交通燈控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)背景1</b></p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)要求1</b></p><p><b>　　1.3設(shè)計(jì)思

2、路1</b></p><p><b>　　2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2</b></p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)總框圖2</p><p>　　2.2 各模塊功能2</p><p>　　2.3 設(shè)計(jì)總電路圖8</p><p><b>　　3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)9</b>&l

3、t;/p><p>　　3.1程序流程圖9</p><p><b>　　3.2源程序10</b></p><p>　　4系統(tǒng)仿真與調(diào)試13</p><p>　　4.1 電路仿真13</p><p>　　4.2 系統(tǒng)調(diào)試16</p><p><b>　　5總結(jié)

4、17</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p><b>　　致 謝19</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)背景</b></p>&l

5、t;p>　　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(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)核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)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。</p><p>　　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(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。</p>&

6、lt;p><b>　　1.2設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　本系統(tǒng)采用8051系列單片機(jī)AT89C52為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了通過8051芯片的P1口設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間顯示的功能；P0口連接交通燈循環(huán)點(diǎn)亮，本系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。</p><p><b>　　1.3設(shè)計(jì)思路</b></p><p&

7、gt;　　東西、南北兩干道交于一個(gè)十字路口，各個(gè)路口有一個(gè)交通燈，指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換，且黃燈燃亮?xí)r間為東西、南北兩干道的公共停車時(shí)間。設(shè)東西道比南北道的車流量大，指示燈燃亮的方案如表1.1。</p><p>　　表1.1指示燈燃亮的方案</p><p>　　表1.1說明： </p>&

8、lt;p>　　當(dāng)東西方向?yàn)榫G燈，此道車輛通行；南北方向?yàn)榧t燈，南北道車輛禁止通 過，行人通行。時(shí)間為10秒。 </p><p>　　黃燈閃爍5秒，警示車輛和行人紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。</p><p>　　當(dāng)東西方向?yàn)榧t燈，此道車輛禁止通行，東西道行人可通過；南北道為綠燈，此道車輛通過，行人禁止通行。時(shí)間為10秒。</p><p>　　這樣如上表

9、的時(shí)間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次出現(xiàn)這樣行人和車輛就能安全暢通的通行。</p><p><b>　　2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)總框圖</b></p><p>　　設(shè)計(jì)總框圖見圖2.1：</p><p>　　圖2.1 設(shè)計(jì)總框圖</p><p

10、>　　2.2 各模塊功能</p><p>　　2.2.1 AT89C52單片機(jī)的信號(hào)引腳說明及其功能</p><p>　　（2）AT89C52的信號(hào)引腳和內(nèi)部框圖</p><p>　　AT89C52的引腳排列請(qǐng)參見圖2.2。</p><p>　　圖2.2 AT89C52引腳。</p><p>　　AT89C

11、52的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下：</p><p><b>　　圖2.3內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</b></p><p><b>　?、?信號(hào)引腳介紹</b></p><p>　　P0.0 ～ P0.7： P0口8位雙向口線。</p><p>　　P1.0 ～ P1.7 ：P1口8位雙向口線。</p><

12、;p>　　P2.0 ～ P2.7 ：P2口8位雙向口線。</p><p>　　P3.0 ～ P3.7 ：P3口8位雙向口線。</p><p>　　：訪問程序存儲(chǔ)控制信號(hào)。當(dāng)信號(hào)為低電平時(shí)，對(duì)ROM的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器；而當(dāng)信號(hào)為高電平時(shí)，則對(duì)ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開始，并可延至外部程序存儲(chǔ)器。</p><p>　　RST：復(fù)位信號(hào)。當(dāng)輸入的復(fù)

13、位信號(hào)延續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上高電平即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。</p><p>　　XTAL1和XTAL2 ：外接晶體引線端。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。</p><p><b>　　②P3口的第二功能</b></p><p>　　P3口的8條口線都定義有第二

14、功能，詳見表2.1。</p><p>　　表2.1 P3口的第二功能</p><p>　?。?）分別介紹下P0、P1、P2、P3口</p><p><b>　?、?P0口</b></p><p>　　P0口的口線邏輯電路如圖2.4所示。</p><p>　　圖2.4 P0口某位結(jié)構(gòu)</

15、p><p><b>　　② P1口</b></p><p>　　P1口的口線邏輯電路見圖2.5。</p><p>　　圖2.5 P1口某位結(jié)構(gòu)</p><p><b>　?、?P2口</b></p><p>　　P2口的口線邏輯電路見圖2.6。</p><

16、p>　　圖2.6 P2口某位結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　?、?P3口</b></p><p>　　P3口的口線邏輯電路見圖2.7。</p><p>　　圖2.7 P3口某位結(jié)構(gòu)</p><p>　　（3）時(shí)鐘電路與復(fù)位電路</p><p><b>　?、贂r(shí)鐘電路&l

17、t;/b></p><p>　　時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，而時(shí)序所研究的是指令執(zhí)行中各地信號(hào)之間的相互關(guān)系。單片機(jī)本身就如一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。單片機(jī)的時(shí)鐘電路，如圖2.8所示。</p><p>　　圖2.8 時(shí)鐘振蕩電路</p><p>　　一般電容C1,C2

18、取30pF左右，晶體的振蕩頻率范圍是1.2MHz～12 MHz 。晶體振蕩頻率高, 則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也高, 單片機(jī)運(yùn)行速度也就快。MCS-51在通常應(yīng)用情況下，使用振蕩頻率為的6MHz或12MHz。</p><p><b>　?、趩纹瑱C(jī)的復(fù)位電路</b></p><p>　　單片機(jī)復(fù)位的條件是：必須使RST/VPD 或RST引腳（9）加上持續(xù)二個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)振蕩

19、周期）的高電平。單片機(jī)常見的復(fù)位電路如圖2.9（a）（b）所示。</p><p>　?。╝） 上電復(fù)位電路 （b） 按鍵復(fù)位電路</p><p>　　圖2.9 單片機(jī)常見的復(fù)位電路</p><p>　　圖2.9（a）為上電復(fù)位電路，它是利用電容充電來實(shí)現(xiàn)的。在接電瞬間，RST端的電位與VCC相同，隨著充電電流的減少，RST的電位逐漸下降

20、。</p><p>　　圖2.9（b）為按鍵復(fù)位電路。該電路除具有上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位，只需按圖2.9（b）中的RESET鍵，此時(shí)電源VCC經(jīng)電阻R1、R2分壓，在RST端產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位高電平。</p><p>　?。?）單片機(jī)能夠運(yùn)行的最基本配置是：</p><p>　?、倥溆袨閱纹瑱C(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)的振蕩電路，如下圖2.10所示。</p><p

21、>　?、谂溆猩想姀?fù)位或按鍵復(fù)位電路。</p><p>　?、垡獙?duì)腳進(jìn)行處理，選擇外部或內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。</p><p>　?、芤獮閱纹瑱C(jī)提供一個(gè)穩(wěn)定的、滿足單片機(jī)工作電壓的工作電源。</p><p>　　圖2.10單片機(jī)運(yùn)行的基本配置</p><p>　　2.2.2 交通燈電路的說明及其功能</p><p>

22、　　交通燈用來顯示車輛通行狀況，下面以一個(gè)十字路口為例，說明一個(gè)交通燈的四種狀態(tài)見圖2.11。每個(gè)路口的信號(hào)的的轉(zhuǎn)換順序?yàn)椋壕G——>黃——>紅 ，綠燈表示允許通行，黃燈表示禁止通行，但已經(jīng)駛過安全線的車輛可以繼續(xù)通行，是綠燈過渡到紅燈提示燈。紅燈表示禁止通行。綠燈的時(shí)間為10秒，，紅時(shí)間為10秒，黃燈時(shí)間為5秒。</p><p>　　圖2.11交通燈電路</p><p>　　2

23、.2.3兩位數(shù)碼顯示管簡(jiǎn)介</p><p>　?。?）在交通信號(hào)燈的正上方安裝一個(gè)可以顯示綠燈通行時(shí)間，紅燈等待時(shí)間的顯示電路，采用數(shù)碼管顯示電路是一種很好的方法。由于東往西方向和西往東方向顯示的時(shí)間相同，南往北方向和北往南方向顯示的時(shí)間也相同，兩位數(shù)碼管可以時(shí)間的時(shí)間為0-99秒完全滿足系統(tǒng)的要求。</p><p>　　兩位數(shù)碼顯示管引腳圖如圖2.12。</p><p

24、>　　圖2.12 兩位數(shù)碼顯示管引腳圖</p><p>　　兩位數(shù)碼顯示器功能介紹：</p><p>　　圖中引腳1、2、分別為數(shù)碼顯示選擇位，順序從左至右，低電平有效。引腳A、B、C、D、E、F、G表示的是七段字符，控制數(shù)碼管顯示，高電平有效。引腳DP表示的是小數(shù)點(diǎn)，高電平有效。</p><p>　　2.3 設(shè)計(jì)總電路圖</p><p&

25、gt;　　總電路圖如圖2.13</p><p>　　圖2.13 總電路圖</p><p><b>　　3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1程序流程圖</b></p><p>　　3.1.1程序總流程圖</p><p><b>　　如圖3.1所

26、示。</b></p><p>　　圖3.1 程序總流程圖</p><p>　　3.1.2 延時(shí)函數(shù)子程序流程圖</p><p>　　開始 </p><p><b>　　結(jié)束</b></p><p>　　圖3.2延時(shí)函數(shù)子程序流程圖</p><p&

27、gt;<b>　　3.2源程序</b></p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#define uchar unsigned char //定義為uchar類型</p><p>　　#define uint unsigned int //定義為uint類型</p><

28、;p>　　uchar code table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,</p><p>　　0x90};//數(shù)碼管顯示0~9 </p><p><b>　　bit t=1;</b></p><p>　　uchar time_Count; //進(jìn)行計(jì)時(shí)</p&g

29、t;<p>　　uchar ge,shi; //要顯示的個(gè)位和十位</p><p>　　void delay(uchar z) //一個(gè)延時(shí)函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar a,b;</p><p>　　for(a=0;a<150;a++)<

30、/p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(b=0;b<z;b++);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Init_Timer()//定時(shí)器的初始化&

31、lt;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD=0x01;</p><p>　　TH0=(65536-5000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-5000)%256;</p><p><b>　　ET0=1;</b></p>

32、;<p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Seg_Disp()//將個(gè)位十位分別顯示在數(shù)碼管上面</p><p><b>　　{

33、</b></p><p><b>　　P2=0xfe;</b></p><p>　　P0=table[ge];</p><p>　　delay(1);</p><p><b>　　P2=0xfd;</b></p><p>　　P0=table[shi];<

34、;/p><p><b>　　delay(1);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()//程序運(yùn)行的主函數(shù)</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　SP=0x

35、6f;</b></p><p><b>　　P0=0xff;</b></p><p><b>　　P2=0xff;</b></p><p>　　Init_Timer();</p><p><b>　　while(1)</b></p><p>

36、<b>　　{</b></p><p>　　Seg_Disp();</p><p>　　if(time_Count==200)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　time_Count=0;</p><p><b>　　ge++;</

37、b></p><p><b>　　if(t)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(ge==10)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　ge=0;</b>&l

38、t;/p><p><b>　　shi++;</b></p><p>　　if(shi==1)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　shi=0;</b></p><p><b>　　t=0; </b>

39、</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b>

40、</p><p><b>　　if(ge==6)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　ge=0;</b></p><p>　　t=1; </p><p><b>　　}</b>&l

41、t;/p><p>　　} </p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void timer0() interrupt 1 usin

42、g 1 //定時(shí)器0的操作計(jì)時(shí)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TH0=(65536-5000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-5000)%256;</p><p>　　time_Count++;</p><p><b>　　}

43、 </b></p><p><b>　　4 系統(tǒng)仿真與調(diào)試</b></p><p><b>　　4.1 電路仿真</b></p><p>　　PROTEUS嵌入式系統(tǒng)仿真軟件在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)注意到和單片機(jī)各種編譯程序的整合了，如它可以和Keil ,Wave6000等編譯模擬軟件結(jié)合使用。具體步驟如下：</p&

44、gt;<p>　?。?）首先運(yùn)行PROTEUS VSM 的ISIS，選擇Source→Define Code Generation Tool 菜單項(xiàng)。</p><p>　　在Tool下拉列表框中選擇代碼生成工具，在這一示例中，電路中的微處理器為8051系列單片機(jī)，因此選擇ASEM51, 單擊Browse按鈕，選取Wave6000的安裝路徑。單擊OK按鈕，結(jié)束代碼生成工具的定義。</p>

45、<p>　　選擇Source→Add/Remove Source File 菜單項(xiàng)，將出現(xiàn)Add/Remove Source Code Files對(duì)話框。</p><p>　　在Code Generation Tool 選項(xiàng)區(qū)，單擊下三角按鈕，選擇ASEM51工具。</p><p><b>　　單擊New按鈕。</b></p><p&g

46、t;　　電路圖繪制完成后, 再添加AT89C52 的應(yīng)用程序。將鼠標(biāo)移至AT89C51 上, 單擊鼠標(biāo)右鍵使之處于選中狀態(tài), 在該器件上單擊左鍵, 打開如圖11所示的對(duì)話框。在 Program File 欄添加用C語(yǔ)言編寫的程序文件 ,給AT89C52輸入晶振頻率，此處默認(rèn)為12MHZ， 單擊OK 按鈕完成程序添加工作, 下面就可以進(jìn)行系統(tǒng)仿真了。單擊主界面下方的按鈕開始系統(tǒng)仿真。PROTEUS VSM 所進(jìn)行的是一種交互式仿真, 在仿

47、真進(jìn)行中可以對(duì)各控制按鈕、開關(guān)等進(jìn)行操作, 系統(tǒng)對(duì)輸入的響應(yīng)會(huì)被真實(shí)的反映出來。在這個(gè)例子里, 開始仿真后，開關(guān)，按鈕通過鼠標(biāo)單擊來改變狀態(tài)，所改變狀態(tài)的狀態(tài)會(huì)在LED和數(shù)碼管顯示出來。由于篇幅所限, 以上僅舉一例簡(jiǎn)單介紹了PROTEUS VSM 的使用, 但其強(qiáng)大的系統(tǒng)仿真功能已經(jīng)得到體現(xiàn), 用在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的教學(xué)方面, 能起到良好的教學(xué)效果。</p><p>　　其仿真結(jié)果如圖下圖所示</p>

48、<p>　　圖4.1.1 南北通行，東西禁止</p><p>　　圖4.1.2 東西、南北都禁止通行</p><p>　　圖4.1.3 東西通行，南北禁止</p><p><b>　　4.2 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　接系統(tǒng)仿真圖接線，為了連線方便，實(shí)驗(yàn)時(shí)，部分線路采用了代號(hào)來代替連線。

49、</p><p>　　進(jìn)行運(yùn)行，通過觀察數(shù)碼管的顯示是否符合要求，如果不符合，則再調(diào)試。直至滿足要求。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過這一段時(shí)間的辛勤工作，終于完成了自己的課程。在本次的課程中我主要完成了以下的工作：</p><p>　?。?）完成了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。單片機(jī)主控制電路設(shè)

50、計(jì)。</p><p>　?。?）掌握了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程，熟悉了一些硬件電路以及軟件編程方法。</p><p>　?。?）理解了最單片機(jī)的各部分組成及特性。</p><p>　　（4）熟練使用了各種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具完成設(shè)計(jì)，充分掌握了這些工具的使用。</p><p>　?。?）學(xué)會(huì)了C語(yǔ)言進(jìn)行加載的過程.更進(jìn)一步加深了對(duì)PROTEUS軟件的

51、學(xué)習(xí)。</p><p>　　通過本次的課程設(shè)計(jì)，受益匪淺，充分意識(shí)到自己所學(xué)的東西還是非常有限的，不過通過設(shè)計(jì)，還是學(xué)到了一些書本上沒有學(xué)到的東西，為自己以后的學(xué)習(xí)奠定了一定的基礎(chǔ)。在撰寫本文的過程中，深切地體會(huì)到當(dāng)今科技技術(shù)飛速的發(fā)展，特別是單片機(jī)的發(fā)展使得許多技術(shù)難題迎刃而解，作者堅(jiān)信，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用將是前途無(wú)量。</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)涉及到的知識(shí)面

52、比較廣，再加上本人在相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)的缺乏，所以本設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)還是有待改善的，然而，模擬仿真證明了本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法是現(xiàn)實(shí)可行的。</p><p>　　由于作者水平有限，文中難免有不妥或錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)各位老師、同學(xué)批評(píng)指正。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張迎新，等.單片機(jī)初級(jí)教程[M].北京：

53、北京航空航天大學(xué)出版社，2000.</p><p>　　[2] 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.</p><p>　　[3] 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.</p><p>　　[4] Atmel Corporation. Microcontroller Data B

54、ook.2004.</p><p>　　[5] 李維偍，郭強(qiáng). 液晶顯示應(yīng)用技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2000.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本本課題的工作是在許老師的親切關(guān)懷和精心指導(dǎo)下完成的，在此對(duì)他的關(guān)心、指導(dǎo)和教誨表示衷心的感謝!</p><p>　　作者在此期間的工

55、作自始至終都是在許老師全面、具體的指導(dǎo)下進(jìn)行的，許老師在論文選題方面的遠(yuǎn)見卓識(shí)以及在完成課題和論文期間富有啟發(fā)性的建議是本文工作得以順利完成的根本保證。他高尚的品德、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)、一絲不茍的工作態(tài)度、孜孜不倦的工作精神和對(duì)科學(xué)真理的執(zhí)著追求使我終生受益，這將為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　感謝我的學(xué)友張靜、鄧海飛等人對(duì)我的關(guān)心和幫助。他們的關(guān)懷是我克服困難，勇往直前的巨大動(dòng)力。</p