交通燈控制系統(tǒng)課程設(shè)計.doc

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2011年至2012年第1學(xué)期 《單片機原理與應(yīng)用》課程設(shè)計 班 級 1006402 指導(dǎo)教師 涂 立 李 旎 學(xué)生人數(shù)___ _3__ ___ 設(shè)計份數(shù) 1 2011年12月23日 城市交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計報告 1006402-42 李流溪 1006402-24錢升 1006402-06毛運鵬 一．設(shè)計時間 2012年12月19日——2011年12月23日 二．設(shè)計地點 一實驗樓401機房 三．設(shè)計小組及成員分工 1006402-42 李流溪 （組長，編寫及調(diào)試程序） 1006402-24 錢 升 （負責(zé)設(shè)計報告的書寫及資料整理） 1006402-06 毛運鵬 （原理圖、流程圖設(shè)計） 四．指導(dǎo)老師 涂立老師，李旎老師 五．設(shè)計題目 基于51型單片機的城市交通燈控制系統(tǒng) 六．設(shè)計內(nèi)容及目標(biāo) 1.該交通燈系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容 本設(shè)計是基于AT89S51單片機的十字路口交通燈控制系統(tǒng)，利用6個發(fā)光二極管模擬交通燈。按照時間控制原則，利用并行接口和定時器，采用時間中斷方式設(shè)計一套十字路口的交通燈管理系統(tǒng)，通行時間（或禁止時間）30秒，準(zhǔn)備時間3秒，在準(zhǔn)備時間里黃燈閃爍3次，閃爍頻率為0.5秒，周而復(fù)始。 2.該交通燈系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo) 本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；可實現(xiàn)自動控制，具有一定的智能性；對優(yōu)化城市交通具有一定的意義。本設(shè)計將各任務(wù)進行細分包裝，使各任務(wù)保持相對獨立；能有效改善程序結(jié)構(gòu)，便于模塊化處理，使程序的可讀性、可維護性和可移植性都得到進一步的提高。 七．流程圖與原理圖及部分說明 1.程序流程圖如圖1所示： 圖1. 程序流程圖 2.主程序流程圖步驟說明： （1）東西方向車道紅燈亮，南北方向車道綠燈亮。表示東西方向車道上的車輛禁止通行，南北方向車道允許通行。綠燈亮足規(guī)定的時間隔時，控制器發(fā)出狀態(tài)信號，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。 （2）東西方向車道紅燈亮，南北方向車道黃燈閃亮。表示南北方向車道上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行，東西方向車道禁止通行。黃燈閃亮足規(guī)定時間間隔時，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。 ??（3）東西方向車道綠燈亮，南北方向車道紅燈亮。表示東西方向車道允許通行，南北方向車道上的車輛禁止通行，綠燈亮足規(guī)定的時間間隔時，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。 ??（4）東西方向車道黃燈閃亮，南北方向車道紅燈亮。表示南北方向車道禁止通行，東西方向車道上位過限停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行。黃燈閃亮足規(guī)定的時間間隔時，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，系統(tǒng)又轉(zhuǎn)換到第（1）種工作狀態(tài)。 表1. 元件清單表 器件名稱 型號大小 數(shù)量 單片機 AT89C52 1 晶振 11.0592MHz 1 電解電容 22uF 1 瓷片電容 30pF 2 排阻 470Ω 1 電阻 470Ω 1 發(fā)光二極管 紅 4 黃 4 綠 4 3.交通燈系統(tǒng)原理圖如圖2所示： 圖2. 電路原理圖 4.實驗原理圖說明： 用12個二極管分別表示東西南北四方向的紅、藍、黃交通燈，12個二極管均由P1口控制。 八．實驗過程 1.開打keil軟件，建立一個新工程單擊【Project】在下拉菜單中找到【New project...】選項，如圖3所示： 圖3. 新建工程 2.選擇工程要保存的路徑，并且輸入工程文件名。Keil的一個工程里通常含有很多小文件，為了方便管理，一般將一個工程放在一個獨立的文件夾下，比如保存到課程設(shè)計文件夾，工程文件的名字為“交通燈系統(tǒng)”，如圖4所示： 圖4. 保存文件 3.單擊保存后會彈出一個對話框，要求選擇單片機的型號，可以根據(jù)使用的單片機來選擇。Keil C51幾乎支持所有的51內(nèi)核的單片機，在這里選擇Atmel的AT89C52 ，如圖5所示，選擇后單擊保存。 圖5. 選擇Atmel 4.完成上一步驟后，窗口界面如圖6所示： 圖6. 完成新建AT89C52文件 5.到此為止，還沒有建立好一個完整的工程，雖然工程名有了，但工程當(dāng)中還沒有任何文件及代碼，接下來的就是添加文件及代碼。 6.單擊【File】菜單中的【new】菜單項，或單擊界面上的快捷鍵圖標(biāo)。如圖7： 圖7. 添加新文件 7.新建文件后的窗口界面如圖8所示： 圖8. 新建文件 8.此時光標(biāo)在編輯窗口中閃爍，可以輸入用戶的應(yīng)用程序，但此時這個新建文件與剛剛建立的工程還沒有直接的聯(lián)系，單擊圖標(biāo)，窗口界面如圖9所示： 圖9. 建立聯(lián)系 9.輸入要保存的文件名，同時必須輸入正確的擴展名（如果用C語言編寫的程序，則擴展名必須是.c；如果用匯編語言編寫的程序，則擴展名必須是.asm）.這里的文件名不一定要和工程名相同，可以隨意填寫文件名，然后單擊【保存】按鈕。如圖10： 圖10. 保存文件名 10．回到編輯界面，單擊【Target 1】前面的“+”號，然后在【Source Group 1】單擊右鍵，彈出如圖所示的菜單然后選擇【Add Files to Group ‘Source Group 1’】菜單項彈出如圖11對話框： 圖11. 添加到Source Group 1 11.選中【交通燈系統(tǒng).C】，單擊【Add】按鈕，再單擊【Close】按鈕，然后再單擊左側(cè)【Source Group 1】前面的“+”，屏幕窗口如圖12所示，接著是在編輯窗口中編寫程序： 圖12. 編寫程序 12.編寫好程序就要進行程序的編譯，單擊工具欄上的進行編譯，在編譯過程中如果出現(xiàn)錯誤，修改程序直到?jīng)]有錯誤為止，然后在依次點擊和，在此過程中出現(xiàn)錯誤的，也要修改程序直到?jīng)]有錯誤為止，編譯過程中出現(xiàn)警告一般可以不必考慮，但特殊時也要通過修改程序消除警告。 13.把文件轉(zhuǎn)化成十六進制文件，點擊【Project】在下拉菜單里找到【Options for Target ‘target1】’，如圖13所示單擊【Options for Target ‘target1’】會彈出下面的對話框： 圖13. 轉(zhuǎn)換文件 14．在Eprom和Ram后面的框中填入相應(yīng)的數(shù)據(jù)（也可以不進行填寫），然后單擊Output選項出現(xiàn)如圖14所示界面： 圖14. 更改數(shù)據(jù) 15．用鼠標(biāo)左鍵單擊Creat HEX Fi：前面的方框，這時方框里會用一個對號如圖15： 圖15. 輸出HEX文件 然后點擊確定對話框就會消失，這樣剛剛所建立的文件就轉(zhuǎn)化成十六進制的文件。 16.用40針排線把DP-51PRO試驗儀（如圖16）上的A1區(qū)的P1.0-P1.5分別與LED1-LED6連接起來： 圖16. DP-51PRO試驗儀 17.對DP-51PRO試驗儀上電。打開DPFlash軟件出現(xiàn)如圖17界面： 圖17. 打開DPFlash 18.點擊欄中的【文件】在下拉菜單里找到【裝載】，如圖18所示： 圖18. 裝載文件 或者直接點擊工具欄里圖標(biāo)，點擊后會彈出圖19所示的對話框： 圖19. 裝載HEX文件 19．找到剛剛所建立的文件，點擊后按打開按鈕對話框就會消失。然后單擊會彈出圖20所示的對話框： 圖20. 開始編程 20.單擊編程后，軟件開始把程序燒入試驗儀，燒片的過程如圖21： 圖21. 編程過程 當(dāng)燒片完成后，點擊退出就行了。 21.關(guān)閉DPFalsh軟件。把DP-51PRO單片機仿真試驗儀A1區(qū)的工作模式選擇開關(guān)（MOD_sw1）切換到RUN處，然后按一下復(fù)位鍵（RST），MON51程序即開始運行。觀察實驗運行的情況是不是符合設(shè)想,實驗現(xiàn)象設(shè)想為燈L1、L5亮30s后熄滅；接著L3、L6亮，閃爍三次（1秒/次）后熄滅；接著L2、L4亮30s后熄滅；接著L3、L6亮，閃爍三次（1秒/次）后熄滅；接下來又是L1、L5亮30s后熄滅，如此循環(huán)，直到停止工作。但是如果不符合，對程序進行調(diào)試直到符合。 九．調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及相應(yīng)解決辦法 1.程序調(diào)試出錯。原因為程序編寫錯誤，經(jīng)過多次調(diào)試后解決此問題。 2.DPflash燒制過程出錯。原因為出現(xiàn)通信錯誤，無法燒制進試驗箱芯片，可能是機箱老化或連線接觸不良。經(jīng)過多次更換試驗機箱，終于將試驗順利進行到底。 十．設(shè)計心得 李流溪：我了解到團隊的力量，我意識到了知識的樂趣性，并感覺到當(dāng)知識運用于實踐的時候是一件多么幸福的事情。從此激發(fā)我的學(xué)習(xí)熱情。此次課程設(shè)計使自己又有種投身雨學(xué)海中的欲望，自己想在科學(xué)的潮流里去爭奪屬于自己的位置。 錢升：課程設(shè)計使我們進一步熟悉和掌握了單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，了解了單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的基本方法和步驟。此次設(shè)計很好的將書本上的理論知識和實踐有機的聯(lián)系了起來，是我們對理論知識有了更進一步的掌握，鍛煉了我們的動手能力。 毛運鵬：更加深刻的體會到理論聯(lián)系實際的重要性，同時我也發(fā)現(xiàn)自己的知識功底還遠遠不夠。平時不僅要將知識點理解掌握，還得勤動手做實驗。當(dāng)然團隊分工合作也讓我們更加自勉、奮進。 十一．源程序 /*********************************************************************/ 本程序?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)：按照時間控制原則，利用并行接口和定時器，采用時間中斷方式設(shè)計一套十字路口的交通燈管理系統(tǒng)，通行時間（或禁止時間）30秒，準(zhǔn)備時間3秒，在準(zhǔn)備時間里黃燈閃爍3次，閃爍頻率為0.5秒，周而復(fù)始。 /*********************************************************************/ #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar num,num1; //定義變量 sbit L1=P1^0; //L1紅燈（東西向） sbit L2=P1^1; //L2綠燈（東西向） sbit L3=P1^2; //L3黃燈（東西向） sbit L4=P1^3; //L4紅燈（南北向） sbit L5=P1^4; //L5綠燈（南北向） sbit L6=P1^5; //L6黃燈（南北向） void main() { TMOD=0x01; //設(shè)置定時器0為工作方式1 TH0=(65536-45872)/256; //裝初值11.0592M晶振定時50ms數(shù)為45872 TL0=(65536-45872)%256; EA=1; //開總中斷 ET0=1; TR0=1; //開定時器0中斷 L1=0; //開始S1狀態(tài) L5=0; while(1) { if(num==10) //num用于定時器0的計數(shù)，每50ms計1次，10次為0.5s { num=0; //每0.5s清零一次 num1++; //每0.5s加1，即每記一次時間為0.5s } if(num1==54) //num1計54次時間為27s，表明27s時間到，進入S2狀態(tài) { L5=1; //L5南北向綠燈亮27s后熄滅 L6=0; //L6南北向黃燈置亮 } if((num1>54)&&(num1<60)) //54114)&&(num1<120)) //對應(yīng)時間57s到60s之間 { if(num1%1==0){L6=~L6;} //實現(xiàn)黃燈以0.5s頻率閃爍 } if(num1==120) //60s時間到了，進入S1狀態(tài) { L3=1; //熄滅黃燈，并將東西向紅燈和南北向綠燈置亮，num1置0，開始下一個循環(huán) L1=0; L5=0; num1=0; } } } void T0_time()interrupt 1 { TH0=(65536-45872)/256; TL0=(65536-45872)%256; num++; } 參考文獻 1.GB 14887-2003，道路交通信號燈[S].1998 2.胡宴如.模擬電子技術(shù)[M].北京：高等教育出版社.2004:121-134 3.李廣弟.單片機基礎(chǔ)[M].北京：北京航空航天出版社.2001:45-47 4.何立民.單片機應(yīng)用選編[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社.1998:52-57 5.黃智偉.全國大學(xué)生電子設(shè)計競訓(xùn)練教程[M].北京電子工業(yè)出版社.2004.11. 6.蔡偉智.自動調(diào)光LED交通信號燈[J].國際光電與顯示.2003.33（4）：62-67 7.李勛.單片機實用教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.05. 8.段晨東.單片機原理及接口技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.07. 9.謝自美.電子線路設(shè)計實驗測試[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，1992:62-64. 10.查振亞，葉向陽.智能交通燈控制系統(tǒng)[J].華中理工大學(xué)學(xué)報，1997，25(2):63-65