單片機(jī)智能交通燈實訓(xùn)報告程序

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1、［鍵入文字］ 天津電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 課程設(shè)計 課題名稱 簡易交通燈控制器的設(shè)計 姓 名 趙玉婷 學(xué) 號 22 班 級 通信S11-1 專 業(yè) 通信技術(shù) 所在系 電子技術(shù)系 指導(dǎo)教師 曹金玲 完成日期 2012年12月27日 智能交通燈電路設(shè)計與制作 摘要 交通在人們的日常生活中占有重要的地位，隨著人們社會活動的日益頻繁，這點更是 體現(xiàn)的淋漓盡致。交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道 路通行能力，減少交通事故有明顯效果。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在 不斷深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)日益更新。在實時檢測和

2、自動控制的單片機(jī)應(yīng)用系 統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體 硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。 本課題采用C52單片機(jī)為中心器件來設(shè)計交通燈控制器，系統(tǒng)實用性強(qiáng)、操作簡單、 拓展性強(qiáng)。本設(shè)計就是采用單片機(jī)模擬十字路口交通燈的各種狀態(tài)顯示。 本設(shè)計系統(tǒng)有單片機(jī)I/O擴(kuò)展系統(tǒng)、單片機(jī)的最小系統(tǒng)、復(fù)位電路、 LED等幾大部分 組成。 關(guān)鍵詞：電子線路；AT89C52 ; LED交通燈；單片機(jī)的最小系統(tǒng)。 10 目錄 一、緒論 5 1.研究背景 5 2,交通控制系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 5 3.本文的主要內(nèi)容 6 二、元器件簡介 6

3、 1 .單片機(jī)的特點 6 2 .AT89C52單片機(jī)簡介 7 3 .AT89C52主要工作特性 7 4 .AT89C52主要性能 7 5 .AT89S52功能特性描述 7 6 .LED相關(guān)原 理： 9 7 .LED顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法： 9 8 .數(shù)碼管簡介： 10 三、設(shè)計的基本要求、步驟和方案 10 1 .交通燈電路設(shè)計基本要 求： 10 2 .設(shè)計步驟（接線說明與連接方式） ： 10 四、總體設(shè)計方案 11 1 .設(shè)計思路 11 2 .設(shè)計目的 11 3 .設(shè)計任務(wù)和內(nèi)容 12 4 .電源提供方案 12

4、 5 .復(fù)位方案 12 6 .輸入方案 12 7 .電路原理圖 13 8 .交通燈電路流程圖： 14 9. PCB1M理展示 16 五、顯示界面方案 16 六、設(shè)計方框圖 17 七、設(shè)計原理分析 18 1 .交通燈顯示時序的理論分析與計算 18 2 .交通燈顯示時間的理論分析與計算 20 八、結(jié)論 20 九、謝辭 21 十、參考文獻(xiàn) 21 十一、附錄 21 、緒論 1 .研究背景 社會在發(fā)展，經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)的同時，城市化進(jìn)程也在不斷加深，機(jī)動車已成為城市生 活不可或缺的代步工具，交通問題也漸漸成為城市的通病。擁擠的交通成為消耗時間、能

5、 源以及交通事故的和環(huán)境污染的主要癥結(jié)。交通燈的發(fā)明和發(fā)展，很好的解決了和保障了 交通的有序性和安全性。 對人民生活水平的提高和城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展來說交通作為城市經(jīng)濟(jì)生活的命脈起著不 可替代的作用。為了想很好的解決現(xiàn)代交通問題，最大程度的利用道路的價值，只能交通 燈控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，并受到世界的廣泛關(guān)注和重視。因此對新型交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計 和應(yīng)用對解決交通擁堵和提高道路利用率有著十分現(xiàn)實的意義。 目前，為了解決城市交通需求量迅速增加的問題，主要采用以下兩種方法 ：首先，在 交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、道路新建、合理規(guī)劃道路線路等“硬件”發(fā)面要有所加強(qiáng)；其次，優(yōu) 化的服務(wù)理念和智能化的管理控制在“軟件

6、”方面的改造在發(fā)揮現(xiàn)有道路的通行潛力和提 開通行率做出有益貢獻(xiàn)。比較之下，后者太短期內(nèi)以很少的投資便可以取得實效。 因此，先進(jìn)的自動化控制方法在交通控制系統(tǒng)中的應(yīng)用成為亟待解決的問題之一。目 前擺在我們面前的問題是：如何將先進(jìn)的智能控制算法和嵌入式系統(tǒng)相結(jié)合并研發(fā)出高性 價比和適合中國國情的交通控制器。 本設(shè)計針對基于 ATS89C52單片機(jī)的交通信號燈的自動控制系統(tǒng)在交通控制中的實現(xiàn) 進(jìn)行研究，將具有重要的理論意義和實際的應(yīng)用價值。 2 .交通控制系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 在數(shù)百年的交通燈發(fā)展史上，最早的非手工控制路口交通是在 1868年倫敦使用燃?xì)? 色燈信號對單個路口的控制；首次聯(lián)網(wǎng)控

7、制的交通燈系統(tǒng)是加拿大多倫多市 1963年使用 舊M650型計算機(jī)作為集中協(xié)調(diào)器的交通控制系統(tǒng)并以此為標(biāo)志，進(jìn)入智能交通燈控制系統(tǒng) 新階段。到目前為止，人們相繼完成了很多區(qū)域交通控制系統(tǒng)，其中最有代表性的有 TRANSYTSCOOT SCATS RHODES。世界上已有300多個大城市采用了先進(jìn)的區(qū)域自適 應(yīng)式交通信號控制系統(tǒng)（TASCS, Traffic Adaptive Signal Control System ,即交通面 控制系統(tǒng)）近年來，路口附近裝有磁環(huán)路檢測器等先進(jìn)檢測裝置，并由它們將交通控制參 數(shù)通過電話線、閉路電視等通訊網(wǎng)絡(luò)送入微處理器由小型計算機(jī)集中控制的交通控制系統(tǒng) 在

8、美、澳和歐洲國家的某些城市建立起來。 在我國建國六十年來，特別是改革開放以后，我國交通基礎(chǔ)建設(shè)和城市發(fā)展取得了巨 大的成績，但是，僅以現(xiàn)在的速度還遠(yuǎn)不能滿足迅猛發(fā)展的汽車化、城市化的發(fā)展。我國 現(xiàn)代化交通發(fā)展比較晚，由于國情的差別，交通狀況也與國外有很大差別，自前主開發(fā)的 城市交通控制系統(tǒng)在整體性上比國外同類系統(tǒng)有較大差距，表現(xiàn)在： (1)城市道路結(jié)構(gòu)不合理。 (2)交通出行結(jié)構(gòu)失衡。 (3)交通管理技術(shù)水平低，交通事故頻繁。 為了能夠?qū)崿F(xiàn)城市佳通控制系統(tǒng)的實時自適應(yīng)最優(yōu)控制的目標(biāo)，探索一個有效的控制 方法是很有效的途徑。 3 .本文的主要內(nèi)容 本論文的開發(fā)工作主要內(nèi)容： 第一

9、章緒論部分，介紹了該課題的研究背景，研究意義等； 第二章介紹了課題分析和方案論證以及需求分析； 第三章詳細(xì)介紹了本系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)原理與硬件設(shè)計理論等； 第四章具體介紹了系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，以及交通燈概述等 最后為結(jié)論，對本課題的研究工作進(jìn)行了總結(jié)，指出了研究工作的創(chuàng)新點和意義。并 對未來的工作進(jìn)行展望。 、元器件簡介 1.單片機(jī)的特點 (1)性價比高，開發(fā)周期短，易于產(chǎn)品化， (2)集成度高，可靠性好，抗干擾性強(qiáng)， (3)功能完善，接口多樣， (4)低功耗、低電壓 一般電源供電電壓在5?3V范圍內(nèi)單片機(jī)都能正常工作，供電的下限可達(dá) 1?2V。 (5)總線多樣，易于擴(kuò)展

10、單片機(jī)外部的典型三總線結(jié)構(gòu)，方便系統(tǒng)構(gòu)擴(kuò)展，構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。外部總線 增加了 I2C及SPI等串行總線方式,可根據(jù)需要進(jìn)行并行或者串行擴(kuò)展。 2.AT89C52 單片機(jī)簡介 T2/P1. 0 口 b V cc T之 EX/F1. 1 =i F0 0 /AD 0 F 1 . 2 P FO 1/ADI F1 . 3 5 t □ F02/AD2 F 1 , 4 □ FO. 3/AD3 MDSI/F1 , 5 □ FO. 4/AD4 MT SO/P1.6 □ PO. 5

11、Z AD5 SCK/ P1 . 7 □ PO. ADS RST 口 PO. 7/AD 7 口 EA/VPP TXD/P3 1 30 p ALE/PROG IMTO/P3 2 2 9 □ FEN I ITT 1 /F 3.3 F2. r,/ A 1 s TU/F3 4 14 =1 T1 /F 3 5 ：1 5 □ F2 5/A13 is □ P2. 4/Al 2 ItD/F3, 7 1 T □ P2. 3/Al 1 XT

12、AL2 1 8 □ P2. 2/ A 1 0 XTAL 1 1 9 P2. 1 尸 A9 PDIF GKD 20 □ P2. O/AS 3.AT89C52主要工作特性 片內(nèi)程序存儲器內(nèi)含8KB的Flash程序存儲器，可擦寫壽命為1000次; 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)含256字節(jié)的RAM 具有32根可編程I/O 口線； 具有3個可編程定時器； 中斷系統(tǒng)是具有8個中斷源、6個中斷矢量、2個級優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)； 用行口是具有一個全雙工的可編程串行通信口 ； 具有一個數(shù)據(jù)指針DPTR 低功耗工作模式有空閑模式和掉電模

13、式； 具有可編程的3級程序鎖定位； AT89C52X作電源電壓為5 (1+0.2) V,且典型值為5V; AT89C52ft高工作頻率為24MHz 4.AT89C52主要性能 與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器、1000次擦寫周期、 全靜態(tài)操作：0Hz?33Hz、三級加密程序存儲器、32個可編程I/O 口線、三個16位 定時器/計數(shù)器 八個中斷源、全雙工UARTH亍通道、 低功耗空閑和掉電模式、掉電后 中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識符。 5.AT89S52功能特性描述 AT89S52g一種低功耗、高性能 CMOS8微控制器，具有8K

14、在系統(tǒng)可編程Flash存 儲器。使用Atmel公司高密度非 易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51產(chǎn)品指令和引腳 完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上， 擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng) 可編程Flash ,使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng) 提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K字節(jié)Flash, 256字 節(jié)RAM 32位I/O 口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位 定時器/計數(shù)器， 一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工用行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降 至0Hz靜態(tài)邏 輯操作，支持

15、2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允 許RAM定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振 蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 8位微控制器8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash AT89S52 P0 口： P0 口是一個8位漏極開路的雙向I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8個TTL 邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。 當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器 時，P0 口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在Flash 編程時，P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字

16、節(jié)。程序校驗 時，需要 外部上拉電阻。 P1 口： P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動4個 TTL邏輯電平。對P1端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口 使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL ）0此 外，P1.0和P1.2分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2 ）和時器/計數(shù)器2的 觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。在flash編程和校驗時，P1 口接收低8位地址字節(jié)。 引腳號第二功能 P1.0 T2 （定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 P1.1 T2EX （定

17、時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制） P1.5 MOSI （在系統(tǒng)編程用） P1.6 MISO （在系統(tǒng)編程用） P1.7 SCK （在系統(tǒng)編程用） P2 口： P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個 TTL邏輯電平。對P2端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使 用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL ）。在 訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVXgDPTR時，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用8位地

18、址 （如MOVX @RI訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2 口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。 在flash編程和 校驗時，P2 口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。 P3 口： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動4個 TTL邏輯電平。對P3端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使 用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL ）。P3 口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用。 在flash編程和校驗時，P3 口也接收一些控制信號。 端口引腳第二功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（

19、用行輸出口） P3.2 INTO（外中斷 0） P3.3 INT1（外中斷 1） P3.4 TO（定時/計數(shù)器0） P3.5 T1（定時/計數(shù)器1） P3.6 WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7 RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 止匕外，P3口還接收一些用于FLASHY存編程和程序校驗的控制信號。 RST-―復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RSHI腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將是單片 機(jī)復(fù)位。 ALE/PRO——當(dāng)訪問外部程存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE （地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。一 般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信 號，因此它

20、可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是： 每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE脈沖。 對FLASHY儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖 （PRO6 如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOV沏MOVCf令才能將ALE激活。止匕外，該引腳會被微弱 拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE禁止位無效。 PSEN■一程序儲存允許（PSEN輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) AT89C52ft 外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次 PSEN有效，即輸出兩個脈沖， 在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)

21、存儲器，將跳過兩次 PSENB號。 EA/VPP--外部訪問允許，欲使 CPK訪問外部程序存儲器（地址為 0000H-FFFFH, EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA端狀態(tài)。 FLASH#儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp,當(dāng)然這必須是該器件是 使用12V編程電壓Vppo 6 .LED相關(guān)原理： LED （Light Emitting Diode ）,發(fā)光二極管（圖3.2）,它是將電轉(zhuǎn)化為光的固態(tài)半導(dǎo)體 器件。一端是負(fù)極，另一端連接正極的半導(dǎo)體晶片是 LED的核心裝置，它被環(huán)氧樹脂封裝 起來。由一個P型半導(dǎo)體和一

22、個N型半導(dǎo)體組成圖3.3 “P-N結(jié)”的半導(dǎo)體晶片。當(dāng)有電 流通過時，電子被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子和空穴復(fù)合，之后就會以光子的形式發(fā)光。光 的顏色由P-N結(jié)的材料決定。3.5數(shù)碼管簡介數(shù)碼管（圖3.3）是由發(fā)光二極管組成的半 導(dǎo)體發(fā)光器件，分為七段和八段數(shù)碼管。 圖3.3 7 .LED顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法： 共陽極接法：把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極。使用時公共陽極接 + 5V。陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管導(dǎo)通點亮，輸入高電平的則不點亮。共陰極接 法 把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。使用時會共陰極接地，陽極端輸入高電 平的段發(fā)光二極管導(dǎo)通點亮，輸入低電

23、平的則不點亮 符號和引腳 |*0 I 1)— bo cm- bi co 1—a d A 匚二][>」 * o - j f> - jo CZZZHX— ■ O CL_T_2I 3 ’4 dPO U "1，加」 M4 C O H O + SV g—□zzj- k3 - -.L \ f. 共陰極 共陽極 8 .數(shù)碼管簡介： 分類：共陰極、共陽極；靜態(tài)驅(qū)動、動態(tài)驅(qū)動。原理：共陰極：所有二極管的陰極連接到 一起，將共陰極接地，當(dāng)某一字段二極管陽極高電平，相應(yīng)字段就點亮。共陽極：所有二 極管陽極連接到一起，將共陽極接+5V,當(dāng)某一字段二極管陰極低電平，相應(yīng)字段就點亮

24、 三、設(shè)計的基本要求、步驟和方案 1 .交通燈電路設(shè)計基本要求: 在萬能板上實現(xiàn)以下功能：運(yùn)用所學(xué)的單片機(jī)知識進(jìn)行設(shè)計，當(dāng)連接電源后，萬能板 的東西方向上的綠燈會亮 25S,南北方向的紅燈會根據(jù)綠燈的時間來進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)定， 25S 后，東西方向亮5s黃燈，南北方向亮5s紅燈，5s后，東西方向亮起紅燈15S,南北方向 綠燈亮起15S, 15S后，東西方向紅燈亮?xí)r長為5S,南北方向黃燈亮?xí)r長為5S,數(shù)碼管倒 計時顯示當(dāng)前相位剩余時間。時間控制基于定時器實現(xiàn)。整個程序循環(huán)下來后，就實現(xiàn)了 簡易交通燈控制器電路設(shè)計的基本要求 25s 5s 15s 5s 東西向 綠燈 黃燈 紅

25、燈 紅燈 南北向 紅燈 紅燈 綠燈 黃燈 2 .設(shè)計步驟(接線說明與連接方式) (1)簡易交通燈硬件接線說明: ［鍵入文字］ 硬件平臺及用到的資源 硬件平臺：I51學(xué)習(xí)板。 用到的資源：數(shù)碼管顯示、發(fā)光二極管等。 單片機(jī)P0.1-P0.3、P0.5-P0.7依次控制南北方向的綠紅黃，東西方向的綠紅黃。 (2)連線說明： 數(shù)碼管顯示電路：段碼控制接口 P8用8P杜邦線連接單片機(jī)P2 口；位碼控制接口 P9用4P 杜邦線用4P杜邦線接單片機(jī)P3.4-P3.7。 發(fā)光二極管電路：發(fā)光二極管控制端 P6用8P杜邦線連接單片機(jī)P0 口。 四、總體設(shè)計方案 1

26、.設(shè)計思路 以單片機(jī)為核心器件，對系統(tǒng)進(jìn)行控制，外加輔助電路對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行必要的設(shè)置和 顯示。交通信號燈的顯示時間可以固定，也可用鍵盤重新設(shè)置，時間控制和 LED顯示均由 單片機(jī)進(jìn)行控制。交通信號燈控制系統(tǒng)主要可以分為定時、紅綠燈轉(zhuǎn)換、倒計時顯示等三 個控制模塊，單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制單元，在系統(tǒng)中的作用主要有以下幾個方面： (1 )利用單片機(jī)中的定時器循環(huán)出一秒時間， 然后將它累計到處于活動狀態(tài)的寄存器中。 寄存器里的計數(shù)是遞減的，一秒時問到則減 1,直到計數(shù)為0,說明定時時間到。 (2)定時時間到后，單片機(jī)將對寄存器地址進(jìn)行判斷，不同的寄存器對應(yīng)不同的紅綠燈 顯示。 (3)每次

27、一秒時間到，寄存器自減1后，還要將寄存器中的值，也就是剩余的秒數(shù)反映 到LED顯示器上，構(gòu)成倒計時顯示。 (4)掃描鍵盤上的數(shù)值，并將它反映到特定的寄存器里，根據(jù)寄存器的存儲值對定時程 序進(jìn)行重新置數(shù)操作 2 .設(shè)計目的 (1)加強(qiáng)對單片機(jī)和匯編語言的認(rèn)識，充分掌握和理解設(shè)計各部分的工作原理、設(shè)計過 程、選擇芯片器件、模塊化編程等多項知識。 (2)用單片機(jī)模擬實現(xiàn)具體應(yīng)用，使個人設(shè)計能夠真正使用。 (3)把理論知識與實踐相結(jié)合，充分發(fā)揮個人能力，并在實踐中鍛煉。 (4)提高利用已學(xué)知識分析和解決問題的能力 (5)提高實踐動手能力。 3 .設(shè)計任務(wù)和內(nèi)容 (1)設(shè)計任務(wù)

28、單片機(jī)采用用AT89C52芯片，使用發(fā)光二極管(紅，黃，綠)代表各個路口的交通燈, 用8段數(shù)碼管對轉(zhuǎn)換時間進(jìn)行倒時(東西路口 25秒，南北路口 20秒，黃燈時間5秒)。 (2)設(shè)計內(nèi)容 a設(shè)計并繪制硬件電路圖 b制作PCB并焊接好元器件 c編寫程序并將調(diào)試好的程序固化到單片機(jī)中 4 .電源提供方案 為使模塊穩(wěn)定工作，須有可靠電源，采用單片機(jī)控制模塊提供電源。 此方案的優(yōu)點是 系統(tǒng)簡明扼要，節(jié)約成本；缺點是輸出功率不高。 5 .復(fù)位方案 復(fù)位方式有兩種：按鍵復(fù)位與軟件復(fù)位。由考慮到程序的簡潔，避免冗長，本設(shè)計采 用按鍵復(fù)位，在芯片的復(fù)位端口外接復(fù)位電路，通過按鍵對單片機(jī)輸入一個高

29、電平脈沖， 達(dá)到復(fù)位的目的。 6 .輸入方案 方案一： 采用89C52擴(kuò)展I/O 口及鍵盤，顯示等。該方案的優(yōu)點是：使用靈活可編程，并且有 RAM及計數(shù)器。若用該方案，可提供較多I/O但操作起來稍顯復(fù)雜。 方 ~ : 直接在IO 口線上接上按鍵開關(guān)。因為設(shè)計時精簡和優(yōu)化了電路，所以剩余的口資源 還比較多，我們使用2個按鍵，分別是K1、K2。 由于該系統(tǒng)對于交通燈及數(shù)碼管的控制，只用單片機(jī)本身的I/O 口就可實現(xiàn)，且本身 的計數(shù)器及RAMG經(jīng)夠用，故選擇方案二 7.電路原理圖 (1)電路原理圖: LTsTTeh ri.lLl TTTJTT-1113上一丁 n v： J：E

30、X=P11 pg 憂ADC) Pl 2 PCi3(AD]) PL? 的冷函 PL4 明 *：3J XWAD 步 (SCKJP17 RST 由飛由力 弟燦津0 rrxD]P3i A1LPH0G (IN哈啦3 ]^IN 3Ml：iP23 網(wǎng) M&閨④ [11^35 PL5i>]3) 出野里5 KL3力 赳JP里. P 口閨心 XTAL2 P1X4 附 XTAL1 P1X幅 GND PUXAE) 25 21 ATSK51 -- 1 r a -r- J * irk * S %? 12 二 1T

31、 片三百 EJfl 力加 (2)復(fù)位電路： 復(fù)位方式有多種，本設(shè)計采用按鍵復(fù)位。接線圖如圖程序 復(fù)位電路 U1 KTAL1 C3 匚m球" 行 JTTAEl RST R17 ?團(tuán) 絲 在設(shè)定的定時時向內(nèi)，, 89C52宓;須施RSHI腳產(chǎn)生一個由高到低的電平變化，以清內(nèi) 部定時器. (3)晶振電路: PU CAP 圖9晶振模塊原理圖 選取原則：傳統(tǒng)做法，但能夠?qū)崿F(xiàn)所需，即最簡單也最是實用。電容選取 30pF,晶振 為 12MHz 8 .交通燈電路流程圖: 設(shè)置中斷工作方式、觸發(fā)方式、初始化 * 運(yùn)行過程 - 技行中斷 圖為

32、中斷主程序 22 行過程： LED顯示程序 9 . PCB原理展示 五、顯示界面方案 該系統(tǒng)要求完成倒計時、狀態(tài)燈等功能?；谏鲜鲈?，我們考慮了三種方案： 萬案一： 完全采用數(shù)碼管顯示。這種方案只顯示有

33、限的符號和數(shù)碼字符，無法勝任題目要求。 萬案一： 完全采用點陣式LED顯示。這種方案實現(xiàn)復(fù)雜，且須完成大量的軟件工作；但功能強(qiáng) 大，可方便的顯示各種英文字符，漢字，圖形等。 方案二: 采用數(shù)碼管與點陣LED （點陣式和8段式LED相結(jié)合的方法因為設(shè)計既要求倒計時 數(shù)字輸出，又要求有狀態(tài)燈輸出等，為方便觀看并考慮到現(xiàn)實情況，用數(shù)碼管與 LED燈分 別顯示時間與提示信息。這種方案既滿足系統(tǒng)功能要求，又減少了系統(tǒng)實現(xiàn)的復(fù)雜度。權(quán) 衡利弊，第三種方案可互補(bǔ)一二方案的優(yōu)缺，我們決定采用方案三以實現(xiàn)系統(tǒng)的顯示功能。 設(shè)計方框圖 整個設(shè)計以AT89C52單片機(jī)為核心，由數(shù)碼管顯示，LED數(shù)碼管顯

34、示，復(fù)位電路組成。 硬件模塊入圖1-1 o 六、設(shè)計方框圖 交 通 燈 循 倒 計 時 顯 示 強(qiáng)通車控制 圖4 （總框圖） 七、設(shè)計原理分析 1 .交通燈顯示時序的理論分析與計算 對于一個交通路口來說，能在最短的時間內(nèi)達(dá)到最大的車流量，就算是達(dá)到了最佳的性 能，我們稱在單位時間內(nèi)多能達(dá)到的最大車流為車流量，用公式：車流量 =車流/時間 來表示。 先設(shè)定一些標(biāo)號

35、如圖5所示。 產(chǎn)人均 C 二 n * J I /百二新 ( rf\J 1fc H與F#工燈 ?工Ehg工 說明: 此圖為直方圖，上邊為北路口燈，右邊為東路口燈，下邊為南路口燈，左邊為西路口 燈。 圖2 —2所示為一種紅綠燈規(guī)則的狀態(tài)圖，分別設(shè)定為 S1、S2、S& S4,交通燈以這 四的狀態(tài)為一個周期，循環(huán)執(zhí)行（見圖 6）。 ID 2-la專劇轉(zhuǎn)駁秋嘉SI ? 2-1b軍解而混根定S2 黑2“ k等例段t梗慝S3 想2…紐單鐫節(jié)駛糊您54 圖6 請注意圖2—1b和圖2—1d,它們在一個時間段中四個方向都可以通車，這種狀態(tài)能 在一定的時間內(nèi)達(dá)到較大的車流

36、量，效率特別高。 依據(jù)上述的車輛行駛的狀態(tài)圖，可以列出各個路口燈的邏輯表，由于相向的燈的狀態(tài) 圖是一樣的，所以只需寫出相鄰路口的燈的邏輯表；根據(jù)圖 2-3可以看出，相鄰路口的 燈它們的狀態(tài)在相位上相差180。因此最終只需寫出一組S1、S2、S& S4的邏輯狀態(tài)表, 如表7所小 外能是北方為前進(jìn)方向的狀態(tài)衢環(huán)，內(nèi)圈是東方為前進(jìn)方向的狀態(tài)循環(huán) 國次通燈的狀忐渣1 S1的狀態(tài) A B C D E r G H ■ 7 1 d ri r / I X 4 X X X X X 顯小時間 從40秒FF始學(xué)：0科 S2的伏態(tài) A B C

37、 D E F G H 邏場值 V X 7 X X X 4 X 顯示時間 從30秒汗始到。眇 表中的“X”代表是紅燈亮（也代表邏輯上的 0）, 是代表綠燈亮（也代表邏輯上的 1）,依上表，就可以向相應(yīng)的端口送邏輯值。 2 .交通燈顯示時間的理論分析與計算 東西和南北方向的放行時間的長短是依據(jù)路口的各個方向平時的車流量來設(shè)定，并且 S1、 S2、S& S4各個狀態(tài)保持的時間之有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，其公式如下示。 T-S1+T-S2=T-S3 T-S2=T-S4 T-S1=T-S3 我們可以依據(jù)上述的標(biāo)準(zhǔn)來改變車輛的放行時間。按照一般的規(guī)則

38、，一個十字路口可分為 主干道和次干道，主干道的放行時間大于次干道的放行時間。 八、結(jié)論 在剛拿到課程設(shè)計任務(wù)書時，確實覺得有點犯難，因為這種綜合硬件和軟件的設(shè)計對 于我們剛學(xué)了基礎(chǔ)知識對硬件還不是太熟，有點不知從哪下手，通過查資料，翻課本，對 各個地方知識的復(fù)習(xí)，同學(xué)的指導(dǎo)，才明白了硬件的控制原理和控制方法，才有了程序設(shè) 計的初步思路。 通過這次課程設(shè)計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng) 的鍛煉。使我在單片機(jī)的基本原理、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程、以及在常用編程設(shè)計思路 技巧的掌握方面都能向前邁了一大步。本次課程設(shè)計的過程是艱辛的，不過收獲卻是很大 的。在設(shè)計過程中

39、會出現(xiàn)了一些問題，但都是常見的小問題，如，在調(diào)試時出現(xiàn)異常， 不過這些都是經(jīng)常性錯誤，經(jīng)過調(diào)試修改都一一解決，程序順利完成，并實現(xiàn)了其功能。 綜合課程設(shè)計讓我把以前學(xué)習(xí)到的知識得到鞏固和進(jìn)一步的提高認(rèn)識，對已有知識有了更 進(jìn)一步的理解和認(rèn)識。通過這次課程設(shè)計，我也發(fā)現(xiàn)了自身的很多不足之處在以后的學(xué)習(xí) 中我會不斷的完善自我。 九、謝辭 單片機(jī)的課程設(shè)計，在不斷的努力，不斷的詢問，不斷的修改之下總算是圓滿完成，在這 里要感謝的人太多太多！首先，感謝我們尊敬的曹老師，有了他的諄諄教誨，處處提點， 我才得以成功在預(yù)定時間內(nèi)的完成。曹老師一次次給我們指出原理圖的錯誤，讓我們反反 復(fù)復(fù)地修改再重新繪

40、制。老師對我們要求嚴(yán)格，這是對我們的負(fù)責(zé)，所謂嚴(yán)師出高徒。而 我自由散漫的性格弱點也說明了我需要這樣的老師來對我進(jìn)行督促和鞭策，我學(xué)到的不僅 僅只有書本上的知識，還有做人的道理。她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精 的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。在此謹(jǐn)向曹老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 其 次，我要感謝的是我親愛的同學(xué)們，如果沒有他們的幫助，學(xué)習(xí)單片機(jī)也是一門很吃力的 科目，正所謂星星之火可以燎原，在他們的幫助下，所有的坎坷都會成功的邁過，所以我 要感謝他們的幫助。謝謝！ 十、參考文獻(xiàn) [1]劉松，曹金玲.單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社. [2]何立民.單片機(jī)高級教

41、程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2000. [3]王幸之，等.AT89系列單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2004. [4] [5] [6] 卜一、附錄 交通燈程序源代碼： #include"reg52.h" //宏包含MCS-52系列單片機(jī)的頭文件 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar code DM[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff}; //數(shù)碼管段碼數(shù) ucha

42、r code WM[]={0x7f,0xbf}; //位碼數(shù)組 uchar code XW[]={0xde,25,0xdb,5,0xed,15,0xf9,5}; 〃相位數(shù)組 void delay (int); 〃延時函數(shù)聲明 uchar n50ms,GL; //定義變量 延時為50毫秒綠燈顯示時間 uchar SX[2]={10,10}; //顯示數(shù)組 /*主程序*/ void intital(); main() { intital(); while(1) //循環(huán)變量 { uchar i,j; for(;GL==0&&j<8;j+=2) //綠燈時間等于0相位選擇小于8

43、相位力口 2 { GL=XW[j+1]; //顯示路燈時間 P0=XW[j]; //顯示相位 } if(j==8) 〃如果等于8 { j=0; //清零 } SX[0]=GL%10; //更新顯示數(shù)組 SX[1]=GL/10; //更新顯示數(shù)組 if(n50ms>=20) // 小于等于 1 秒 { n50ms=0; //消零 GL-=1; //綠燈時間減1倒計時 } for(i=0;i<2;i++) //送顯示 { P3=WM[i]; //位碼顯示 P2=DM[SX[i]]; // 斷碼顯示 delay(5); //延時5個周期 } } } void

44、 timer0isr() interrupt 1 //中斷服務(wù)程序入口 定時器0中斷1 { TH0=(65536-50000)/256; // 取 8 位的商數(shù) TL0=(65536-50000)%256; // 取 8 位的余數(shù) n50ms++; // 50 毫秒自增 1 } /*中斷方式*/ void intital() { TMOD|=0X01; //設(shè)置為內(nèi)部定時器、軟件啟動、Moder1 TH0=(65536-50000)/256; // T0 (Moder0) 計數(shù)高 8 位 TL0=(65536-50000)%256; // T0 ( Moder0) 計數(shù)低

45、 8 位 ET0=1; //開啟定時器 EA=1; 〃啟動中斷 TR0=1; //啟動定時器 } /*延時子程*/ void delay(uint x) { uint i,j; //聲明整數(shù)組變量i,j for(i=0;i