單片機(jī)智能交通燈實(shí)訓(xùn)報(bào)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(jì)課題名稱簡(jiǎn)易交通燈控制器的設(shè)計(jì)姓 名 趙玉婷學(xué)號(hào)22班 級(jí) 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(jì)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(huì)活動(dòng)的日益頻繁，這點(diǎn)更是 體現(xiàn)的淋漓盡致。交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)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(lái)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(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)技術(shù)日益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系 統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，

2、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(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器，系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、 拓展性強(qiáng)。本設(shè)計(jì)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(jì)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 51.研究背景 52,交通控制系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 53.本文的主要內(nèi)容 6二、元器件簡(jiǎn)介61 .單片機(jī)的特點(diǎn) 62 .AT89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介 73 .AT89C52主要工作特性 74 .AT89C52主要性能 75 .AT89S52功能特性

3、描述 76 .LED相關(guān)原理： 97 .LED顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法： 98 .數(shù)碼管簡(jiǎn)介： 10三、設(shè)計(jì)的基本要求、步驟和方案 101 .交通燈電路設(shè)計(jì)基本要求：102 .設(shè)計(jì)步驟（接線說(shuō)明與連接方式） ： 10四、總體設(shè)計(jì)方案 111 .設(shè)計(jì)思路 112 .設(shè)計(jì)目的 113 .設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容 124 .電源提供方案 125 .復(fù)位方案 126 .輸入方案 127 .電路原理圖 138 .交通燈電路流程圖： 149. PCB1M理展示 16五、顯示界面方案 16六、設(shè)計(jì)方框圖 17七、設(shè)計(jì)原理分析 181 .交通燈顯示時(shí)序的理論分析與計(jì)算 182 .交通燈顯示時(shí)間的理論分析與計(jì)

4、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(huì)在發(fā)展，經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)的同時(shí)，城市化進(jìn)程也在不斷加深，機(jī)動(dòng)車已成為城市生 活不可或缺的代步工具，交通問(wèn)題也漸漸成為城市的通病。擁擠的交通成為消耗時(shí)間、能 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(duì)人民生活水平的提高和城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展來(lái)說(shuō)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(wèn)題，最大程度的利用道路的價(jià)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(duì)新型交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 和應(yīng)用對(duì)解決交通擁

5、堵和提高道路利用率有著十分現(xiàn)實(shí)的意義。目前，為了解決城市交通需求量迅速增加的問(wèn)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”方面的改造在發(fā)揮現(xiàn)有道路的通行潛力和提 開(kāi)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(shí)效。因此，先進(jìn)的自動(dòng)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(wèn)題之一。目 前擺在我們面前的問(wèn)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(jià)比和適合中國(guó)國(guó)情的交通控制器。本設(shè)計(jì)針對(duì)基于 ATS89C52單片機(jī)的交通信號(hào)燈的自動(dòng)控制系統(tǒng)在交

6、通控制中的實(shí)現(xiàn) 進(jìn)行研究，將具有重要的理論意義和實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。2 .交通控制系統(tǒng)國(guó)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)馍珶粜盘?hào)對(duì)單個(gè)路口的控制；首次聯(lián)網(wǎng)控制的交通燈系統(tǒng)是加拿大多倫多市1963年使用舊M650型計(jì)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(gè)大城市采用了先進(jìn)的區(qū)域自適 應(yīng)式交通信號(hào)控制系統(tǒng)（TASCS, Traffic Adaptive Signal Co

7、ntrol System ,即交通面 控制系統(tǒng)）近年來(lái)，路口附近裝有磁環(huán)路檢測(cè)器等先進(jìn)檢測(cè)裝置，并由它們將交通控制參 數(shù)通過(guò)電話線、閉路電視等通訊網(wǎng)絡(luò)送入微處理器由小型計(jì)算機(jī)集中控制的交通控制系統(tǒng)在美、澳和歐洲國(guó)家的某些城市建立起來(lái)。在我國(guó)建國(guó)六十年來(lái)，特別是改革開(kāi)放以后，我國(guó)交通基礎(chǔ)建設(shè)和城市發(fā)展取得了巨 大的成績(jī)，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(guó) 現(xiàn)代化交通發(fā)展比較晚，由于國(guó)情的差別，交通狀況也與國(guó)外有很大差別，自前主開(kāi)發(fā)的 城市交通控制系統(tǒng)在整體性上比國(guó)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

8、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(shí)時(shí)自適應(yīng)最優(yōu)控制的目標(biāo)，探索一個(gè)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(kāi)發(fā)工作主要內(nèi)容：第一章緒論部分，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(jì)的相關(guān)原理與硬件設(shè)計(jì)理論等；第四章具體介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，以及交通燈概述等最后為結(jié)論，對(duì)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(diǎn)和意義。并 對(duì)未來(lái)的工作進(jìn)行展望。、元器件簡(jiǎn)介1.單片機(jī)的特點(diǎn)(1)性價(jià)比高，開(kāi)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

9、功耗、低電壓一般電源供電電壓在53V范圍內(nèi)單片機(jī)都能正常工作，供電的下限可達(dá) 12V。(5)總線多樣，易于擴(kuò)展單片機(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(jiǎn)介T2/P1. 0口bV ccT之 EX/F1. 1=iF0 0 /AD 0F 1 . 2PFO 1/ADIF1 . 35 tF02/AD2F 1 , 4FO. 3/AD3MDSI/F1 , 5FO. 4/AD4MT SO/P1.6PO. 5Z AD5SCK/ P1 . 7PO.ADSRST口PO. 7/AD 7口

10、EA/VPPTXD/P3 130pALE/PROGIMTO/P3 22 9FENI ITT 1 /F 3.3F2. r,/ A 1 sTU/F3 414=1T1 /F 3 5：1 5F2 5/A13isP2. 4/Al 2ItD/F3, 71 TP2. 3/Al 1XTAL21 8P2. 2/ A 1 0XTAL 11 9P2. 1 尸 A9PDIFGKD20P2. O/AS3.AT89C52主要工作特性片內(nèi)程序存儲(chǔ)器內(nèi)含8KB的Flash程序存儲(chǔ)器，可擦寫(xiě)壽命為1000次;片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(gè)可編程定時(shí)器；中斷系統(tǒng)是具有8個(gè)中斷源、6個(gè)中

11、斷矢量、2個(gè)級(jí)優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)；用行口是具有一個(gè)全雙工的可編程串行通信口 ；具有一個(gè)數(shù)據(jù)指針DPTR低功耗工作模式有空閑模式和掉電模式；具有可編程的3級(jí)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24MHz4.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(chǔ)器、1000次擦寫(xiě)周期、 全靜態(tài)操作：0Hz33Hz、三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器、32個(gè)可編程I/O 口線、三個(gè)16位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 八個(gè)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(shí)器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電

12、標(biāo)識(shí)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在系統(tǒng)可編程Flash存 儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非 易失性存儲(chǔ)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(chǔ)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(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器， 一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，

13、全雙工用行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏 輯操作，支持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(shí)器/計(jì)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(gè)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 AT89S52P0 口： P0 口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P0端口寫(xiě)“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，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F

14、lash 編程時(shí)，P0 口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn) 時(shí)，需要 外部上拉電阻。P1 口： P1 口是一個(gè)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(dòng)4個(gè) TTL邏輯電平。對(duì)P1端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口 使用。作為輸入使用時(shí)，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(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2 ）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的 觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口接收低8位地址字節(jié)。引腳號(hào)第二功能P1.0 T2 （定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

15、T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出P1.1 T2EX （定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)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(gè)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(dòng)4個(gè) TTL邏輯電平。對(duì)P2端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使 用。作為輸入使用時(shí)，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(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVXgDPTR時(shí)，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使

16、用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用8位地址 （如MOVX RI訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2 口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。P3 口： P3 口是一個(gè)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(dòng)4個(gè) TTL邏輯電平。對(duì)P3端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使 用。作為輸入使用時(shí)，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(yàn)時(shí)，P3 口也接收一些控制信號(hào)。端口引腳第二功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1

17、 TXD（用行輸出口）P3.2 INTO（外中斷 0）P3.3 INT1（外中斷 1）P3.4 TO（定時(shí)/計(jì)數(shù)器0）P3.5 T1（定時(shí)/計(jì)數(shù)器1）P3.6 WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）P3.7 RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(yàn)的控制信號(hào)。RST-復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RSHI腳出現(xiàn)兩個(gè)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(wèn)外部程存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，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(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信 號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：

18、每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE脈沖。對(duì)FLASHY儲(chǔ)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(guò)對(duì)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(huì)被微弱 拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE禁止位無(wú)效。PSEN一程序儲(chǔ)存允許（PSEN輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89C52ft 外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次 PSENB號(hào)。EA/VPP-外部訪問(wèn)允許，欲使

19、CPK訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)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(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA端狀態(tài)。FLASH#儲(chǔ)器編程時(shí)，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Vppo6 .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(shù)脂封裝起來(lái)。由一個(gè)P型半導(dǎo)體和一個(gè)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(guò)時(shí)，電子被推向P區(qū)，在P區(qū)

20、里電子和空穴復(fù)合，之后就會(huì)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(jiǎn)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3.37 .LED顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法：共陽(yáng)極接法：把發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極。使用時(shí)公共陽(yáng)極接+ 5V。陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管導(dǎo)通點(diǎn)亮，輸入高電平的則不點(diǎn)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(shí)會(huì)共陰極接地，陽(yáng)極端輸入高電 平的段發(fā)光二極管導(dǎo)通點(diǎn)亮，輸入低電平的則不點(diǎn)亮符號(hào)和引腳|*0I1)bocm-bico1ad A 匚二 * o- j f -joCZZZHX

21、OCL_T_2I 3 4dPOU 1，加M4C OH O+ SV gzzj- k3 -.L f.共陰極共陽(yáng)極8 .數(shù)碼管簡(jiǎn)介：分類：共陰極、共陽(yáng)極；靜態(tài)驅(qū)動(dòng)、動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。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(yáng)極高電平，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。共陽(yáng)極：所有二 極管陽(yáng)極連接到一起，將共陽(yáng)極接+5V,當(dāng)某一字段二極管陰極低電平，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮三、設(shè)計(jì)的基本要求、步驟和方案1 .交通燈電路設(shè)計(jì)基本要求:在萬(wàn)能板上實(shí)現(xiàn)以下功能：運(yùn)用所學(xué)的單片機(jī)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)連接電源后，萬(wàn)能板 的東西方向上的綠燈會(huì)亮 25S,南北方向的紅燈會(huì)根據(jù)綠燈的時(shí)間來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)定，25S后，東西方向亮

22、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(zhǎng)為5S,南北方向黃燈亮?xí)r長(zhǎng)為5S,數(shù)碼管倒 計(jì)時(shí)顯示當(dāng)前相位剩余時(shí)間。時(shí)間控制基于定時(shí)器實(shí)現(xiàn)。整個(gè)程序循環(huán)下來(lái)后，就實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)易交通燈控制器電路設(shè)計(jì)的基本要求25s5s15s5s東西向綠燈黃燈紅燈紅燈南北向紅燈紅燈綠燈黃燈2 .設(shè)計(jì)步驟(接線說(shuō)明與連接方式)(1)簡(jiǎn)易交通燈硬件接線說(shuō)明:鍵入文字硬件平臺(tái)及用到的資源硬件平臺(tái)：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(shuō)明：數(shù)

23、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(jì)方案1 .設(shè)計(jì)思路以單片機(jī)為核心器件，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，外加輔助電路對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行必要的設(shè)置和顯示。交通信號(hào)燈的顯示時(shí)間可以固定，也可用鍵盤重新設(shè)置，時(shí)間控制和LED顯示均由單片機(jī)進(jìn)行控制。交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)主要可以分為定時(shí)、紅綠燈轉(zhuǎn)換、倒計(jì)時(shí)顯示等三 個(gè)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(gè)方面：(1 )利用單片機(jī)中的定時(shí)器循環(huán)出一秒時(shí)間， 然后將它累計(jì)

24、到處于活動(dòng)狀態(tài)的寄存器中。寄存器里的計(jì)數(shù)是遞減的，一秒時(shí)問(wèn)到則減 1,直到計(jì)數(shù)為0,說(shuō)明定時(shí)時(shí)間到。(2)定時(shí)時(shí)間到后，單片機(jī)將對(duì)寄存器地址進(jìn)行判斷，不同的寄存器對(duì)應(yīng)不同的紅綠燈 顯示。(3)每次一秒時(shí)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(jì)時(shí)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(chǔ)值對(duì)定時(shí)程 序進(jìn)行重新置數(shù)操作2 .設(shè)計(jì)目的(1)加強(qiáng)對(duì)單片機(jī)和匯編語(yǔ)言的認(rèn)識(shí)，充分掌握和理解設(shè)計(jì)各部分的工作原理、設(shè)計(jì)過(guò)程、選擇芯片器件、模塊化編程等多項(xiàng)知識(shí)。(2)用單片機(jī)模擬實(shí)現(xiàn)具體應(yīng)用，使個(gè)人設(shè)計(jì)能夠真正使用。(3)把理論知識(shí)

25、與實(shí)踐相結(jié)合，充分發(fā)揮個(gè)人能力，并在實(shí)踐中鍛煉。(4)提高利用已學(xué)知識(shí)分析和解決問(wèn)題的能力(5)提高實(shí)踐動(dòng)手能力。3 .設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容(1)設(shè)計(jì)任務(wù)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(gè)路口的交通燈, 用8段數(shù)碼管對(duì)轉(zhuǎn)換時(shí)間進(jìn)行倒時(shí)(東西路口25秒，南北路口 20秒，黃燈時(shí)間5秒)。(2)設(shè)計(jì)內(nèi)容a設(shè)計(jì)并繪制硬件電路圖b制作PCB并焊接好元器件c編寫(xiě)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(diǎn)是 系統(tǒng)簡(jiǎn)明扼要，節(jié)約成本；缺點(diǎn)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

26、復(fù)位。由考慮到程序的簡(jiǎn)潔，避免冗長(zhǎng)，本設(shè)計(jì)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(guò)按鍵對(duì)單片機(jī)輸入一個(gè)高電平脈沖， 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(diǎn)是：使用靈活可編程，并且有 RAM及計(jì)數(shù)器。若用該方案，可提供較多I/O但操作起來(lái)稍顯復(fù)雜。 方 :直接在IO 口線上接上按鍵開(kāi)關(guān)。因?yàn)樵O(shè)計(jì)時(shí)精簡(jiǎn)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(gè)按鍵，分別是K1、K2。由于該系統(tǒng)對(duì)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(shí)現(xiàn)，且本身 的計(jì)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:LTs

27、TTeh ri.lLl TTTJTT-1113上一丁nv：J：EX=P11pg 憂ADC)Pl 2PCi3(AD)PL?的冷函PL4明 *：3JXWAD 步(SCKJP17RST由飛由力弟燦津0rrxDP3iA1LPH0G(IN哈啦3IN3Ml：iP23網(wǎng)M&閨1135PL5i3)出野里5KL3力赳JP里.P 口閨心XTAL2P1X4 附XTAL1P1X幅GNDPUXAE)2521ATSK51-1 r a -r- J * irk * S %12二1T片三百 EJfl力加(2)復(fù)位電路：復(fù)位方式有多種，本設(shè)計(jì)采用按鍵復(fù)位。接線圖如圖程序 復(fù)位電路U1KTAL1C3 匚m球 行JTTAElRSTR

28、17團(tuán)絲在設(shè)定的定時(shí)時(shí)向內(nèi)，, 89C52宓;須施RSHI腳產(chǎn)生一個(gè)由高到低的電平變化，以清內(nèi)部定時(shí)器.(3)晶振電路:PUCAP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(jiǎn)單也最是實(shí)用。電容選取30pF,晶振為 12MHz8 .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(guò)程 -技行中斷圖為中斷主程序22行過(guò)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(jì)時(shí)、狀態(tài)燈等功能。基于上述原因，我們考慮了三種方案：萬(wàn)案一：完全采用數(shù)碼管顯示。這種方案只顯示有限的符號(hào)和數(shù)碼字符，無(wú)法勝任題目要求。萬(wàn)案一：完全采用點(diǎn)陣式LED顯示。這種方案實(shí)現(xiàn)復(fù)

29、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(diǎn)陣LED （點(diǎn)陣式和8段式LED相結(jié)合的方法因?yàn)樵O(shè)計(jì)既要求倒計(jì)時(shí) 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(shí)情況，用數(shù)碼管與LED燈分別顯示時(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的顯示功能。 設(shè)計(jì)方框圖整個(gè)設(shè)計(jì)以AT89C52單片機(jī)為核心，由數(shù)碼管顯示，LED數(shù)碼管顯示，復(fù)位電路組成。 硬件模塊入圖1-1 o六、設(shè)計(jì)方框圖交 通 燈 循倒 計(jì) 時(shí) 顯 示強(qiáng)通車控制圖4 （總框圖

30、）七、設(shè)計(jì)原理分析1 .交通燈顯示時(shí)序的理論分析與計(jì)算對(duì)于一個(gè)交通路口來(lái)說(shuō)，能在最短的時(shí)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(shí)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(shí)間 來(lái)表示。先設(shè)定一些標(biāo)號(hào)如圖5所示。產(chǎn)人均C 二 n * JI /百二新( rfJ 1fcH與F#工燈工Ehg工說(shuō)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(gè)周期，循環(huán)執(zhí)行（見(jiàn)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

31、等例段t梗慝S3想2紐單鐫節(jié)駛糊您54圖6請(qǐng)注意圖21b和圖21d,它們?cè)谝粋€(gè)時(shí)間段中四個(gè)方向都可以通車，這種狀態(tài)能 在一定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到較大的車流量，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(gè)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(xiě)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(xiě)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(guó)次通燈的狀忐渣1S1的狀態(tài)ABCDErGH 7 1 d ri r / IX4XXXXX顯小時(shí)間從40秒FF始學(xué)：0科S2的

32、伏態(tài)ABCDEFGH邏場(chǎng)值VX7XXX4X顯示時(shí)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(shí)間的理論分析與計(jì)算東西和南北方向的放行時(shí)間的長(zhǎng)短是依據(jù)路口的各個(gè)方向平時(shí)的車流量來(lái)設(shè)定，并且S1、S2、S& S4各個(gè)狀態(tài)保持的時(shí)間之有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其公式如下示。T-S1+T-S2=T-S3T-S2=T-S4T-S1=T-S3我們可以依據(jù)上述的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)改變車輛的放行時(shí)間。按照一般的規(guī)則，一個(gè)十字路口可分為主干道和次干道，主干道的放行時(shí)間大于次干道的放行時(shí)間。八、結(jié)論在剛拿到課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)時(shí)，

33、確實(shí)覺(jué)得有點(diǎn)犯難，因?yàn)檫@種綜合硬件和軟件的設(shè)計(jì)對(duì) 于我們剛學(xué)了基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)硬件還不是太熟，有點(diǎn)不知從哪下手，通過(guò)查資料，翻課本，對(duì) 各個(gè)地方知識(shí)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(jì)的初步思路。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問(wèn)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(kāi)發(fā)過(guò)程、以及在常用編程設(shè)計(jì)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(jì)的過(guò)程是艱辛的，不過(guò)收獲卻是很大 的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)了一些問(wèn)題，但都是常見(jiàn)的小問(wèn)題，如，在調(diào)試時(shí)出現(xiàn)異常，不過(guò)這些都是經(jīng)常性錯(cuò)誤，經(jīng)過(guò)調(diào)試修改都一一解決，程序順利完成，并

34、實(shí)現(xiàn)了其功能。 綜合課程設(shè)計(jì)讓我把以前學(xué)習(xí)到的知識(shí)得到鞏固和進(jìn)一步的提高認(rèn)識(shí)，對(duì)已有知識(shí)有了更 進(jìn)一步的理解和認(rèn)識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，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(huì)不斷的完善自我。九、謝辭單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)，在不斷的努力，不斷的詢問(wèn)，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(diǎn)， 我才得以成功在預(yù)定時(shí)間內(nèi)的完成。曹老師一次次給我們指出原理圖的錯(cuò)誤，讓我們反反 復(fù)復(fù)地修改再重新繪制。老師對(duì)我們要求嚴(yán)格，這是對(duì)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(diǎn)也說(shuō)明了我需要這樣的老師來(lái)對(duì)我進(jìn)行督促和鞭策，我學(xué)到的

35、不僅 僅只有書(shū)本上的知識(shí)，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(lì)著我。在此謹(jǐn)向曹老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。其次，我要感謝的是我親愛(ài)的同學(xué)們，如果沒(méi)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(huì)成功的邁過(guò)，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(jí)教程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

36、燈程序源代碼：#includereg52.h/宏包含MCS-52系列單片機(jī)的頭文件#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code DM=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff; /數(shù)碼管段碼數(shù)uchar 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(shí)函數(shù)聲明uchar n50ms,GL; /定義變量 延時(shí)為50

37、毫秒綠燈顯示時(shí)間uchar SX2=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=20)/ 小于等于 1 秒n50ms=0;/消零GL-=1;/綠燈時(shí)間減1倒計(jì)時(shí)for(i=0;i2;i+) /送顯示 P3=WMi;/位碼顯示P2=DMSXi;/ 斷碼顯示delay(5);/延時(shí)5個(gè)周期void timer0isr() interrupt 1 /中斷服務(wù)程序入口定時(shí)器0中斷1TH0=(65536-50000)/256; / 取 8 位的商數(shù)TL0=(65536-50

38、000)%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(shí)器、軟件啟動(dòng)、Moder1TH0=(65536-50000)/256;/ T0 (Moder0)計(jì)數(shù)高 8 位TL0=(65536-50000)%256;/ T0 ( Moder0) 計(jì)數(shù)低 8 位ET0=1;/開(kāi)啟定時(shí)器EA=1;啟動(dòng)中斷TR0=1;/啟動(dòng)定時(shí)器/*延時(shí)子程*/void delay(uint x) uint i,j;/聲明整數(shù)組變量i,jfor(i=0;ix;i+)/ 計(jì)數(shù) x 次，延時(shí) X*1msfor(j=0;j120;j+); 計(jì)數(shù) 120 次,延時(shí) 1ms /延時(shí)程序結(jié)束程序運(yùn)行效果圖： 注釋：此圖為本組成功實(shí)現(xiàn)交通燈控制器設(shè)計(jì)后的圖片，主干道南北方向紅燈與支道東西 方向綠燈一同亮25S,顯示器上以倒計(jì)時(shí)的形式對(duì)東西南北各方向道路紅燈、黃燈和綠燈 顯示亮著的的時(shí)間進(jìn)行控制。