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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 單片機(jī)原理及應(yīng)用 </b></p><p><b> 課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p> 題 目:交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) </p><p> 專 業(yè):電子信息工程 </p><p> 年 級(jí): </p
2、><p> 學(xué) 號(hào): </p><p> 學(xué)生姓名: </p><p> 聯(lián)系電話: </p><p> 指導(dǎo)老師: </p><p> 完成日期: 2013
3、年 5 月 17 日</p><p> 交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b> 摘 要</b></p><p> 利用STC89C51,晶振,數(shù)碼管,按鍵等元件,制作一個(gè)簡(jiǎn)易的程序控制的交通燈,實(shí)現(xiàn)對(duì)南北東西路口的倒計(jì)時(shí)控制,同時(shí)用ST188與比較器LM393構(gòu)成電路,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車流量的檢測(cè),本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了通過(guò)P2口設(shè)置
4、紅、綠燈點(diǎn)亮?xí)r間的功能。紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮,倒計(jì)時(shí)剩5秒時(shí)黃燈閃爍警示(交通燈信號(hào)通過(guò)P1口輸出,顯示時(shí)間通過(guò)P0口輸出至兩位數(shù)碼管)。經(jīng)測(cè)試,系統(tǒng)達(dá)到課程設(shè)計(jì)的基本要求的要求,具有計(jì)周期短、可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、擴(kuò)展功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。</p><p> 關(guān)鍵詞:STC89C51,LM393,ST188,定時(shí)器,中斷。</p><p> ABSTRACT
5、 </p><p> Using STC8951crystals,digital tube,elements such as buttons, make a simple program control of traffic lights, countdown of no
6、rth-south thing intersection control,at the same time with ST188and comparator LM393 circuit, can realize the traffic detection, this system real- ized through P2 port setting the function of red and green light burning
7、 time; Lit cycle traffic lights, countdown with 5 seconds left yellow lights flashing warning (The traffic light signal through P1 port output, display ti</p><p> Key Words: STC8951, ST188,LM393,reset
8、circuit, timer, interrupt. </p><p><b> 摘 要I</b></p><p> ABSTRACTII</p><p> 1設(shè)計(jì)要求及方案選擇1</p><p><b> 1.1設(shè)計(jì)要求1</b></p><p><
9、b> 1.2方案選擇1</b></p><p> 2理論分析與設(shè)計(jì)2</p><p> 2.1交通燈控制系統(tǒng)的總電路的分析及設(shè)計(jì)2</p><p> 2.2單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理設(shè)計(jì)4</p><p><b> 3電路設(shè)計(jì)6</b></p><p>
10、; 3.1總原理圖電路設(shè)計(jì)6</p><p> 3.2最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)9</p><p> 3.3按鍵電路設(shè)計(jì)9</p><p> 3.4車流量控制電路設(shè)計(jì)9</p><p> 3.5數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)11</p><p> 3.6紅綠燈顯示電路設(shè)計(jì)12</p><p>
11、 3.7軟件的設(shè)計(jì)13</p><p><b> 4系統(tǒng)測(cè)試14</b></p><p> 4.1調(diào)試所用的基本儀器清單14</p><p> 4.2仿真調(diào)試14</p><p> 4.3硬件電路調(diào)試15</p><p> 4.4測(cè)試結(jié)果分析15</p>&l
12、t;p><b> 5總結(jié)16</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)17</b></p><p><b> 附錄18</b></p><p> 1 設(shè)計(jì)要求及方案選擇</p><p><b> 1.1設(shè)計(jì)要求</b></p&
13、gt;<p><b> 基本要求:</b></p><p> (1)完成交通燈的基本功能。</p><p> ?。?)實(shí)現(xiàn)對(duì)車流的檢測(cè)。</p><p> ?。?)所用到的電路板必須有作者的名字和學(xué)號(hào)。</p><p> ?。?)設(shè)計(jì)在2013年5月30日前完成。</p><p>
14、;<b> 擴(kuò)展部分:</b></p><p> ?。?)交通燈的時(shí)間可以設(shè)定(及綠燈、紅燈時(shí)間的長(zhǎng)短)。</p><p> ?。?)具有應(yīng)急情況。</p><p> ?。?)對(duì)車流量進(jìn)行清零。</p><p><b> 1.2方案選擇</b></p><p> 方案一
15、:PLC控制交通燈</p><p> PLC主要應(yīng)用于強(qiáng)電方面的工業(yè)控制,或者整條流水線的控制。雖然比較穩(wěn)定,但是功耗要大,成本也比較高。</p><p> 方案二:?jiǎn)纹瑱C(jī)控制交通燈</p><p> 單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、經(jīng)濟(jì)、易于連接等優(yōu)點(diǎn),特別是其內(nèi)部定時(shí)器計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)資源豐富可對(duì)交通燈進(jìn)行精確的控制,有應(yīng)用價(jià)值,可擴(kuò)展功能多,靈活性比較強(qiáng),
16、線路也非常簡(jiǎn)單,成本也是比較低的。</p><p> 由于此次課程設(shè)計(jì)是單片機(jī)設(shè)計(jì),還有結(jié)合從各方面優(yōu)缺點(diǎn)來(lái)看,以及簡(jiǎn)便方面,成本方面,和結(jié)構(gòu)、控制方面來(lái)看。為了同時(shí)滿足課程設(shè)計(jì)要求,綜上所述,選擇了方案二,做為本設(shè)計(jì)的方案選擇。</p><p> 2 理論分析與設(shè)計(jì)</p><p> 2.1交通燈控制系統(tǒng)的總電路的分析及設(shè)計(jì)</p><
17、p> 交通燈系統(tǒng)由5個(gè)部分構(gòu)成,分別是最小系統(tǒng)電路,按鍵電路,流量控制電路,數(shù)碼管顯示電路,紅綠燈顯示電路。這幾個(gè)部分電路結(jié)合起來(lái)就是一個(gè)完整的交通燈系統(tǒng)電路。</p><p> 設(shè)在十字路口,分為東西向和南北向,在任一時(shí)刻只有一個(gè)方向通行,另一方向禁行,持續(xù)一定時(shí)間,經(jīng)過(guò)短暫的過(guò)渡時(shí)間,將通行禁行方向?qū)Q。其具體狀態(tài)如下圖2-1所示。說(shuō)明:黑色表示亮,白色表示滅。交通狀態(tài)從狀態(tài)1開(kāi)始變換,直至狀態(tài)6然
18、后循環(huán)至狀態(tài)1,周而復(fù)始,即如表2-1所示:</p><p> 圖2-1 交通狀態(tài)圖</p><p> 通過(guò)具體的路口交通燈狀態(tài)的演示分析我們可以把這四個(gè)狀態(tài)歸納如下:</p><p> 東西方向紅燈滅,同時(shí)綠燈亮,南北方向黃燈滅,同時(shí)紅燈亮,倒計(jì)時(shí)20秒。此狀態(tài)下,東西向禁止通行,南北向允許通行。</p><p> 東西方向綠燈滅,
19、同時(shí)黃燈亮,南北方向紅燈亮,倒計(jì)時(shí)5秒。此狀態(tài)下,除了已經(jīng)正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換。</p><p> 南北方向紅燈滅,同時(shí)綠燈亮,東西方向黃燈滅,同時(shí)紅燈亮,倒計(jì)時(shí)20秒。此狀態(tài)下,東西向允許通行,南北向禁止通行。</p><p> 南北方向綠燈滅,同時(shí)黃燈亮,東西方向紅燈亮,倒計(jì)時(shí)5秒。此狀態(tài)下,除了已經(jīng)正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換。</p>
20、<p> 下面我們可以用圖表表示燈狀態(tài)和行止?fàn)顟B(tài)的關(guān)系如下表2-1所示:</p><p> 表2-1交通狀態(tài)及紅綠燈狀態(tài)表</p><p> 東西南北四個(gè)路口均有紅綠黃3燈和數(shù)碼顯示管2個(gè),在任一個(gè)路口,遇紅燈禁止通行,轉(zhuǎn)綠燈允許通行,之后黃燈亮警告行止?fàn)顟B(tài)將變換。狀態(tài)及紅綠燈狀態(tài)如表1所示。說(shuō)明:0表示滅,1表示亮。</p><p> 本設(shè)計(jì)
21、能模擬基本的交通控制系統(tǒng),用紅綠黃燈表示禁行,通行和等待的信號(hào)發(fā)生,還能進(jìn)行倒計(jì)時(shí)顯示,通行時(shí)間調(diào)整和緊急處理,對(duì)車流量進(jìn)行監(jiān)控,并顯示出來(lái),以及清除流量數(shù)據(jù)等功能。</p><p><b> (1)倒計(jì)時(shí)顯示</b></p><p> 倒計(jì)時(shí)顯示可以提醒駕駛員在信號(hào)燈燈色發(fā)生改變的時(shí)間、在“停止”和“通過(guò)”兩者間作出合適的選擇。駕駛員和行人普遍都愿意選擇有倒計(jì)時(shí)
22、顯示的信號(hào)控制方式,并且認(rèn)為有倒計(jì)時(shí)顯示的路口更安全。倒計(jì)時(shí)顯示是用來(lái)減少駕駛員在信號(hào)燈色改變</p><p> 的關(guān)鍵時(shí)刻做出復(fù)雜判斷的1種方法,它可以提醒駕駛員燈色發(fā)生改變的時(shí)間,幫助駕駛員在“停止”和“通過(guò)”兩者間作出合適的選擇 。</p><p><b> (2)時(shí)間的設(shè)置</b></p><p> 本設(shè)計(jì)中可通過(guò)按鍵對(duì)時(shí)間進(jìn)行手
23、動(dòng)設(shè)置,增加了人為的可控性,避免自動(dòng)故障和意外發(fā)生,并再緊急狀態(tài)下,可設(shè)置所有燈變?yōu)榧t燈,同時(shí)數(shù)碼管暫停。</p><p><b> ?。?)緊急處理</b></p><p> 交通路口出現(xiàn)緊急狀況在所難免,如特大事件發(fā)生,救護(hù)車等急行車通過(guò)等,我們必須盡量允許其暢通無(wú)阻,畢竟在這種情況下是分秒必爭(zhēng)的,時(shí)時(shí)刻刻關(guān)系著公共財(cái)產(chǎn)安全,個(gè)人生死攸關(guān)等。由此在交通控制中增設(shè)
24、禁停按鍵,就可達(dá)到想此目的。</p><p><b> ?。?)流量監(jiān)控</b></p><p> 在交通燈路口處設(shè)置了一個(gè)流量監(jiān)控儀器,紅外線監(jiān)控,如果有車輛通過(guò)的時(shí)候,紅外線就會(huì)檢測(cè)到,對(duì)檢測(cè)車輛進(jìn)行計(jì)數(shù)。</p><p> 2.2單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理設(shè)計(jì)</p><p> 單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈控制系
25、統(tǒng),可用單片機(jī)直接控制信號(hào)燈的狀態(tài)變化,基本上可以指揮交通的具體通行,當(dāng)然,接入數(shù)碼管就可以顯示倒計(jì)時(shí)以提醒行使者,更具人性化。本系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上,加入了緊急情況處理與時(shí)間調(diào)整功能。單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理設(shè)計(jì),系統(tǒng)的總體框圖如下圖2-2所示:</p><p> 圖2-2系統(tǒng)的總體框圖</p><p> 據(jù)此,本設(shè)計(jì)系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心,連接成最小系統(tǒng),由按鍵設(shè)置模塊產(chǎn)生輸入
26、,信號(hào)燈狀態(tài)模塊,數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)模塊模塊接受輸出。系統(tǒng)的總體框圖如上圖2-2所示。</p><p> 單片機(jī)上電后,系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài),執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制,同時(shí)將時(shí)間數(shù)據(jù)倒計(jì)時(shí)輸入到數(shù)碼管上實(shí)時(shí)顯示。在此過(guò)程中隨時(shí)調(diào)用急停按鍵和時(shí)間調(diào)節(jié)中斷。當(dāng)復(fù)位鍵按下的時(shí)候交通燈控制系統(tǒng)重新開(kāi)始。</p><p> 車流量監(jiān)控,本設(shè)計(jì)的車流量監(jiān)控是通過(guò)用紅外線進(jìn)行檢測(cè),如果有人行通過(guò)的時(shí)候紅外線
27、將會(huì)檢測(cè)到高低電平,進(jìn)而可以控制單片機(jī)的I/O口電平的變化,從而達(dá)到檢測(cè),計(jì)數(shù)的效果。計(jì)數(shù)之后通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。</p><p><b> 3 電路設(shè)計(jì)</b></p><p> 3.1總原理圖電路設(shè)計(jì)</p><p> STC89C51芯片介紹如下:</p><p> 主控芯片采用STC89C51單片機(jī)(其管
28、腳圖如圖3-1所示)。單片機(jī),亦稱單片微型計(jì)算機(jī)。它是把中央處理器(CPU)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、程序存儲(chǔ)器(ROM)、輸入/輸出端口(I/0)等主要計(jì)算機(jī)功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生加快了人類改造世界的步伐,但是它畢竟體積大。于是,微型計(jì)算機(jī)(即單片機(jī))在這種情況下誕生了。縱觀生活的各個(gè)領(lǐng)域,從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置,到飛機(jī)上各種儀表的控制,從計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸,到工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理,
29、以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC卡、電子 寵物等,這些都離不開(kāi)單片機(jī)。</p><p> 圖3-1 STC89C51引腳圖</p><p> 單片機(jī)以體積小、功能全、性價(jià)比等諸多優(yōu)點(diǎn)而獨(dú)具特色,在工業(yè)控制、尖端武器、通信設(shè)備、家用電器等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中獨(dú)占鰲頭。如果說(shuō)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)課,那么單片機(jī)以其系統(tǒng)硬件構(gòu)架完整、價(jià)格低廉、學(xué)生能動(dòng)手等特點(diǎn),成為工科學(xué)生硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
30、課。</p><p> MCS-51單片機(jī)是指由美國(guó)INTEL公司(大名鼎鼎的INTEL)生產(chǎn)的一系列單片機(jī)的總稱,這一系列單片機(jī)包括了好些品種,如8031,8051,8751,8032,8052,8752等,其中8051是最早最典型的產(chǎn)品,該系列其它單片機(jī)都是在8051的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來(lái)的,所以人們習(xí)慣于用8051來(lái)稱呼MCS-51系列單片機(jī)。</p><p> 80
31、51單片機(jī)包含中央處理器(CPU)、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線,現(xiàn)在我們分別加以說(shuō)明:</p><p> ?。?)中央處理器(CPU)</p><p> 中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件,是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器,能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼,CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)
32、單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作,完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。</p><p> ?。?)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)</p><p> 8051內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專用寄存器單元,它們是統(tǒng)一編址的,專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù),用戶只能訪問(wèn),而不能用于存放用戶數(shù)據(jù),所以,用戶能使用的RAM只有128個(gè),可存放讀寫的數(shù)據(jù),運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。</p&g
33、t;<p> ?。?)程序存儲(chǔ)器(內(nèi)部ROM)</p><p> 程序存儲(chǔ)器用于存放程序和固定不變的常數(shù)等。通常采用只讀存儲(chǔ)器,且其又多種類型,在89系列單片機(jī)中全部采用閃存。STC89C51內(nèi)部配置了4KB閃存。定時(shí)/計(jì)數(shù)器用于實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)功能。STC89C5共有2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。</p><p> (4)并行輸入輸出(I/O)口</p><
34、p> 8051共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3),用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。每個(gè)口都由1個(gè)鎖存器和一個(gè)驅(qū)動(dòng)器組成。它們主要用于實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備中數(shù)據(jù)的并行輸入與輸出,有些I/O口還有其他功能。</p><p><b> (5)全雙工串行口</b></p><p> 8951內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口,用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送,該串行口既可以用作
35、異步通信收發(fā)器,也可以當(dāng)同步移位器使用。</p><p><b> (6)時(shí)鐘電路</b></p><p> 時(shí)鐘電路的作用是產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘脈沖序列。</p><p><b> (7)中斷系統(tǒng)</b></p><p> 中斷系統(tǒng)的作用主要是對(duì)外部或內(nèi)部的終端請(qǐng)求進(jìn)行管理與處理。S
36、TC89C5共有5個(gè)中斷源,其中又2個(gè)外部中斷源和3個(gè)內(nèi)部中斷源。</p><p><b> (9)定時(shí)/計(jì)數(shù)器</b></p><p> 8051有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器,以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。</p><p> 此設(shè)計(jì)的總原理圖如下圖3-2所示:</p><p> 3-2交通燈總原
37、理圖</p><p> 3.2最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)</p><p> 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì),由晶振電路和復(fù)位電路構(gòu)成,晶振電路,采用12M的晶振和2個(gè)30p的電容組成,復(fù)位電路由,1k電阻,4.7k電阻和22u電容和一個(gè)按鍵構(gòu)成。電路圖如下圖3-3所示:</p><p> 圖3-3復(fù)位電路與晶振部分電路圖</p><p><b>
38、 3.3按鍵電路設(shè)計(jì)</b></p><p> 本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了多個(gè)按鍵,其中包括有,流量監(jiān)控按鍵,調(diào)節(jié)紅綠燈時(shí)間加減按鍵,應(yīng)急按鍵和調(diào)節(jié)設(shè)置按鍵,車流量清零按鍵,流量顯示關(guān)閉并鎖存按鍵。這幾個(gè)部分組成,其按鍵對(duì)應(yīng)到I/O如下圖3-4所示:</p><p> 圖3-4按鍵電路及I/O分配部分電路圖</p><p> 3.4車流量控制電路設(shè)計(jì)</
39、p><p> 要實(shí)現(xiàn)對(duì)車流量監(jiān)控,需要在外部電路中加多一個(gè)能過(guò)通過(guò)改變對(duì)單片機(jī)I/O的高低電平控制的電路模塊。此模塊主要是由ST188紅外線發(fā)送接收和一個(gè)比較器LM393以及一個(gè)非門74LS04組成。</p><p> ST188的引腳圖實(shí)物如下圖3-5所示,其中A-K為紅外發(fā)射管,C_E為紅外接收管。</p><p> 圖3-5 ST188的引腳圖實(shí)物</
40、p><p> ST188的工作原理是:當(dāng)沒(méi)有物體反射紅外線時(shí),ce之間截止,無(wú)電流流過(guò),輸出電壓為電源電壓,高電平。當(dāng)有物體反射紅外線時(shí),be飽和導(dǎo)通ce也就導(dǎo)通了,輸出端就相當(dāng)于接地。輸出電壓為低電平。</p><p> LM393是由兩個(gè)獨(dú)立的,高精度電壓比較器組成的集成電路,失調(diào)電壓低,最大為2mv。她專為獲取寬電壓范圍、單電源供電而設(shè)計(jì),也可以雙電源供電,而且不論電壓大小,電源的電
41、流都很低,他有一個(gè)特性:即使是單電源供電,比較器的共模輸入電壓范圍接近地電平。LM393主要特點(diǎn)如下:</p><p> ?。?)工作電源電壓范圍寬,單電源、雙電源均可工作,單電源。</p><p> ?。?)消耗電流小,Icc=0.8mA。</p><p> ?。?)輸入失調(diào)電壓小,VIO=±2mV。</p><p> (4)共
42、模輸入電壓范圍寬,Vic=0~Vcc-1.5V。</p><p> (5)輸出與TTL,DTL,MOS,CMOS 等兼容。</p><p> ?。?)輸出可以用開(kāi)路集電極連接“或”門。</p><p> 所以結(jié)合ST188與LM393一起來(lái)應(yīng)用的流量監(jiān)控總原理圖如下3-6所示</p><p> 圖3-6流量監(jiān)控模塊原理圖</p&g
43、t;<p> 其中D1是一個(gè)發(fā)光二極管,當(dāng)有電平變化的時(shí)候D1會(huì)亮滅,當(dāng)沒(méi)有電平變化的時(shí)候D1會(huì)一直亮著,電阻R3是限流作用保護(hù)發(fā)光二極管,R1的電阻取值100,R2電阻取值為10k,R4為一個(gè)可調(diào)電阻,可調(diào)電阻輸出的電壓為基準(zhǔn)電壓,通過(guò)控制此電壓可以調(diào)節(jié)ST188紅外線的靈敏度,從而可以達(dá)到輸出高低電平控制,進(jìn)而可以達(dá)到檢測(cè)是否有車流量通此處路段。</p><p> 3.5數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)&
44、lt;/p><p> 數(shù)碼管顯示電路,通過(guò)P0口和P2口的控制輸出,其中P0口要加多上拉電阻才能使用,由于其內(nèi)部無(wú)上拉電阻,作為I/O用時(shí)候要加上拉電阻。P0口作為顯示倒計(jì)時(shí)的輸出端口控制2個(gè)2位的數(shù)碼管,其中還需要用到P3.7,P3.6,P3.5,P3.4來(lái)進(jìn)行控制位選。J2是東西顯示數(shù)碼管,J5是南北顯示數(shù)碼管,REDCC是流量顯示數(shù)碼管,P2口接流量顯示數(shù)據(jù)。電路接線圖如下3-7所示:</p>
45、<p> 圖3-7 數(shù)碼管顯示部分電路</p><p> 3.6紅綠燈顯示電路設(shè)計(jì)</p><p> 紅綠燈電路設(shè)計(jì)主要是由12盞燈進(jìn)行控制,東西6轉(zhuǎn)盞燈,南北6盞燈,分別由單片機(jī)的6個(gè)I/O進(jìn)行控制。電路圖如3-8所示:</p><p> 圖3-8紅綠燈部分電路圖</p><p><b> 3.7軟件的設(shè)計(jì)&l
46、t;/b></p><p> 全部控制程序?qū)嶋H上分為若干模塊:按鍵設(shè)置處理程序,狀態(tài)燈控制程序,LED顯示程序緊停程序,中斷服務(wù)子程序,紅綠燈時(shí)間調(diào)整程序等。</p><p> 整個(gè)軟件程序方面主要分兩大部分:主程序部分和中斷處理程序。流程圖如圖3-9所示。</p><p><b> 圖3-9程序流程圖</b></p>
47、<p> 該智能交通燈控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用的是順序執(zhí)行并反復(fù)循環(huán)的方法。智能交通燈控制系統(tǒng)在正常工作的情況下,每20s(時(shí)間可以自行設(shè)定)循環(huán)變化一次。每個(gè)循環(huán)周期在還剩5s時(shí),正在通行路口的黃燈同時(shí)點(diǎn)亮并開(kāi)始閃爍,以提醒路人上的行人及車輛,交通燈即將發(fā)生變化。在此期間若中斷按鍵按下則轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)子程序進(jìn)行相關(guān)操作。</p><p><b> 4 系統(tǒng)測(cè)試</b></
48、p><p> 4.1調(diào)試所用的基本儀器清單</p><p> 萬(wàn)用表,5v電源,杜邦線,電烙鐵,數(shù)據(jù)下載串口,仿真軟件,keli軟件。</p><p><b> 4.2仿真調(diào)試</b></p><p> 經(jīng)過(guò)仿真測(cè)試,此系統(tǒng)的交通燈能夠進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn),仿真電路圖如下4-1所示:</p><p>
49、 圖4-1仿真軟件系統(tǒng)圖</p><p> 通過(guò)仿真軟件測(cè)試,最后加載程序進(jìn)去,各項(xiàng)指標(biāo)均到達(dá)了預(yù)期的效果,各項(xiàng)功能都是可以實(shí)現(xiàn)的,可以對(duì)流量進(jìn)行監(jiān)控,在此次仿真用按鍵代替流量。</p><p><b> 4.3硬件電路調(diào)試</b></p><p> 通過(guò)仿真軟件調(diào)試成功之后,我開(kāi)始做硬件電路出來(lái)調(diào)試,硬件電路,剛剛開(kāi)始做出來(lái)的時(shí)候,我
50、用萬(wàn)用表對(duì)電路進(jìn)行檢測(cè),是否有段路現(xiàn)象,檢測(cè)完畢后,我開(kāi)始用杜邦線對(duì)電路進(jìn)行連接,通過(guò)下載數(shù)據(jù)串口把程序下載在單片機(jī)中。測(cè)試過(guò)程中,與仿真軟件里面有些差別,就是數(shù)據(jù)的變得太快了,最終我分析程序,終于解決了問(wèn)題,程序重新下載進(jìn)去后,交通燈系統(tǒng)能過(guò)正常運(yùn)行。</p><p><b> 4.4測(cè)試結(jié)果分析</b></p><p> 測(cè)試過(guò)程是個(gè)艱難的過(guò)程,硬件電路布是什
51、么問(wèn)題,問(wèn)題是程序的編寫部分,一開(kāi)始問(wèn)題是很多的。剛剛開(kāi)始的時(shí)候,下載程序到單片機(jī)中的時(shí)候,交通燈是無(wú)法正常運(yùn)行的,倒計(jì)時(shí)和紅綠燈的不能協(xié)調(diào)工作的,要么是時(shí)間不對(duì)應(yīng),要么就是紅綠燈出錯(cuò)。這次測(cè)試過(guò)程中我遇到比較麻煩的問(wèn)題就是流量監(jiān)控部分地方。我在編寫程序的時(shí)候是通過(guò)外部中斷1來(lái)控制的,在這里我先是用按鍵代替,有低電平是,流量監(jiān)控?cái)?shù)碼管計(jì)數(shù)器加1,該過(guò)程中必須要與定時(shí)器同步,如果不同步的話,當(dāng)流量計(jì)算時(shí)候,倒計(jì)時(shí)的時(shí)間將會(huì)出現(xiàn)閃動(dòng)。如何能
52、過(guò)達(dá)到同步效果,我是通過(guò)在定時(shí)器中加多一個(gè)變量aa,aa的取值也是關(guān)鍵的,aa太小將會(huì)出現(xiàn)對(duì)按鍵抖動(dòng),流量監(jiān)控將不會(huì)準(zhǔn)確,比如說(shuō),當(dāng)只有一個(gè)人通過(guò)時(shí)候,卻把數(shù)計(jì)成2個(gè),這就是aa這個(gè)變量參數(shù)作用。下面對(duì)aa,當(dāng)有一次電平變化時(shí)候?qū)?yīng)計(jì)數(shù)值與aa的關(guān)系,(aa數(shù)值1表示延遲50ms)這個(gè)調(diào)試的分析數(shù)據(jù)如下表4-1所示:</p><p> 表4-1參數(shù)變量與流量計(jì)數(shù)值的關(guān)系</p><p>
53、 所以最終調(diào)試選取aa的值為15的時(shí)候是比較合適的,此時(shí)計(jì)數(shù)是比較準(zhǔn)確的。</p><p> 調(diào)試過(guò)程中要實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí),剛剛開(kāi)始的時(shí)候我把程序?qū)戇M(jìn)去的時(shí)候并不是倒計(jì)時(shí)而是亂的時(shí)間出現(xiàn),后來(lái)我認(rèn)真查看了數(shù)碼顯示表,應(yīng)該把原來(lái)的0到9的數(shù)碼表順序做相應(yīng)的調(diào)整才能夠達(dá)到倒計(jì)時(shí),或者我把程序做相應(yīng)修改就可以正常工作了。</p><p> 在增加附件功能的時(shí)候,要達(dá)到設(shè)置暫停的效果,就必須在進(jìn)入
54、中斷后馬上關(guān)總中斷,才能過(guò)把定時(shí)器關(guān)掉去實(shí)行中斷中的程序。</p><p><b> 5總結(jié)</b></p><p> 此次課程設(shè)計(jì)我一共花了差不多兩周的時(shí)間,其中差不多有一周時(shí)間里面我是在重新學(xué)習(xí)關(guān)于單片機(jī)的知識(shí)的。此次課程設(shè)計(jì)難的地方就是對(duì)程序的編寫難,很多地方都不怎么懂,所以我是看了蠻多的視頻之后才開(kāi)始編寫程序的。在編寫的過(guò)程中運(yùn)用到了蠻多老師以前講的知識(shí),
55、中斷,定時(shí)器,延遲程序,函數(shù)聲明,位聲明等,很的新東西。同時(shí)經(jīng)過(guò)兩周的學(xué)習(xí)我也學(xué)會(huì)了不少東西。</p><p> 在焊接過(guò)程中,我學(xué)會(huì)應(yīng)先合理的布局,并認(rèn)真檢查每個(gè)元器件,確保無(wú)誤后再焊接。還有,不能急于求成,要焊接一個(gè)模塊,檢查一個(gè)模塊,免得整個(gè)版子焊完后再在一大堆線中檢查,這樣不僅效率低且耗時(shí)。自然,我也學(xué)會(huì)如何去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與解決問(wèn)題的一些方法。在做流量監(jiān)控模塊的時(shí)候我做了好幾塊板都不成功剛剛開(kāi)始,后來(lái)我慢慢
56、查找相關(guān)資料,發(fā)現(xiàn)單獨(dú)的st188是無(wú)法輸出可以驅(qū)動(dòng)單片機(jī)的I/O電平變化的,需要加多一個(gè)比較器才可以,終于我經(jīng)過(guò)改進(jìn)電路圖,最后終于實(shí)現(xiàn)了功能,到達(dá)了老師的要求。</p><p> 至于軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試,我覺(jué)得它主要考驗(yàn)?zāi)愕乃季S邏輯能力及你對(duì)指令的熟悉程度??梢哉f(shuō)再整個(gè)軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中,我不僅學(xué)會(huì)了延時(shí)的兩種方法,即軟件延時(shí)和硬件延時(shí),還掌握數(shù)碼管的兩種顯示方式(即動(dòng)態(tài)顯示與靜態(tài)顯示)及其如何選擇。當(dāng)然,通過(guò)幾次
57、反復(fù)調(diào)試過(guò)程,使得我對(duì)C程序指令有了更深刻的理解。此次課程設(shè)計(jì)過(guò)程我還掌握了一下幾點(diǎn):</p><p> ?。?)掌握了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程,熟悉了各種硬件電路以及軟件編程方法。</p><p> (2)理解了最單片機(jī)的各部分組成及特性。</p><p> ?。?)學(xué)會(huì)了利用Keil對(duì)c語(yǔ)言進(jìn)行編譯過(guò)程.更進(jìn)一步加深了對(duì)PROTEUS仿真軟件的學(xué)習(xí)。</p&g
58、t;<p> 這次課程設(shè)計(jì),我經(jīng)過(guò)自己的努力和通過(guò)老師指導(dǎo)和同學(xué)的指點(diǎn),最后終于把它完成了,我同時(shí)也學(xué)會(huì)了更多,比如中斷,數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示,計(jì)數(shù)器等。在不懂的地方我們要虛心向別人請(qǐng)教,只有這樣我們才能夠?qū)W會(huì)更多,豐富我自己的知識(shí)。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1] 余發(fā)山,王福忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù) [M].徐州
59、:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2008. </p><p> [2] 蔡振江.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007.</p><p> [3] 吳黎明.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2003.</p><p> [4] 劉樂(lè)善.微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用[M].北京: 華中科技大學(xué)出版社,2004.</p><p&g
60、t; [5] 李伯成.基于MCS-51單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.</p><p> [6] 吳黎明, 王桂棠, 洪添勝.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)[ M ] .北京: 科學(xué)出版社,2005.</p><p><b> 附錄</b></p><p><b> 交通燈系統(tǒng)總原理圖</b>
61、</p><p> 源程序 </p><p> #include<reg52.h></p><p> #defineuchar unsigned char</p><p> #defineuint unsigned int</p><p> /*****定義控制位
62、**********************/</p><p> /*****定義數(shù)碼管端口********/</p><p> sbit EW_LED2=P3^7;//EW_LED2控制位 個(gè)位</p><p> sbit EW_LED1=P3^6;//EW_LED1控制位 十位</p><p> sbit
63、 SN_LED2=P3^5;//SN_LED2控制位 個(gè)位</p><p> sbit SN_LED1=P3^4;//SN_LED1控制位 十位</p><p> sbit SN_Yellow=P1^6;//南北黃燈</p><p> sbit EW_Yellow=P1^2;//東西黃燈</p><p&g
64、t; sbit EW_Red=P1^3;//東西紅燈</p><p> sbit SN_Red=P1^7;//南北紅燈</p><p> sbit SN_GREEN=P1^5;/南北綠燈</p><p> sbit EW_GREEN=P1^1; //東西綠燈</p><p> /**************功能鍵
65、*************/</p><p> sbit butt_guanbijishi=P1^4;//無(wú)人時(shí)候監(jiān)控關(guān)閉顯示并鎖存有人時(shí)候自動(dòng)啟動(dòng)</p><p> sbit butt_add=P3^0;//加時(shí)間按鈕</p><p> sbit butt_clern=P1^0;//監(jiān)控流量清零加時(shí)間按鈕</p><
66、p> sbit butt_reduce=P3^1;//減時(shí)間按鈕 </p><p> sbit butt_stop=P3^2;//緊急停止按鈕</p><p> /*************黃燈閃爍***********/</p><p> bit Flag_SN_Yellow; //南北黃燈標(biāo)志位</p><p
67、> bit Flag_EW_Yellow;//東西黃燈標(biāo)志位</p><p> char Time_EW;//東西方向倒計(jì)時(shí)</p><p> char Time_SN;//南北方向倒計(jì)時(shí)</p><p> uchar EW=20,SN=15;</p><p> uchar EWL=4,SNL=4; //程序初始化
68、賦值,正常模式 ,進(jìn)入中斷,改變時(shí)間,加或減此數(shù)據(jù)不在有效</p><p> uchar EW1=20;</p><p> uchar SN1=15;</p><p> uchar EWL1=4;</p><p> uchar SNL1=4;//用于存放修改值的變量 ,進(jìn)入中斷,改變時(shí)間,加或減此數(shù)據(jù)不在有效</p>
69、<p> uchar code table[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //共陰極</p><p> //0x3f ,0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d,0x07, 0x7f,0x6f //共陽(yáng)極</p><p> uchar code DS
70、Y_CODE[]={0x6f,0x7f,0x07,0x7d,0x6d,0x66,0x4f,0x5b,0x06,0x3f};//流量顯示數(shù)</p><p> uchar tount=99;aa;//變量,aa用來(lái)對(duì)流量監(jiān)控的去抖動(dòng)</p><p> void init() //初始化</p><p><b> {</b><
71、/p><p> IT1=1;//INT0脈沖觸發(fā)</p><p> TMOD=0x01;//定時(shí)器工作于方式1</p><p> TH0=(65536-50000)/256;//定時(shí)器賦初值 每次50ms</p><p> TL0=(65536-50000)%256;</p><p> EA=1; //CPU
72、開(kāi)中斷總允許</p><p> ET0=1;//開(kāi)定時(shí)中斷</p><p> EX1=1;//開(kāi)外部INT1中斷</p><p> EX0=1; //開(kāi)外部INT0中斷</p><p> TR0=1;//啟動(dòng)定時(shí)</p><p> P2=0x0;//一開(kāi)始流量關(guān)閉,無(wú)人通行</p><p
73、><b> }</b></p><p> /**********************延時(shí)子程序************************/</p><p> voidDelay(uchar z)</p><p><b> {</b></p><p><b>
74、uint x,y;</b></p><p> for(x=z;x>0;x--)</p><p> for(y=110;y>0;y--);</p><p><b> }</b></p><p> /*****************顯示子函數(shù)*************************
75、*///數(shù)碼管為共陰極,低電平有效</p><p> voidDisplay(void)</p><p><b> {</b></p><p> char h,l;//定義中間變量,東西方向</p><p> h=Time_EW/10;//十位數(shù)</p><p> l=
76、Time_EW%10; //個(gè)位9-0;</p><p> P0=table[l]; //輸送個(gè)位數(shù)</p><p> EW_LED2=0; //打開(kāi)位選個(gè)位</p><p> Delay(1); //延時(shí),</p><p> EW_LED2=1; //關(guān)閉</p><p> P0=table[h
77、]; //輸送十位數(shù)</p><p> EW_LED1=0; //打開(kāi)十位位選</p><p> Delay(1); //</p><p> EW_LED1=1; //關(guān)閉十位選</p><p> h=Time_SN/10; // 檢測(cè)十位數(shù)位多少2-0南北方向</p><p> l=Time_SN%
78、10;// 檢測(cè)個(gè)位數(shù)為多少9-0;</p><p> P0=table[l]; //輸送個(gè)位值</p><p> SN_LED2=0; //打開(kāi)位選個(gè)位</p><p> Delay(2); // 延時(shí)</p><p> SN_LED2=1;//關(guān)閉</p><p> P0=table
79、[h];//輸送十位2-0</p><p> SN_LED1=0; // 打開(kāi)十位位選</p><p> Delay(2);//延時(shí)</p><p> SN_LED1=1;//關(guān)閉十位位選</p><p><b> } </b></p><p> /********
80、**************外部1中斷服務(wù)程序************************/</p><p> void ex1() interrupt 2</p><p><b> {</b></p><p> EX1=0; //先關(guān)閉中斷,計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一下先,后面再開(kāi),去抖</p><p> P2
81、=DSY_CODE[tount%10]; //流量監(jiān)控 tount開(kāi)始=9</p><p> tount=tount-1; //由于定義的數(shù)是 【10】={9876543210}</p><p><b> aa=0;</b></p><p><b> }</b></p><p>
82、/**********************外部0中斷服務(wù)程序**優(yōu)先級(jí)**********************/</p><p> void ex0() interrupt 0</p><p><b> {</b></p><p><b> uchar i; </b></p><p>
83、; i=P1 ; //保存紅綠黃燈的狀態(tài)</p><p> P1=0x77;//東南西北全部亮紅燈;</p><p> EA=0;//關(guān)總中斷</p><p> Delay(1000);</p><p> while(1) //沒(méi)有檢測(cè)到按鍵一直掃描</p><p><b> {</b&
84、gt;</p><p> if(butt_add==0) //時(shí)間加 </p><p><b> { </b></p><p> Delay(500); </p><p> Time_EW++; //加1</p><p> Time_SN++; //加1</
85、p><p> if(Time_EW>=100) </p><p> { </p><p> Time_EW=99; Time_SN=94; </p><p><b> } </b></p><p> EW1=Time_EW,SN1=Time_SN, E
86、WL1=4,SNL1=4;//進(jìn)入中斷重新給初值 </p><p><b> } </b></p><p> if(butt_reduce==0) //進(jìn)入中斷減時(shí)間 </p><p><b> { </b></p><p> Delay(500);
87、//延遲按鈕時(shí)間 </p><p> Time_EW-- ; </p><p> Time_SN--; //按一次,調(diào)時(shí)間減1 </p><p> if(Time_EW<=10) //最低可以調(diào)到10秒東西 </p><p> { </p>&
88、lt;p> Time_EW=10; Time_SN=5; //南北最低5秒 </p><p><b> } </b></p><p> EW1=Time_EW,SN1=Time_SN,EWL1=4,SNL1=4;//進(jìn)入中斷重新給初值,實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)記憶功能</p><p><b> } </b
89、></p><p> if(butt_stop==0)//當(dāng)再次檢測(cè)到低電平時(shí)候離開(kāi)中斷服務(wù)程序</p><p><b> { </b></p><p> Delay(500);break; //延時(shí)去抖</p><p><b> }</b></p><p>
90、 Display();//顯示暫停時(shí)候的時(shí)間 </p><p><b> }</b></p><p> EA=1;//開(kāi)總中斷</p><p> P1=i;//中斷結(jié)束讀取還原紅綠燈的狀態(tài)-</p><p><b> }</b></p><p> /*
91、*********************T0中斷服務(wù)程序****方式1 ************優(yōu)先級(jí)2***/</p><p> void timer0(void)interrupt 1 </p><p><b> {</b></p><p> uchar count;</p><p> TH0=(65536
92、-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;</p><p> count++;aa++;</p><p> if(count==5)//閃動(dòng)0.25秒先亮</p><p><b> {</b></p><p> if(Flag_SN_Yellow==1) //測(cè)試南北黃燈標(biāo)
93、志位</p><p> {SN_Yellow=~SN_Yellow;}//SN_Yellow初始值位0</p><p> if(Flag_EW_Yellow==1) //測(cè)試東西黃燈標(biāo)志位</p><p> {EW_Yellow=~EW_Yellow;} //EW_Yellow初始值位0</p><p><b> }&
94、lt;/b></p><p> if(count==10)</p><p><b> {</b></p><p> Time_EW--; //東西亮0.5秒</p><p> Time_SN--; //南北亮0.5秒</p><p> if(Flag_SN
95、_Yellow==1)//測(cè)試南北黃燈標(biāo)志位</p><p> {SN_Yellow=~SN_Yellow;}</p><p> if(Flag_EW_Yellow==1)//測(cè)試東西黃燈標(biāo)志位</p><p> {EW_Yellow=~EW_Yellow;}///再滅</p><p> count=0;//閃動(dòng)0.
96、25秒</p><p> }</p><p> if(butt_clern==0)</p><p><b> { </b></p><p> tount=99; //重新裝值,起到清零的效果</p><p> P2=DSY_CODE[tount%10]; tount
97、=tount-1;</p><p><b> }</b></p><p> if(butt_guanbijishi==0)</p><p> { P2=0x00;}</p><p> if(aa==15)//重新開(kāi)中斷</p><p> {EX1=1;aa=0;</p>&
98、lt;p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> void zhuangtai()</p><p><b> {</b></p><p><b> while(1)</b></p><
99、;p> { </p><p> /*******S1狀態(tài)******** 東西紅燈20秒 ,南北綠燈15秒, **/</p><p> Flag_EW_Yellow=0; //EW關(guān)黃燈顯示信號(hào)</p><p> Time_EW=EW;Time_SN=SN;//第一次賦</p><p>
100、while(Time_SN>=0) //倒計(jì)時(shí)大于等于0秒時(shí)候</p><p><b> {</b></p><p> P1=0xd7; //南北通行,東西紅燈 11010111南北綠燈通行15東西紅燈15秒</p><p> Display();</p><p><b> }</b&
101、gt;</p><p> /*******S2狀態(tài)*****南北黃燈閃5秒*****/</p><p> Time_SN=SNL; //重裝5秒,進(jìn)行倒計(jì)時(shí) ,0-4</p><p> SN_GREEN=1; //關(guān)綠燈</p><p> SN_Red=1; //東西紅燈還亮5秒,一共亮了20秒</
102、p><p> while(Time_SN>=0) //此時(shí)是黃燈時(shí)間</p><p> {Flag_SN_Yellow=1;//南北開(kāi)黃燈信號(hào)位</p><p> EW_Red=0; //南北黃燈亮,等待停止信號(hào),東西紅燈</p><p> Display();</p><p><b>
103、; }</b></p><p> /***********賦值**********/</p><p> EW=EW1;SN=SN1;EWL=EWL1;SNL=SNL1;</p><p> /*******S3狀態(tài)*** 南北紅燈20秒 ,東西綠燈15秒*******/</p><p> Flag_SN_Yellow=0;
104、 //SN關(guān)黃燈顯示信號(hào)</p><p> Time_EW=SN;Time_SN=EW;</p><p> while(Time_EW>=0)</p><p> {P1=0x7d; //開(kāi)始對(duì)紅綠燈賦值,東西通行,南北紅燈</p><p> Display(); }</p><p> /******
105、*S4狀態(tài)*****東西黃燈閃5秒*****/</p><p> Time_EW=EWL;//重新裝5秒進(jìn)行倒計(jì)時(shí) 0-4</p><p> EW_Red=1; //關(guān)紅燈</p><p> EW_GREEN=1;///關(guān)綠燈 </p><p> while(Time_EW>=0)</p><p>&l
106、t;b> {</b></p><p> Flag_EW_Yellow=1; //EN開(kāi)黃燈信號(hào)位</p><p> SN_Red=0;//EW黃燈閃爍亮,等待停止信號(hào),SN紅燈</p><p> Display();</p><p><b> }</b></p><p&g
107、t; /***********賦值**********/</p><p> EW=EW1;SN=SN1;EWL=EWL1;SNL=SNL1;</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> /*********************主程序**
108、********************/</p><p> voidmain()</p><p><b> { </b></p><p><b> init();</b></p><p> zhuangtai();</p><p><b> }<
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