單片機交通燈課程設計.doc
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分院 信息科學與工程學院 專業(yè) 自動化 學生姓名 學號 1003010524 設計題目 基于單片機的交通控制的設計 設計目的： 1. 通過設計了解一個十字路口交通燈基本工作原理； 2. 掌握89C52計算器/定時器的工作方式和74LS573驅(qū)動芯片的工作原理； 3. 掌握keil軟件的使用； 4. 學會team work團隊合作。 設計內(nèi)容： 設計一個模擬十字路口交通燈控制器，程序運行后，初始狀態(tài)時東南西北方向紅燈全亮5秒，接著程序開始循環(huán)以下的程序：先東西綠燈和南北紅燈亮15秒；然后南北紅燈亮和東西黃燈閃5秒；接著南北綠燈和東西紅燈亮15秒；最后東西紅燈亮和南北黃燈閃5秒。 總體設計： 本設計采用單片機89C52作為控制器，通行時間及等待時間使用數(shù)碼管以倒計時的方式顯示，單片機P1口控制交通燈（紅黃綠三色LCD）的替換。 指導教師（簽字）： 年 月 日 分院院長（簽字）： 年 月 日 摘要 近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術日益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應根據(jù)具體硬件結構軟硬件結合，加以完善。 十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。交通信號燈控制方式很多，在學習了單片機的有關知識之后，運用相關知識來設計完成交通信號燈。我對單片機很感興趣，所以在聽了老師給我們講解單片機相關知識以后，我自己課后查找資料， 不斷學習單片機方面的知識。這次課設給了我學以致用的機會，我利用自己學的單片機知識，做了一個基于單片機的模擬交通燈控制的設計。 目錄 1 設計目的 1 2 設計內(nèi)容 1 3 總體設計 2 4 硬件設計介紹 2 4.1數(shù)碼管倒計時顯示的理論分析 3 4.2三極管的工作原理 3 4.3二聯(lián)共陽數(shù)碼管原理 4 4.4 74LS573驅(qū)動芯片原理 6 5 電路圖及仿真設計 7 6 源程序 8 7 設計體會及建議 13 單片機交通燈設計 1、 設計目的 （1） 通過設計了解一個十字路口交通燈基本工作原理 （2） 掌握89C52計數(shù)器/定時器的工作方式和74LS573驅(qū)動芯片的工作原理； （3） 掌握keil軟件的使用 （4） 學會team work團隊合作 二、設計內(nèi)容 設計一個模擬十字路口交通燈控制器，程序運行后，初始狀態(tài)時東南西北方向紅燈全亮5秒，接著程序開始循環(huán)以下的程序：先東西綠燈和南北紅燈亮15秒；然后南北紅燈亮和東西黃燈閃5秒；接著南北綠燈和東西紅燈亮15秒；最后東西紅燈亮和南北黃燈閃5秒。 3、 總體設計 本設計采用單片機89C52作為控制器，通行時間及等待時間使用數(shù)碼管以倒計時的方式顯示，使用單片機P1口控制交通燈（紅黃綠三色LCD）的替換。用 單片機的P1.0-P1.5六個I/O口控制東西南北的紅黃綠燈，用P0.0—P0.7八個I/O口控制數(shù)碼管的段選，用P2.4—P2.7四個I/O口控制數(shù)碼管的位選，其中用四個NPN三極管放大數(shù)碼管位選的電流，用驅(qū)動芯片74LS573驅(qū)動數(shù)碼管的段選。 四、硬件設計介紹 1. 數(shù)碼管倒計時顯示的理論分析 利用MCS-51內(nèi)部的定時器/計數(shù)器進行，配合軟件延時實現(xiàn)倒計時。在工作之前必須通過軟件設定它的工作方式，即對寄存器TMOD中每位進行設定，格式如表3所示。 表3 TMOD格式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CATE C/T M1 M0 CATE C/T M1 M0 其中，低四位用于決定T0的工作方式，高四位用于決定T1的工作方式，M1 和M0 工作方式控制位用以確定 4 種工作方式,如下表4所示： 表4 M1和M0控制4種工作方式 M1 M0 工作方式 說明 0 0 方式0 13位計數(shù)器 0 1 方式1 16位計數(shù)器 1 0 方式2 自動裝載8位計數(shù)器 1 1 方式3 定時器0：分為兩個8位計數(shù)器 定時器1：對外部停止計數(shù) 采用T0方式1，定時1S，系統(tǒng)時鐘為6MHZ，所以時鐘周期=(12*1/6)us=2us；采用每隔100ms中斷一次，中斷10次為1S，使時間的計數(shù)值減1，實現(xiàn)了倒計時的功能。計算計數(shù)初值X：（216-X）*2us=1s，所以X=15536=3CB0H,因此TH0=3CH,TL0=B0H。 狀態(tài)燈顯示的理論分析 南北通行，東西禁止時利用定時器中斷倒計時15S；東西通行，南北禁止時利用定時器中斷倒計時15S。 中斷理論分析 MCS-51中斷系統(tǒng)有5個中斷源，分別是外部中斷0、外部中斷1、定時器/計數(shù)器T0溢出中斷、定時器/計數(shù)器T1溢出中斷、串行口中斷請求。 MCS-51的CPU對中斷源的開放和屏蔽，是由片內(nèi)的中斷允許寄存器IE控制。中斷允許控制寄存器IE的格式，如表5所示。 位地址 AF AE AD AC AB AA A9 A8 位符號 EA / / ES ET1 EX1 ET0 EX0 EA — 中斷允許總控制位，EA=0，中斷總禁止，禁止所有中斷。EA=1，中斷總 允許，總允許位打開后，各中斷的允許或禁止由各中斷允許控制位設置決定。 EX0(EX1)— 外部中斷允許控制位，EX0(EX1)=0，禁止外部中斷。EX0(EX1)=1， 允許外部中斷。 ET0(ET1)— 定時/計數(shù)中斷允許控制位， ET0(ET1)=0， 禁止定時/計數(shù)中斷。ET0(ET1)=1，允許定時/計數(shù)中斷。 ES— 串行中斷允許控制位，ES=0，禁止串行中斷。ES=1，允許串行中斷。 利用MCS-51內(nèi)部的中斷進行，采用外部中斷0，跳沿觸發(fā)方式；外部中斷0的中斷入口地址為0003H。 2.三極管的工作原理 三極管是電流放大器件，有三個極，分別叫做集電極C，基極B，發(fā)射極E。 分成NPN和PNP兩種。我們僅以NPN三極管的共發(fā)射極放大電路為例來說明一下三極管放大電路的基本原理。 如上圖所示，我們把從基極B流至發(fā)射極E的電流叫做基極電流Ib；把從集電極C流至發(fā)射極E的電流叫做集電極電流 Ic。這兩個電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極E上就用了一個箭頭來表示電流的方向。三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制（假設電源 能夠提供給集電極足夠大的電流的話），并且基極電流很小的變化，會引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關系：集電極電流的變化量是基極電流變 化量的β倍，即電流變化被放大了β倍，所以我們把β叫做三極管的放大倍數(shù)（β一般遠大于1，例如幾十，幾百）。如果我們將一個變化的小信號加到基極跟發(fā)射 極之間，這就會引起基極電流Ib的變化，Ib的變化被放大后，導致了Ic很大的變化。如果集電極電流Ic是流過一個電阻R的，那么根據(jù)電壓計算公式 U=R*I 可以算得，這電阻上電壓就會發(fā)生很大的變化。我們將這個電阻上的電壓取出來，就得到了放大后的電壓信號了。 3. 二聯(lián)共陽數(shù)碼管原理 ① 靜態(tài)顯示 靜態(tài)顯示是當顯示器顯示某個字符時，相應的段恒定地導通或截止，指導顯示 另一個字符為止 當采用靜態(tài)顯示方式時，各段公共端接地（共陰極）或接電源（共陽極），段選 線與一個8位鎖存器的輸出口相連，顯示器的各位相互獨立 靜態(tài)方式顯示器亮度較高，編程容易，但占用的IO口線資源較多，日常生活中比較少用。 ② 動態(tài)顯示 數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。 4. 74LS573驅(qū)動芯片原理 說明： LS573 的八個鎖存器都是透明的 D 型鎖存器，當使能（G）為高時，Q 輸出 將隨數(shù)據(jù)（D）輸入而變。當使能為低時，輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。 輸出控制不影響鎖存器的內(nèi)部工作，即老數(shù)據(jù)可以保持，甚至當輸出被關閉時， 新的數(shù)據(jù)也可以置入。 這種電路可以驅(qū)動大電容或低阻抗負載， 可以直接與系統(tǒng)總線接口并驅(qū)動總 線，而不需要外接口。特別適用于緩沖寄存器，I/O 通道，雙向總線驅(qū)動器和工 作寄存器 五、電路圖及仿真設計 設計完成原理圖如下 在電路連接完成后，將寫好的程序放入單片機，運行。 單片機交通燈控制原理圖 交通燈實物圖 實物圖 六、源程序 #include
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- 關 鍵 詞：
- 單片機 交通燈 課程設計
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