，采用上电+按钮电平复位方式，当按下按钮时，RST管脚高电平触发。为保证复位可靠，RC时间常数应大于两个机器周期，电容取10uf，电阻取1000欧。
（3） 灯控制电路设计

如上图所示，交通灯状态显示电路由东西南北四个方向各三个LED灯组成，分别显示四个方向上红、黄、绿三个状态，用以指示十字路口各方向车辆的行驶。通过软件编程，可使路口交通变化情况为:南北方向和东西方向两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为30秒。在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道；黄灯亮时每秒闪亮一次。
（4） 按键控制电路设计

开关控制由7个连接到单片机的控制按钮组成。通过软件编程，使得各个开关的功能如上图所示， 基本满足了交通灯的需要。
四、元件清单及实物图
1、程序清单
名 称
规 格
数 量
单片机
AT89S52
1
排阻
9脚10K
1
晶振
11.0592MHz
1
发光二极管
GREEN
3
发光二极管
RED
3
发光二极管
YELLOW
3
数码管
两位共阴
2
电阻
1K
1
电阻
10K
6
按键

8
电解电容
10uF
1
独石电容
22pF
2
电源插头

1
排座
20脚
1
排座
40脚
1
双排针
2.54间距

单排针
2.54间距

排线
15cm
16根
实验板
10*15cm
1
2、原理图

五、实验心得
这次交通灯的制作是我学会了不少的东西，首先是proteus和keil的使用。单片机程序的编写和原理图的仿真都是在这两个软件的运行下才可以进行的。这个实验最重要的是让我对51系列的单片机有了更深层次的了解，这一学期 开接触单片机的时候觉得这是一门极其高深的课程，老师讲的什么基本完全不懂，课后看仍旧是一头雾水。通过交通灯的学习和制作，对单片机有了初步的了解，知道了它的组成、工作原理等等。
在软件编写这一块，开始时遇到了很大的难题，因为两百行的程序，哪怕有一个错误，修改起来也不是十分方便。时常没有心思去寻找和改正错误，所以软件这一块花了很大的一部分时间。几次调试后总算出现“0 warning”和“0 error”的字样。
焊接也是比较麻烦，由于万能板买小了，再加上需要连接的线有很多根，所以首先必须考虑到元器件的排布问题，尽量让自己的焊接的时候方便一点。借鉴别人的经验，数码管和排阻之间用排线相连接，很大程度上节省焊接的时间，并且让板子看起来更加整洁、美观。
除了学会很多东西以为，也发现了自己的不足。由于自己在这一方面只是的短缺，所以很多问题都需要查阅资料或者向别的同学请教。比如说proteus和keil的使用方法，都是看着别人操作几遍之后才慢慢学会。还有在焊接这一方面也存在着很大问题。由于焊接在万能板反面，所以有时候会把单片机的引脚看错，然后用吸枪慢慢清理。这不仅浪费时间而且还可能破坏万能板。在焊接过程中还出现短路问题，一不小心锡丝用多了就有可能造成两个点之间的短路问题，这一点说明了焊接能力还有待提升。
实验的结果是成功的，模拟出了交通灯的功能，各个按键的功能也和模拟时一致，看着数字的跳动自己信息也感到十分开心。虽然想过在这个交通灯里加入一些额外的功能，但终究由于自己知识的局限性而放弃，有点遗憾，不过能够学到东西就好。此次试验增长了自己的单片机知识外也让我知道实践和理论学习的差别。实践过程中学到的知识自己记得会更加牢固一些，不容易忘记。总的来说，单片机的制作让我收获不小。

附1 源程序代码
#include <reg51.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

uchar data buf[4];
uchar data sec_dx=20;//东西数默认
uchar data sec_nb=30;//南北默认值
uchar data set_timedx=20;
uchar data set_timenb=30;
int n;
uchar data b;//定时器中断次数
sbit k1=P1^6;//定义5组开关
sbit k2=P1^7;
sbit k3=P2^7;
sbit k4=P3^0;
sbit k5=P3^1;
sbit Yellow_nb=P2^5; //南北黄灯标志
sbit Yellow_dx=P2^2; //东西黄灯标志
sbit Green_nb=P2^4;
sbit Green_dx=P2^1;
sbit Buzz=P3^7;
bit Buzzer_Indicate;
bit time=0;//灯状态循环标志
bit set=1;//调时方向切换键标志
uchar code table[11]={ //共阴极字型码
0x3f, //--0
0x06, //--1
0x5b, //--2
0x4f, //--3
0x66, //--4
0x6d, //--5
0x7d, //--6
0x07, //--7
0x7f, //--8
0x6f, //--9
0x00 //--NULL
};

//函数的声明部分
void delay(int ms);//延时子程序
void key();//按键扫描子程序
void key_to1();//键处理子程序
void key_to2();
void key_to3();
void display();//显示子程序
void logo(); //开机LOGO
void Buzzer();
//主程序
void main()
{
TMOD=0X01;
TH0=0XD8;
TL0=0XF0;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
EX0=1;
EX1=1;
logo();
P2=0Xc3;// 开始默认状态，东西绿灯，南北黄灯
sec_nb=sec_dx+5;
while(1)
{
key(); //调用按键扫描程序
display(); //调用显示程序
Buzzer();

}
}
//函数的定义部分
void key() //按键扫描子程序
{

if(k1!=1)
{
delay(10);
if(k1!=1)
{
while(k1!=1)
{
key_to1();
for(n=0;n<40;n++)
{ display();}
}
}
}
if(k2!=1)
{
delay(10);
if(k2!=1)
{
while(k2!=1)
{
key_to2();
for(n=0;n<40;n++)
{ display();}
}
}
}
if(k3!=1)
{
TR0=1; //启动定时器
Buzzer_Indicate=0;
sec_nb=set_timenb; //从中断回复，仍显示设置过的数值
sec_dx=set_timedx;
if(time==0)
{ P2=0X99;sec_nb=sec_dx+5; }
else { P2=0xC3;sec_dx=sec_nb+5; }
}
if(k4!=1)
{
delay(5);
if(k4!=1)
{
while(k4!=1);
set=!set;
}
}

if(k5!=1)
{
delay(5);
if(k5!=1)
{
while(k5!=1)
key_to3();
}
}
}
void display() //显示子程序
{
buf[1]=sec_dx/10; //第1位 东西秒十位
buf[2]=sec_dx%10; //第2位 东西秒个位
buf[3]=sec_nb/10; //第3位 南北秒十位
buf[0]=sec_nb%10; //第4位 南北秒个位
P1=0xff; // 初始灯为灭的
P0=0x00;
P1=0xfe; //片选LCD1
P0=table[buf[1]];
delay(1);
P1=0xff;
P0=0x00;
P1=0xfd; //片选LCD2
P0=table[buf[2]];
delay(1);
P1=0xff;
P0=0x00;
P1=0Xfb; //片选LCD3
P0=table[buf[3]];
delay(1);
P1=0xff;
P0=0x00;
P1=0Xf7;
P0=table[buf[0]]; //片选LCD4
delay(1);
}
void time0(void) interrupt 1 using 1 //定时中断子程序
{
b++;
if(b==19) // 定时器中断次数
{ b=0;
sec_dx--;
sec_nb--;
if(sec_nb<=5&&time==0) //东西黄灯闪
{ Green_dx=0;Yellow_dx=!Yellow_dx;}
if(sec_dx<=5&&time==1) //南北黄灯闪
{ Green_nb=0;Yellow_nb=!Yellow_nb;}
if(sec_dx==0&&sec_nb==5)
sec_dx=5;
if(sec_nb==0&&sec_dx==5)
sec_nb=5;
if(time==0&&sec_nb==0)
{ P2=0x99;time=!time;sec_nb=set_timenb;sec_dx=set_timenb+5;}
if(time==1&&sec_dx==0)
{P2=0Xc3;time=!time;sec_dx=set_timedx;sec_nb=set_timedx+5;}
}
}
void key_to1() //键盘处理子程序之+
{
TR0=0; //关定时器
if(set==0)
set_timenb++; //南北加1S
else
set_timedx++; //东西加1S
if(set_timenb==100)
set_timenb=1;
if( set_timedx==100)
set_timedx=1; //加到100置1
sec_nb=set_timenb ; //设置的数值赋给东西南北
sec_dx=set_timedx;
}
void key_to2() //键盘处理子程序之-
{
TR0=0; //关定时器
if(set==0)
set_timenb--; //南北减1S
else
set_timedx--; //东西减1S
if(set_timenb==0)
set_timenb=99;
if( set_timedx==0 )
set_timedx=99; //减到1重置99
sec_nb=set_timenb ; //设置的数值赋给东西南北
sec_dx=set_timedx;
}
void key_to3() //键盘处理之紧急车通行
{
TR0=0;
P2=0Xc9;
sec_dx=00;
sec_nb=00;
Buzzer_Indicate=1;
}
void int0(void) interrupt 0 using 1 //只允许东西通行
{
TR0=0;
P2=0Xc3;
Buzzer_Indicate=0;
sec_dx=00;
sec_nb=00;
}

void int1(void) interrupt 2 using 1 //只允许南北通行
{
TR0=0;
P2=0X99;
Buzzer_Indicate=0;
sec_nb=00;
sec_dx=00;
}
void logo()//开机的Logo "- - - -"
{ for(n=0;n<50;n++)
{
P0=0x40;
P1=0xfe;
delay(1);
P1=0xfd;
delay(1);
P1=0Xfb;
delay(1);
P1=0Xf7;
delay(1);
P1 = 0xff;
}
}
void Buzzer()
{
if(Buzzer_Indicate==1)
Buzz=!Buzz;
else Buzz=0;
}
void delay(int ms) //延时子程序
{
uint j,k;
for(j=0;j<ms;j++)
for(k=0;k<124;k++);
}

附2 原理图

附录资料：不需要的可以自行删除
C语言编译环境中的
调试功能及常见错误提示
调试功能
1．常用健
<F10> : 激活系统菜单
<F6> : 将光标在编辑窗口和、信息窗口之间切换
<F3> : 加载<load>一个文件
<Alt>+<F5> : 查看程序运行结果
<F1> : 得到有关编辑器在线帮助
<Ctrl>+<F1> : 得到有关C语言的在线帮助
<Ctrl>+<Break> : 终止正在运行的程序
2．块操作
<Ctrl> KB: 定义块首
<Ctrl> KK: 定义块尾
<Ctrl> KV: 块移动
<Ctrl> KC: 块复制
<Ctrl> KY: 块删除
<Ctrl> KH: 取消块定义
3．查找、替换和删除操作
<Ctrl> QF: 查找字符串
<Ctrl> QA: 查找并替换字符串
Option: G（全程）， B（向文件头）， N（直接替换）
<Ctrl> Y : 删除一行
<Ctrl> QY: 删除从光标位置到行末的所有字符

编译中的常见错误例析
(1)  警告类错误
‘XXX’declare but never used 变量XXX已定义但从未用过。
‘XXX’is assigned a value which is never used 变量XXX已赋值但从未用过。
Code has no effect 程序中含有没有实际作用的代码。
Non-portable pointer conversion 不适当的指针转换，可能是在应该使用指针的地方用了一个非0的数值。
Possible use of ‘XXX’before definition 表达式中使用了未赋值的变量
Redeclaration of ‘main’ 一个程序文件中主函数main不止一个。
Suspicious pointer conversion 可疑的指针转换。通常是使用了基本类型不匹配的指针。
Unreachable code 程序含有不能执行到的代码。
(2)  错误或致命错误
Compound statement missing } in function main 程序结尾缺少括号}。
“}”expected； “(”expected等 复合语句或数组初始化的结尾缺少“)”；“（”。
Case outside of switch case 不属于Switch结构，多由于switch结构中的花括号不配对所致。
Case statement missing ‘:’ switch结构中的某个case之后缺少冒号。
Constant expression required 定义数组时指定的数组长度不是常量表达式。
Declaration syntax error 结构体或联合类型的定义后缺少分号。
Declaration was expected 缺少说明，通常是因为缺少分界符如逗号、分号、右圆括号等所引起的。
Default outside switch Default部分放到了switch结构之外，一般是因为花括号不匹配而引起的。
do statement must have while do语句中缺少相应的while部分。
Expression syntax 表达式语法错。如表达式中含有两个连续的运算符
Extra parameter in call ‘fun’ 调用函数fun时给出了多余的实参。
Function should return a value 函数应该返回一个值，否则与定义时的说明类型不匹配。
Illegal use of pointer 指针被非法引用，一般是使用了非法的指针运算。
Invalid pointer addition 指针相加非法。一个指针（地址）可以和一个整数相加，但两个指针不能相加。
Lvalue required 赋值运算的左边是不能寻址的表达式。
Misplaced else 程序遇到了没有配对的else
No matching 表达式中的括号不配对。
Pointer required on left side of_> 在“_>”运算的左边只能允许一个指针而不能是一个一般的结构体变量或联合类型的变量。
Statement missing； 程序遇到了后面没有分号的语句。
Too few parameters in call 调用某个函数时实参数目不够。
Unable to open include file ‘XXXXXXXX．XXX’ 头文件找不到。
Unexpected }或:或{ 在不希望的地方使用了}或：{。
Undefined symbol ‘X’in function fun 函数fun中的变量X没有定义。
5.连接中的常见错误
主要错误类似于“undefined symbol _print in modula xxx”(print没有定义)，通常是函数名书写错误。
6.运行中的常见错误
Abnormal program termination 程序异常终止。通常是由于内存使用不当所致。
Floating point error : Domain 或Divide by 0 运算结果不是一个数或被0 除
Null pointer assignment 对未初始化的指针赋值，程序有严重错误。
User break 在运行程序时终止。
7.程序的跟踪调试
利用Run菜单可以进行程序的跟踪调试
（1）       GO to Cursor (<F4>)——选择该选项使程序执行到光标所在行
首先将光标移到某行（一般为可执行），选择该功能项，则程序执行到该行的前一行暂停。此时程序处于跟踪调试状态，并有亮条显示在暂停处，此时可以查询变量或表达式的值。
（2）       Trace into (<F7>)——执行一条语句或一行暂停
此时程序处于跟踪调试状态，并有亮条显示在暂停处。该选项可跟踪到被调函数的内部。
（3）       Step over (<F8>)——执行一条语句或一行暂停
此时程序处于跟踪调试状态，并有亮条显示在暂停处。该选项将自定义函数当作一个语句执行，不跟踪到函程序的内部。
（4）       Debug 菜单
程序处于跟踪状态时，可使用该菜单的选项。
其主要是使用Evaluate——目的是查询或更新变量或表达式的值。
选择Evaluate功能后，系统弹出一个对话框。该对话框包含三个选项区域：Evaluate域可以输入一个含有目前代码中（程序暂停区的作用域）正在使用的变量名、或含变量的表达式、或常量表达式。按回车键后，在Result域中显示变量或表达式的值。还可以用New value域进行调试。
如果调试程序时发现Result域显示的某变量或表达式的值不正确，并能估计出该变量或表达式的值，则可以将该值输入到New value域，继续执行程序，其目的是肯定错误发生处是否在当前位置之前。如果输入这个正确的值并将程序继续执行完毕而结果正确，说明在目前暂停处之前已经发生错误而之后无错误。
（5）       Break/Watch——用于设置断点和监视表达式。
选择Add Watch功能选项，系统将弹出一个菜单，在Add Watch框中输入变量名或表达式，按回车键后，系统在屏幕底部开辟一个窗口并显示 该变量或表达式的值。
【常见错误信息语句索引】
Ambiguous operators need parentheses:不明确的运算需要用括号括起
Ambiguous symbol 'xxx' :不明确的符号
Argument list syntax error:参数表语法错误
Array bounds missing ] in function main 缺少数组界限符 "]"
Array bounds missing :丢失数组界限符
Array size too large :数组尺寸太大
Bad character in paramenters :参数中有不适当的字符
Bad file name format in include directive :包含命令中文件名格式不正确
Bad ifdef directive synatax :编译预处理ifdef有语法错
Bad undef directive syntax :编译预处理undef有语法错
Bit field too large :位字段太长
Call of non-function :调用未定义的函数
Call to function with no prototype :调用函数时没有函数的说明
Cannot modify a const object :不允许修改常量对象
Case outside of switch :漏掉了case 语句
Case syntax error :Case 语法错误
Code has no effect :代码不可述不可能执行到
Compound statement missing{ :分程序漏掉"{"
Conflicting type modifiers :不明确的类型说明符
Constant expression required :要求常量表达式
Constant out of range in comparison :在比较中常量超出范围
Conversion may lose significant digits :转换时会丢失意义的数字
Conversion of near pointer not allowed :不允许转换近指针
Could not find file 'xxx' :找不到XXX文件
Declaration missing ; :说明缺少"；"
Declaration syntax error :说明中出现语法错误
Default outside of switch :Default 出现在switch语句之外
Define directive needs an identifier :定义编译预处理需要标识符
Division by zero :用零作除数
Do statement must have while :Do-while语句中缺少while部分
Enum syntax error :枚举类型语法错误
Enumeration constant syntax error :枚举常数语法错误
Error directive :xxx :错误的编译预处理命令
Error writing output file :写输出文件错误
Expression syntax error :表达式语法错误
Extra parameter in call :调用时出现多余错误
File name too long :文件名太长
Function call missing ) :函数调用缺少右括号
Fuction definition out of place :函数定义位置错误
Fuction should return a value :函数必需返回一个值
Goto statement missing label :Goto语句没有标号
Hexadecimal or octal constant too large :16进制或8进制常数太大
Illegal character 'x' :非法字符x
Illegal initialization :非法的初始化
Illegal octal digit :非法的8进制数字
Illegal pointer subtraction :非法的指针相减
Illegal structure operation :非法的结构体操作
Illegal use of floating point :非法的浮点运算
Illegal use of pointer :指针使用非法
Improper use of a typedefsymbol :类型定义符号使用不恰当
In-line assembly not allowed :不允许使用行间汇编
Incompatible storage class :存储类别不相容
Incompatible type conversion :不相容的类型转换
Incorrect number format :错误的数据格式
Incorrect use of default
Default使用不当
Invalid indirection 无效的间接运算
Invalid pointer addition 指针相加无效
Irreducible expression tree 无法执行的表达式运算
Lvalue required 需要逻辑值0或非0值
Macro argument syntax error 宏参数语法错误
Macro expansion too long 宏的扩展以后太长
Mismatched number of parameters in definition 定义中参数个数不匹配
Misplaced break 此处不应出现break语句
Misplaced continue 此处不应出现continue语句
Misplaced decimal point 此处不应出现小数点
Misplaced elif directive 不应编译预处理elif
Misplaced else 此处不应出现else
Misplaced else directive 此处不应出现编译预处理else
Misplaced endif directive 此处不应出现编译预处理endif
Must be addressable 必须是可以编址的
Must take address of memory location 必须存储定位的地址
No declaration for function 'xxx' 没有函数xxx的说明
No stack 缺少堆栈
No type information 没有类型信息
Non-portable pointer assignment 不可移动的指针（地址常数）赋值
Non-portable pointer comparison 不可移动的指针（地址常数）比较
Non-portable pointer conversion 不可移动的指针（地址常数）转换
Not a valid expression format type 不合法的表达式格式
Not an allowed type 不允许使用的类型
Numeric constant too large 数值常太大
Out of memory 内存不够用
Parameter 'xxx' is never used 能数xxx没有用到
Pointer required on left side of -> 符号->的左边必须是指针
Possible use of 'xxx' before definition 在定义之前就使用了xxx（警告）
Possibly incorrect assignment 赋值可能不正确
Redeclaration of 'xxx' 重复定义了xxx
Redefinition of 'xxx' is not identical xx的两次定义不一致
Register allocation failure 寄存器定址失败
Repeat count needs an lvalue 重复计数需要逻辑值
Size of structure or array not known 结构体或数给大小不确定
Statement missing ; 语句后缺少"；"
Structure or union syntax error X构体或联合体语法错误
Structure size too large 结构体尺寸太大
Sub scripting missing ] 下标缺少右方括号
Superfluous & with function or array 函数或数组中有多余的"&"
Suspicious pointer conversion 可疑的指针转换
Symbol limit exceede