畢業(yè)設(shè)計(論文)-基于單片機at89c52控制的交通燈設(shè)計與仿真_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  畢業(yè)論文</b></p><p>  課題: 基于單片機AT89C52控制的交通燈設(shè)計與仿真 </p><p>  專 業(yè) </p><p>  學(xué)生姓名 </p><p>  班 級 &

2、lt;/p><p>  學(xué) 號 </p><p>  指導(dǎo)教師 </p><p>  完成日期 </p><p><b>  摘 要</b></p><p>  十字路口車輛穿梭,行人熙攘,車行車道,人行

3、人道,有條不紊。那么靠什么來實現(xiàn)這井然秩序呢?靠的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。本設(shè)計主要分為五大模塊輸入控制電路、時鐘控制電路、片內(nèi)外程序切換控制、顯示電路。以MSC-51系列單片機IntelAT89C52為中心器件來設(shè)計交通燈控制器,實現(xiàn)了AT89C52芯片的P1口設(shè)置紅、綠燈、黃燈燃亮?xí)r間的功能;為了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠采用了74LS14施密特觸發(fā)器芯片的消抖電路,避免了系統(tǒng)因輸入信號抖動產(chǎn)生誤操作;顯示時間直接通過

4、AT89C52的P3口輸出,由NPN驅(qū)動LED數(shù)碼管顯示紅燈燃亮?xí)r間。</p><p><b>  Abstract</b></p><p>  The intersections vehicle wears shuttle, pedestrian Xi Rang, garage driveway, person's sidewalk, orderly. So

5、 depend what to carry out this well arranged order? What to depend is a traffic sign light of automatic conductor system. The control method of the traffic sign light is a lot of. This design is mainly divided into five

6、greatest molds a piece the electric circuit, clock of the importation control a control outside procedure inside the electric circuit, slice to cut over a control and shows</p><p><b>  目 錄</b>&l

7、t;/p><p><b>  摘 要I</b></p><p>  AbstractI</p><p><b>  目 錄II</b></p><p><b>  第一章 緒論1</b></p><p>  1.1交通燈設(shè)計的意義1</p&

8、gt;<p>  1.2交通燈設(shè)計的思想1</p><p>  1.3交通燈設(shè)計滿足的基本功能2</p><p>  第二章 總體方案3</p><p>  2.1總體方案設(shè)計思想3</p><p>  2.2系統(tǒng)方案選擇與比較3</p><p>  2.3系統(tǒng)總體方案論證5</p>

9、;<p>  第三章 硬件設(shè)計6</p><p>  3.1 總體設(shè)計與描述6</p><p>  3.2 交通燈通行模式及行車方向指示6</p><p>  3.3 主干道單獨時間設(shè)置功能8</p><p>  3.4 倒計時計數(shù)功能及其實現(xiàn)8</p><p>  3.5 各功能模塊硬件設(shè)計及

10、實現(xiàn)9</p><p>  第四章 軟件設(shè)計12</p><p>  4.1 軟件總體流程圖12</p><p>  4.2 定時器初始化12</p><p>  4.3 動態(tài)顯示13</p><p>  4.4 設(shè)置狀態(tài)子程序14</p><p>  第五章 系統(tǒng)調(diào)試15<

11、/p><p>  5.1 系統(tǒng)操作說明15</p><p><b>  5.2 調(diào)試15</b></p><p>  5.3 調(diào)試心得19</p><p>  第六章 設(shè)計總結(jié)21</p><p><b>  致 謝22</b></p><p>

12、;<b>  參考資料23</b></p><p><b>  附錄24</b></p><p><b> ?、裨韴D24</b></p><p><b>  Ⅱ原程序25</b></p><p><b>  第一章 緒論 </b&

13、gt;</p><p>  1.1交通燈設(shè)計的意義</p><p>  交通的發(fā)達,標志著城市的發(fā)達,相對交通的管理則顯得越來越重要。交通燈是城市交通中的重要指揮系統(tǒng),它與人們?nèi)粘I蠲芮邢嚓P(guān).隨著人們生活水平的提高,對交通管制也提出了更高的要求,因此提供一個可靠、安全、便捷的多功能交通燈控制系統(tǒng)有著現(xiàn)實的必要性。</p><p>  對于復(fù)雜的城市交通系統(tǒng),為了確

14、保安全,保證正常的交通秩序,十字路口的信號控制必需按照一定的規(guī)律變化,以便于車輛行人能順利地通過十字路口。</p><p>  單片機自問世以來,性能不斷提高和完善,其資源又能滿足很多場合的應(yīng)用,加之單片機具有集成度高、功能強、速度快、體積小、功耗低、使用方便、性能可靠、價格低廉,其易于產(chǎn)品化、抗干擾能力強、可在各種惡劣環(huán)境下可靠的工作等特點。特別是它強大的面向控制能力,使它在工業(yè)控制領(lǐng)域,智能儀表、外設(shè)控制、家

15、用電器、機器人、軍事裝置等方面得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>  考慮到單片機具有物美價廉、功能強、使用方便靈活、可靠性高等特點,擬采用MCS - 51系列的單片機來實現(xiàn)十字路口交通信號燈的控制。 正常情況下,十字路口的紅綠燈應(yīng)交替變換,考慮緊急情況下,如有救護車或警車到來時,應(yīng)優(yōu)先讓其通過。</p><p>  另外,單片機課程設(shè)計是應(yīng)用電子專業(yè)學(xué)生的必修課程。通過交通燈模擬系統(tǒng)的設(shè)

16、計可以進一步認識單片機在控制系統(tǒng)中的重要性。在完成理論學(xué)習(xí)和必要的實驗后,掌握了單片機的基本原理和各種基本功能的應(yīng)用,但對單片機的硬件實際應(yīng)用設(shè)計和單片機完整的用戶程序設(shè)計還不清楚,實際動手能力不夠,因此對該課程進行一次課程設(shè)計是有必要的。</p><p>  交通燈模擬系統(tǒng)的課程設(shè)計既讓學(xué)生鞏固了課本學(xué)到的理論,還讓學(xué)生學(xué)習(xí)了單片機硬件電路設(shè)計和用戶程序設(shè)計的整個過程,同時學(xué)習(xí)了查閱資料、參考資料的方法。單片機

17、的課程設(shè)計主要是通過學(xué)生獨立設(shè)計方案并自己動手用計算機電路設(shè)計軟件,編寫和調(diào)試用戶程序,來加深對單片機的認識,充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力。</p><p>  1.2交通燈設(shè)計的思想</p><p>  該設(shè)計在熟練掌握單片機及其仿真系統(tǒng)的使用方法基礎(chǔ)上,綜合應(yīng)用單片機原理、單片機應(yīng)用技術(shù)等課程方面的知識,設(shè)計一個采用AT89C52單片機控制的交通燈控制電路。</p><p

18、>  根據(jù)設(shè)計功能及要求,我們可得系統(tǒng)的原理框圖如圖所示。</p><p>  根據(jù)系統(tǒng)的原理框圖,分別分析各部分電路的元器件的功能以及選擇合適的元件。具體設(shè)計思路如下:收集并整理資料,硬件設(shè)計,軟件設(shè)計,Proteus仿真,設(shè)計體會與總結(jié)。</p><p>  1.3交通燈設(shè)計滿足的基本功能</p><p>  1、南北方向(主干道)車道和東西方向(次干道)

19、車道兩條交叉道路上的車輛交替運行,主干道每次通行時間都設(shè)為20秒、支干道每次通行間為20秒,時間可設(shè)置修改。</p><p>  2、在綠燈轉(zhuǎn)為紅燈時,要求黃燈先亮3秒鐘,才能變換運行車道;</p><p>  3、黃燈亮?xí)r,要求每秒閃亮一次</p><p>  4、東西方向、南北方向車道除了有紅、黃、綠燈指示外,每一種燈亮的時間都用顯示器進行顯示(采用計時的方法)

20、。</p><p>  5、一道有車而另一道無車,交通燈控制系統(tǒng)能立即讓有車道放行。</p><p><b>  第二章 總體方案</b></p><p>  2.1總體方案設(shè)計思想</p><p>  根據(jù)傳統(tǒng)十字路口交通燈的設(shè)計,可將本系統(tǒng)分為四個模塊,第一個模塊是控制模塊,主要負責(zé)整個系統(tǒng)工作的控制和運算,從而使各

21、模塊正常工作;第二個模塊為顯示模塊,主要是對車輛和行人應(yīng)該遵守交通規(guī)則的指導(dǎo)性的直觀顯示,它主要包括倒計時顯示和紅、綠、黃燈兩大部分;第三個模塊是輸入模塊,它的主要作用是輔助控制模塊,相當(dāng)于輸入裝置,利用它可以對交通燈各路口通行時間的設(shè)置以及出現(xiàn)緊急情況時,進行不同工作方式的切換設(shè)置;第四個模塊是電源模塊,它是整個系統(tǒng)的“心臟”,負責(zé)給各模塊提供合適的電壓,讓各模塊能穩(wěn)定工作。其系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖2-1所示:</p><

22、;p>  2.2系統(tǒng)方案選擇與比較</p><p>  2.2.1控制模塊方案選擇</p><p>  方案一:由計數(shù)器74LS161級聯(lián)組成,配合譯碼器和秒脈沖信號發(fā)生器等器件組成交通燈系統(tǒng),整個系統(tǒng)簡單,控制簡單,調(diào)試容易等優(yōu)點。 </p><p>  方案二:采用ATC公司的單片機ATC89C52作為控制器。單片機運算能力強,軟件編程靈活,自由度大。它是

23、MCS-51系列單片機的派生產(chǎn)品,在指令系統(tǒng)、硬件結(jié)構(gòu)和片內(nèi)資源上與標準8052單片機完全兼容,使用時容易掌握;采用ATC89C52單片機穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛、通用性強,在系統(tǒng)/在應(yīng)用可編程。</p><p>  方案比較:采用方案一來實現(xiàn)十字路口交通燈控制系統(tǒng)非常方便,電路結(jié)構(gòu)簡單,控制單一,但整個系統(tǒng)性能不是很高,倒計時不是非常精確,如果要求系統(tǒng)能設(shè)置不同工作時間不容易,因而對于完成題目較困難,而方案二完全能實

24、現(xiàn)設(shè)計要求,容易掌握,利用編程,易控制,I/O接口很多,易于擴展外圍電路,價格便宜,故選擇方案二。</p><p>  2.2.2顯示模塊方案選擇</p><p>  該系統(tǒng)要求完成倒計時、狀態(tài)燈等功能?;谏鲜鲈?,考慮了三種方案。</p><p>  方案一:完全采用數(shù)碼管顯示。這種方案只顯示有限的符號和數(shù)碼字苻,無法勝任題目要求。</p><

25、;p>  方案二:完全采用點陣式LED 顯示。這種方案實現(xiàn)復(fù)雜,且須完成大量的軟件工作;但功能強大,可方便的顯示各種英文字符,漢字,圖形等。</p><p>  方案三:用七段LED數(shù)碼管完成倒計時顯示,用LED燈作為狀態(tài)燈指示功能。</p><p>  方案比較:方案一和方案二都不符合設(shè)計要求,實現(xiàn)較復(fù)雜,而方案三采用數(shù)碼管與LED燈相結(jié)合的方法因為設(shè)計既要求倒計時數(shù)字輸出,又要求

26、有狀態(tài)燈輸出等,為方便觀看并考慮到現(xiàn)實情況,用數(shù)碼管與LED燈分別顯示時間與提示信息。這種方案既滿足系統(tǒng)功能要求,又減少了系統(tǒng)實現(xiàn)的復(fù)雜度。權(quán)衡利弊,選擇方案三。</p><p>  2.2.3輸入模塊方案選擇</p><p>  方案一:采用8155擴展I/O 口及鍵盤,顯示等。該方案的優(yōu)點是:使用靈活可編程,并且有RAM,及計數(shù)器。若用該方案,可提供較多I/O 口,但操作起來稍顯復(fù)雜

27、。</p><p>  方案二: 直接在IO口線上接上按鍵開關(guān)。因為設(shè)計時精簡和優(yōu)化了電路,所以剩余的口資源還比較多,我們使用三個按鍵,分別是SET_KEY、UP_KEY、DOWN_KEY。 由于該系統(tǒng)對于交通燈及數(shù)碼管的控制,只用單片機本身的I/O 口就可實現(xiàn),且本身的計數(shù)器及RAM已經(jīng)夠用,故選擇方案二。</p><p>  2.2.4電源模塊方案選擇</p>&

28、lt;p>  方案一:采用單片機控制模塊提供電源。該方案的優(yōu)點是系統(tǒng)簡明扼要,節(jié)約成本;缺點是輸出功率不高,不能驅(qū)動數(shù)碼管。</p><p>  方案二:采用獨立的穩(wěn)壓電源,采用開關(guān)電源作為整個系統(tǒng)的供電,它具有多路電源輸出,此方案的優(yōu)點是穩(wěn)定可靠,且有各種成熟電路可供選用;缺點是各模塊都采用獨立電源。</p><p>  方案比較:方案一只采用單片機自身的I/O來驅(qū)動數(shù)碼管顯示是不

29、行的,而方案二雖然要給各模塊供電,但卻能給各模塊提供穩(wěn)定可靠的電壓從而達到顯示明亮的程度。故選擇第二種方案。</p><p>  2.3系統(tǒng)總體方案論證</p><p>  經(jīng)上述各模塊的方案選擇與論證,十字路口交通燈控制系統(tǒng)的控制芯片選用單片機AT89C52作為整個系統(tǒng)的核心控制器件,主要負責(zé)整個系統(tǒng)工作的控制和運算,從而使各模塊正常工作;采用七段LED數(shù)碼管和LED燈作為顯示器件,用七

30、段LED數(shù)碼管完成倒計時顯示,用LED燈作為狀態(tài)燈指示功能;用觸發(fā)按鍵構(gòu)成系統(tǒng)的輸入部分,它可以對系統(tǒng)進行狀態(tài)設(shè)置,結(jié)合數(shù)碼管,可根據(jù)交通情況對整個系統(tǒng)進行直觀的控制;以開關(guān)電源作為系統(tǒng)電源部分,它有+12V、-12V、+5V、-5V電壓輸出,可方便對各個模塊供電。系統(tǒng)設(shè)計方框總圖如圖2-2:</p><p><b>  第三章 硬件設(shè)計</b></p><p>  

31、硬件設(shè)計是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ),要考慮的方方面面很多,除了實現(xiàn)交通燈基本功能以外,主要還要考慮如下幾個因素:①系統(tǒng)穩(wěn)定度;②器件的通用性或易選購性;③ 軟件編程的易實現(xiàn)性;④系統(tǒng)其它功能及性能指標;因此硬件設(shè)計至關(guān)重要?,F(xiàn)從各功能模塊的實現(xiàn)逐個進行分析探討。</p><p>  3.1 總體設(shè)計與描述</p><p>  本設(shè)計以單片機AT89S52為控制核心,采用模塊化設(shè)計,共分以下幾個功能模

32、塊:單片機控制系統(tǒng)、鍵盤及狀態(tài)顯示、行車方向指示和倒計時模塊等。</p><p> ?、?單片機作為整個硬件系統(tǒng)的核心,它既是協(xié)調(diào)整機工作的控制器,又是數(shù)據(jù)處理器。它由單片機、時鐘電路、復(fù)位電路等組成。</p><p> ?、谛熊嚪较蛑甘静捎眉t、綠、黃、藍(表示向左轉(zhuǎn))LED發(fā)光管,用四種顏色指示車輛放行、暫停、禁止,形象直觀。</p><p> ?、坻I盤及狀態(tài)顯示

33、,鍵盤采用三只觸發(fā)按鍵組成,電路簡潔可靠;顯示器采用七段LCD數(shù)碼管,可實時顯示系統(tǒng)運行狀態(tài),可供交警在室內(nèi)實時監(jiān)視交通狀況。通過鍵盤可設(shè)置:緊急情況發(fā)生時的交通燈狀態(tài)控制、主干道通行時間等。</p><p> ?、芟到y(tǒng)采用雙數(shù)碼管倒計時計數(shù)功能,最大顯示數(shù)字不超過80。</p><p>  交通燈模擬仿真如圖3-1所示:</p><p>  3.2 交通燈通行模式

34、及行車方向指示</p><p>  按交通燈控制規(guī)則,每個街口有轉(zhuǎn)彎、直行及行人三種指示燈。主要指示燈有紅、綠、黃三種顏色,但我在其中修改了一下,加進一個藍燈。交道口模型如圖3-2所示:</p><p>  2組LED數(shù)碼管按照設(shè)置的通行時間(各路口默認的通行時間均為20秒)進行倒計時,并各自進行顯示,共有四種通行狀態(tài),分別為:</p><p>  直行默認時間為2

35、0秒,轉(zhuǎn)彎默認時間為20秒,系統(tǒng)設(shè)置了任意更改功能,可以根據(jù)實際情況進行倒計時調(diào)整,以提高車輛通過率,緩減交通壓力。在直行狀態(tài)變?yōu)檗D(zhuǎn)彎狀態(tài)時黃燈倒計時3秒后轉(zhuǎn)彎。</p><p>  本設(shè)計選用一只綠色、一只藍色LED發(fā)光管來指示轉(zhuǎn)彎、直行等交通指示信息。綠燈亮表示直行,藍燈亮表示允許轉(zhuǎn)彎行駛,紅色則表示禁止通行。所有指示信息一目了然。</p><p>  3.3 主干道單獨時間設(shè)置功能&

36、lt;/p><p>  當(dāng)主干道方向的車輛過多發(fā)生堵塞,正常的信號燈時序?qū)菇煌顩r更加惡化。本設(shè)計添加了主次干道單獨時間設(shè)置功能,交警可按需求設(shè)置綠燈的點亮?xí)r間,該措施可在一定程度緩減短暫的交通壓力。三個按鍵如圖3-7所示:</p><p>  3.4 倒計時計數(shù)功能及其實現(xiàn)</p><p>  本系統(tǒng)使用數(shù)碼管完成倒計時顯示功能。以南北方向為例,數(shù)碼管顯示的數(shù)值從

37、綠燈的設(shè)置時間最大值往下減,每秒鐘減1,一直減到0。然后又從紅燈的設(shè)置時間最大值往下減,一直減到0。接下來又顯示綠燈時間,如此循環(huán)。</p><p>  系統(tǒng)共有2個兩位的LED數(shù)碼管,分別放置在模擬交通燈控制板上的南北、東西路口。因為對應(yīng)的兩個方向應(yīng)該顯示同樣的內(nèi)容,所以可以把它們同樣對待。也就是說各個方向的數(shù)碼管個位(把數(shù)碼管第二位定義為個位,第一位定義為十位)用一根信號線控制,十位用另一根信號線控制。<

38、;/p><p>  3.5 各功能模塊硬件設(shè)計及實現(xiàn)</p><p>  3.5.1單片機控制模塊設(shè)計</p><p>  單片微機簡稱為單片機。它在一塊芯片上集中成了中央處理單元CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、定時/計數(shù)和多功能輸入/輸出I/O口,如并行口I/O、串行口I/O和轉(zhuǎn)換A/D等。</p><p>  MCS-51系列單片

39、機在我國得到了廣泛的應(yīng)用,是單片機的主流系列,軟硬件應(yīng)用設(shè)計資料豐富齊全。為了提高指令的執(zhí)行速度和效率,采用了面向控制的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的獨立CPU。</p><p>  因此本設(shè)計采用AT89C52單片機作為系統(tǒng)的控制器件,這是因為AT89C52是目前應(yīng)用比較廣泛的MCS-51系列兼容單片機作為主控制器。</p><p>  AT89C52單片機的主要性能特點:1、與MCS-51系列單片機

40、產(chǎn)品兼容;2、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器,1000次擦寫周期;3、全靜態(tài)操作:0~33Hz;4、三級加密程序存儲器;5、32個可編程I/O口線,3個16位定時器/定時器,8個中斷源;6、全雙工UART串行通道,低功耗空閑和掉電模式;7、掉電后中端可喚醒,看門狗定時器;8、雙數(shù)據(jù)指針和掉電標識符;</p><p>  電源、時鐘信號以及復(fù)位電路時單片機工作的基本條件,缺一不可。AT89C52單片機系統(tǒng)的基

41、本工作電路包括電源電路、時鐘電路、復(fù)位電路。其組成方框圖如圖3-8所示:</p><p><b> ?。?)、電源電路</b></p><p>  電源電路模塊為系統(tǒng)板上的其他模塊提供+5V電源。供電電源可由開關(guān)電源提供,即能滿足。</p><p> ?。?)、時鐘電路模塊的設(shè)計</p><p>  單片機的時鐘信號用來

42、為單片機芯片內(nèi)部的各種操作提供時間基準。</p><p>  時鐘電路為單片機產(chǎn)生時鐘脈沖序列,作為單片機工作的時間基準,典型的晶體振蕩頻率為12MHz。</p><p>  MCS-51系列單片的時鐘信號可以由兩種方式產(chǎn)生:一種是內(nèi)部時鐘方式,利用芯片內(nèi)部的振蕩電路;另一種方式為外部時鐘方式。</p><p> ?。?)、復(fù)位電路模塊設(shè)計</p>&

43、lt;p>  復(fù)位電路使單片機或系統(tǒng)中的其他部件處于某種確定的狀態(tài)。</p><p>  當(dāng)在MCS-51系列單片的RST引腳處引入高電平并保持2個機器周期,單片機內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作。復(fù)位操作有兩種基本形式:一種是上電復(fù)位,另一位是按鍵復(fù)位。本設(shè)計采用按鍵復(fù)位方式。</p><p>  3.5.2倒計時顯示及狀態(tài)指示模塊的設(shè)計</p><p>  倒計時顯示采

44、用七段數(shù)碼管顯示,如下表格所示是七段顯示組合與數(shù)字對照表3-1:</p><p>  (表中“L”表示低電位,“H”表示高電位)</p><p>  狀態(tài)指示采用LED數(shù)碼管,半導(dǎo)體數(shù)碼管又稱LED數(shù)碼管,是一種廣泛使用的顯示器件。LED有兩種:共陽極型和共陰極型。</p><p>  LED優(yōu)點:亮度高、字形清晰,工作電壓低(1.5~3V)、體積小、可靠性高、壽命

45、長,響應(yīng)速度極快。如圖3-10所示是硬件中的LED燈:</p><p>  3.5.2鍵盤及狀態(tài)指示顯示模塊的設(shè)計</p><p>  鍵盤及狀態(tài)顯示如圖3-11所示:</p><p>  按下開始設(shè)置SET_KEY一下首先開始南北直行綠燈設(shè)置,可以增也可以減時間;按下SET_KEY兩下設(shè)置南北的左轉(zhuǎn)彎藍燈時間,可以增也可以減時間;按下SET_KEY三下東西直行

46、綠燈設(shè)置,可以增也可以減時間;按下SET_KEY四下東西左轉(zhuǎn)彎藍燈設(shè)置,可以增也可以減時間;按下SET_KEY五下返回正常運行狀態(tài)。</p><p><b>  第四章 軟件設(shè)計</b></p><p>  硬件平臺結(jié)構(gòu)一旦確定,大的功能框架即形成。軟件在硬件平臺上構(gòu)筑,完成各部分硬件的控制和協(xié)調(diào)。系統(tǒng)功能是由軟硬件共同實現(xiàn)的,由于軟件的可伸縮性,最終實現(xiàn)的系統(tǒng)功

47、能可強可弱,差別可能很大。因此,軟件是本系統(tǒng)的靈魂。軟件采用模塊化設(shè)計方法,不僅易于編程和調(diào)試,也可減小軟件故障率和提高軟件的可靠性。同時,對軟件進行全面測試也是檢驗錯誤排除故障的重要手段。由于編程多涉及到數(shù)值運算,比較復(fù)雜,還有LCD的菜單界面設(shè)計都是需要多重選擇判斷,用我們平時常用的匯編語言編程是很難實現(xiàn)的,這里我們選用了移值性好、結(jié)構(gòu)清晰、能進行復(fù)雜運算的C語言來實現(xiàn)編程。</p><p>  4.1 軟件

48、總體流程圖</p><p>  軟件總體設(shè)計及流程圖見圖4-1,主要完成各部分的軟件控制和協(xié)調(diào)。本系統(tǒng)主程序模塊主要完成的工作是對系統(tǒng)的初始化。</p><p>  4.2 定時器初始化</p><p>  定時/計數(shù)器方式寄存器TMOD相關(guān)知識如表4-1</p><p>  M1和M0為方式選擇位。定義如下表4-2:</p>

49、<p>  TMOD=0x21;</p><p>  intChar.uiTime0=0xffff-10000;程序中用到兩個定時器,分別是</p><p>  TH0=intChar.ucTime0Buf[0];定時器1跟定時器0,采用了方</p><p>  TL0=intChar.ucTime0Buf[1];式2跟方式1,TMO

50、D=0X21,調(diào) </p><p>  TR0=1;用了定時器T0和T1。定時器1 </p><p>  TH1=0xfd;方式2定時器0方式1</p><p>  TL1=0xfd;TR1=1;SCON=0x50;ET0=1;ES=1;EA=1;</p><p><b>  4.3

51、 動態(tài)顯示</b></p><p>  主要是燈跟數(shù)碼管顯示,數(shù)碼管顯示流程圖如圖4-2所示:首先是位碼初始化然后送位碼,選位碼,位碼右移,延時,關(guān)位碼。</p><p>  4.4 設(shè)置狀態(tài)子程序</p><p>  在設(shè)置狀態(tài),按下開始設(shè)置SET_KEY一下首先開始南北直行綠燈設(shè)置,可以增也可以減時間;按下SET_KEY兩下設(shè)置南北的左轉(zhuǎn)彎藍燈時間

52、,可以增也可以減時間;按下SET_KEY三下東西直行綠燈設(shè)置,可以增也可以減時間;按下SET_KEY四下東西左轉(zhuǎn)彎藍燈設(shè)置,可以增也可以減時間;按下SET_KEY五下返回正常運行狀態(tài)。藍燈和綠燈的時間最大可以設(shè)為79,超出79的時候會出現(xiàn)亂碼現(xiàn)象。如圖4-3所示是設(shè)置狀態(tài)子程序流程圖:</p><p><b>  第五章 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>  因

53、本設(shè)計本身要求有穩(wěn)定性高、免維護、抗干擾能力強等功能,系統(tǒng)調(diào)試除了驗證數(shù)據(jù)處理的精度,確保判斷的準確性外,同時必須確認各項的功能的正常運行。</p><p>  5.1 系統(tǒng)操作說明</p><p>  系統(tǒng)分為兩個狀態(tài):設(shè)置狀態(tài)和顯示狀態(tài)。利用鍵盤可以進行兩個狀態(tài)間的切換;開機時,系統(tǒng)為顯示狀態(tài),此時數(shù)碼管從默認的倒計時時間開始倒計時;LED燈開始有規(guī)律工作,作行車方向指示;設(shè)置狀態(tài)時利

54、用鍵盤可以設(shè)置各路口通行倒計時時間,主次干道的通行時間可以不相等,這里我們增添了分開分別設(shè)置功能;顯示狀態(tài)時,交通燈四個LED燈進行倒計時;LED發(fā)光管各組的交替指示;如果LED箭頭指示板上的綠燈亮,兩邊紅燈亮,則顯示的是通行時間;顯示過程中按鍵可以重新進入設(shè)置狀態(tài)。</p><p><b>  5.2 調(diào)試</b></p><p>  根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計方案,本系統(tǒng)的調(diào)試

55、共分為三大部分:硬件調(diào)試,軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)。由于在系統(tǒng)設(shè)計中采用模塊化設(shè)計,所以方便了對各電路功能模塊的逐級測試,包括對:交通燈演示功能調(diào)試,倒計時功能調(diào)試,主次干道分開設(shè)置功能調(diào)試等。單片機軟件先在最小系統(tǒng)板上調(diào)試,確保工作正常之后,再與硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。最后將各模塊組合后在交道口模型上進行整體測試,使系統(tǒng)的所有功能得以實現(xiàn)。</p><p>  5.2.1 硬件調(diào)試</p><p> 

56、 總硬件圖如圖5-1所示:如硬件系統(tǒng)圖所示接線,圖中,在十字路口的紅、黃、綠、藍交通燈,主要是對通行方式功能調(diào)試、倒計時功能調(diào)試。包括對四種通行方式控制調(diào)試,行車方向指示燈和驅(qū)動電路調(diào)試。</p><p><b>  具體仿真效果:</b></p><p>  1、如圖5-2所示正常情況下南北方向亮綠燈,東西方向亮紅燈。南北放行,東西禁行,綠燈20S,紅燈46S<

57、;/p><p>  2、如圖5-3所示是南北直行綠燈轉(zhuǎn)為黃燈到下一個狀態(tài),黃燈3S延時:</p><p>  3、如圖5-4是南北左轉(zhuǎn)彎顯示20S:</p><p>  4、如圖5-5是東西直行綠燈亮15S:</p><p>  5、如圖5-6所示是東西直行綠燈轉(zhuǎn)為黃燈到下一個狀態(tài),黃燈3S延時:</p><p>  6、

58、如圖5-7所示是東西左轉(zhuǎn)彎藍燈顯示,時間為12S:</p><p>  5.2.2 軟件調(diào)試</p><p>  本系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)很大,全部用C51來編寫。除了語法差錯外,當(dāng)確認程序沒問題時,通過直接下載到單片機來調(diào)試。采取的是自下到上的調(diào)試方法,即單獨調(diào)試好每一個模塊,然后再連接成一個完整的系統(tǒng),最后完成一個完整的系統(tǒng)調(diào)試。</p><p>  5.2.3 軟硬件

59、聯(lián)調(diào)</p><p>  系統(tǒng)做好后,進行系統(tǒng)的完整調(diào)試。主要任務(wù)是檢驗實現(xiàn)的功能及其效果并校正數(shù)值。根據(jù)實測數(shù)據(jù),逐步校正數(shù)據(jù),使測量結(jié)果更準確。單片機軟件先在最小系統(tǒng)板上調(diào)試,確保工作正常之后,再與硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。</p><p><b>  5.3 調(diào)試心得</b></p><p>  通過交通燈的編程到硬件的實現(xiàn),我們只有充分掌握了理論知

60、識的基礎(chǔ)之上才能做好。首先,判斷數(shù)碼管是共陰管還是共陽管,其次根據(jù)操作要求和自己的程序設(shè)計進行調(diào)試看是否相同。</p><p>  在課程設(shè)計中,我們學(xué)習(xí)到了很多的東西:</p><p>  首先,怎么樣去查閱資料,收集與課設(shè)要用的有關(guān)的知識。其次,要完成一件工作,還得專心致志才行,細心耐心。第三,遇到困難要冷靜,要多想解決辦法,多嘗試。 </p><p>  通過

61、這次畢業(yè)設(shè)計,我們也進一步熟悉數(shù)字電路的設(shè)計與特點。而且讓我們了解了電路設(shè)計的基本思路,增強了實踐動手能力,理論結(jié)合實際的能力加強。除此以外,我們還深深地認識到嚴謹、認真的科學(xué)態(tài)度在科學(xué)實驗中發(fā)揮的重要作用。</p><p>  交通燈是本次課設(shè)中原理比較簡單的一個,但是它的組成部分多,電路連接有些復(fù)雜,出現(xiàn)問題后分析起來比較困難,所以我們養(yǎng)成了完成一個部分就調(diào)試檢驗一個部分,確保正確才進行下一步工作,出現(xiàn)了問題

62、只要在未檢驗的部分查尋就可以很快找出,效果很不錯。</p><p>  此次課程設(shè)計中我投入了很大的熱情和精力,從設(shè)計電路圖,選擇元器件,使用protel99,其過程中出現(xiàn)了不少的問題,我沒有氣餒,沒有退縮,積極向同學(xué)請教,并且一遍又一遍的重復(fù)實踐,直到期望的結(jié)果實現(xiàn)。事實也證明我們的努力沒有白費,認真嚴謹?shù)膶嵙?xí)態(tài)度給我?guī)砹顺晒Φ南矏偅?這短短一月的實踐,我感覺到自己在課本上學(xué)到的理論知識和實踐仍有一定的差距。

63、有的知識,自己感覺已經(jīng)掌握得差不多了,但是實際操作起來就有問題出現(xiàn)了。我還遇到了不少,花費了很多的時間。這讓我們重新反思我們的學(xué)習(xí),覺得這與自己當(dāng)時不注意實驗課是分不開的。</p><p><b>  第六章 設(shè)計總結(jié)</b></p><p>  本設(shè)計以單片機AT89C52為核心,以LED發(fā)光管作為直行和左右拐彎指示,以LED數(shù)碼管作為倒計時指示,以雙色LED點陣作

64、為行人通行的指示,完成了題目要求的所有功能。在此基礎(chǔ)上,增設(shè)了可根據(jù)交通擁擠情況分別設(shè)置主干道和次干道的通行時間,并對系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計。該設(shè)計很好地完成了題目的各項要求,但這與實際情況還有很大一部分差距,具體有以下幾個方面:</p><p>  1、出現(xiàn)緊急情況時,交通燈的控制;</p><p>  2、人行通道的設(shè)計沒有加進去;</p><p>  3、

65、軟件中設(shè)計左轉(zhuǎn)彎是交通燈顏色的改變。</p><p>  雖然這些功能未能設(shè)計進去,但這一樣可以簡單實現(xiàn)交通燈的控制,該設(shè)計在確保功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)上,充分考慮了控制系統(tǒng)操作方便、人性化、抗干擾能力強、可靠性高、穩(wěn)定性好等要求。</p><p>  本設(shè)計雖然結(jié)束了,但由于時間、設(shè)備、條件和水平等各方面因素有限,系統(tǒng)還存在一些不足,一個新系統(tǒng)最終走向成熟和完善還需要我們在以后的學(xué)習(xí)和工作中作不

66、懈的努力!</p><p>  另外,在重復(fù)修改與設(shè)計的過程中,我又重新把《單片機原理與應(yīng)用技術(shù)》這本書仔細的看了一下,弄懂了一些以前一知半解的東西,進一次加強和鞏固了我的理論知識。</p><p>  在此次課程設(shè)計過程中,我把單片機的理論知識用于實踐中,使理論與實踐相結(jié)合,使我的理論知識的到了鞏固,在查資料翻閱資料的過程中也豐富了我的知識跟閱歷。</p><p>

67、;<b>  致 謝</b></p><p>  通過本次畢業(yè)設(shè)計,我在指導(dǎo)老師xx的精心指導(dǎo)和嚴格要求下,獲得了豐富的理論知識,極大地提高了實踐能力,并對當(dāng)前電子領(lǐng)域的研究狀況和發(fā)展方向有了一定的了解,單片機領(lǐng)域這對我今后進一步學(xué)習(xí)電子方面的知識有極大的幫助。另外,令我感觸最深的就是同學(xué)們傾心的幫助,由于我的《單片機原理與應(yīng)用技術(shù)》學(xué)的并不是很好,所以對某些知識點并不是很清楚,可是同學(xué)們

68、總是不厭其煩的給我一遍又一遍的講解,直到我弄清楚為止!他們的知識閱歷另我打開眼界,他們的無私精神更另我感動不已!在此我忠心感謝包軍衛(wèi)老師以及各位同學(xué)的指導(dǎo)和支持。在未來的工作和學(xué)習(xí)中,我將以更好的成績來加報各位老師和同學(xué)。</p><p>  通過這次的設(shè)計使我認識到我對單片機方面的知識知道的太少了,對于書本上的。</p><p>  很多知識還不能靈活運用,有很多我們需要掌握的知識在等著

69、我去學(xué)習(xí),我會在以后的學(xué)習(xí)生活中彌補我所缺少的知識。本次的設(shè)計使我從中學(xué)到了一些很重要的東西,理論知識固然很重要,但是一旦轉(zhuǎn)到實際操作中,變的無法適應(yīng)用突然.所以最重要的那就是如何從理論到實踐的轉(zhuǎn)化,怎樣將我所學(xué)到的知識運用到我以后的工作中去。讓理論知識變?yōu)閷嵺`的開拓先鋒。</p><p><b>  參考資料</b></p><p>  [1]胡漢才 單片

70、機原理及其接口技術(shù) [M] 清華大學(xué)出版,1996 </p><p>  [2]蔡美琴 MCS-51系列單片機系統(tǒng)及其應(yīng)用 高等教育出版社 2004.2 </p><p>  [3]付家才 單片機控制工程實踐技術(shù)[M] 化學(xué)工業(yè)出版社,2004.5 </p><p>  [4]潘新民 微型計算機控制

71、技術(shù) [M] 人民郵電出版社,1999.9 </p><p>  [5]余錫存 單片機原理及接口技術(shù)[M] 西安電子科技大學(xué)出版社,2000.7 </p><p>  [6]雷麗文 等.微機原理與接口技術(shù)[M] 電子工業(yè)出版社,1997.2 </p><p>  [7]蔣萬君 在論循環(huán)時序電路的簡便設(shè)計[J]

72、 機電一體化,2005 第5期 </p><p>  [8]周立功 增強型80C51單片機速成與實戰(zhàn) 北京航空航天大學(xué)出版社2004.5 </p><p>  [9]何立民 單片機應(yīng)用技術(shù)選編⑩   北京航空航天大學(xué)出版社  2004.3 </p><p>  [10]何立民&#

73、160;單片機應(yīng)用技術(shù)選編⑨  北京航空航天大學(xué)出版社  2004.3 </p><p>  [11]何立民 MCS-5系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 北京航空航天大學(xué)出版社,1995. </p><p>  [12]李華 MCS-51系列單片機實用接口技術(shù)[M]北京航空航天大學(xué)出版社,1993 </p><p>

74、  [13 張云龍. 交通信號控制器的設(shè)計[J].兵工自動化 ,2003,(04) . </p><p>  [14] 白炳良. 單片機自動控制交通信號燈[J].漳州師范學(xué)院 ,1997,(02) .</p><p>  [15] 譚浩強. C 程序設(shè)計[M]. 清華大學(xué)出版社,1999 年12 月第2 版</p><p><b>  附錄</b&g

75、t;</p><p><b>  Ⅰ原理圖</b></p><p><b> ?、蛟绦?lt;/b></p><p>  #include <reg51.h></p><p>  #define uchar unsigned char</p><p>  #defin

76、e uint unsigned int</p><p>  //I/O 口定義定義南北方向為主通道東西方向為次通道</p><p>  sbitCI_GREEN=P1^0;//次通道--綠燈</p><p>  sbitZHU_GREEN=P1^1;//主通道--綠燈</p><p>  sbitCI_Z

77、UO=P1^2;//次通道--左轉(zhuǎn)</p><p>  sbitZHU_ZUO=P1^3;//主通道--左轉(zhuǎn)</p><p>  sbitCI_RED=P1^4;//次通道--紅燈</p><p>  sbitZHU_RED=P1^5;//主通道--紅燈</p><p>  sbitCI_YELLOW=

78、P1^6;//次通道--黃燈</p><p>  sbitZHU_YELLOW=P1^7;//主通道--黃燈</p><p>  sbitZHU_LED1=P3^4;</p><p>  sbitZHU_LED2=P3^5;</p><p>  sbitCI_LED1=P3^6;</p><p>

79、  sbitCI_LED2=P3^7;</p><p><b>  //位變量定義</b></p><p>  bitbFlag10ms;</p><p>  bit bResponse;</p><p>  bitbShan;</p><p><b>  //字節(jié)變量定義&

80、lt;/b></p><p>  uchar ucKey;</p><p>  uchar ucNextKey;</p><p>  uchar ucSetState,ucDispState;</p><p>  uchar ucZhuTime,ucZhuZhuan,ucCiTime,ucCiZhuan;//主通道直行時間主通道轉(zhuǎn)

81、彎時間次通道直行時間次通道轉(zhuǎn)彎時間</p><p>  uchar ucZhuTimeDisp,ucCiTimeDisp;</p><p>  uchar ucMiaoCount;</p><p>  uchar ucShanCount;</p><p><b>  //常量定義</b></p><

82、;p>  #define SET_KEY 0xee</p><p>  #define UP_KEY0xde</p><p>  #define DOWN_KEY 0xdd</p><p>  uchar code DISP_TAB[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};</p>

83、;<p>  ////////////////////////////</p><p><b>  union </b></p><p><b>  {</b></p><p>  uchar ucTime0Buf[2];</p><p>  uint uiTime0;</p&

84、gt;<p><b>  }intChar;</b></p><p><b>  //函數(shù)申明</b></p><p>  void intSys();</p><p>  uchar testKey(void);</p><p>  uchar readKey();</p>

85、;<p>  dealKey(uchar tempkey);</p><p>  void StateCov(void);</p><p>  void display();</p><p>  void dispSM(uchar x,uchar y);</p><p><b>  delay();</b>

86、</p><p>  /////////////////////////////////////////////////////////////////////////</p><p>  void main(void)</p><p><b>  {</b></p><p>  uchar temp;</p>

87、;<p><b>  intSys();</b></p><p><b>  while(1)</b></p><p><b>  {</b></p><p>  if(bFlag10ms==1)</p><p><b>  {</b><

88、;/p><p>  bFlag10ms=0;</p><p>  temp=testKey();</p><p>  if(temp!=0xff)</p><p><b>  {</b></p><p>  ucKey=readKey();</p><p>  if(ucKe

89、y!=0xff)</p><p><b>  {</b></p><p>  dealKey(ucKey);</p><p><b>  }</b></p><p><b>  }</b></p><p><b>  else</b>

90、;</p><p><b>  {</b></p><p>  bResponse=0;</p><p><b>  }</b></p><p>  if(ucMiaoCount==0)</p><p><b>  {</b></p>&l

91、t;p>  ucMiaoCount=99;</p><p>  StateCov();</p><p><b>  }</b></p><p><b>  else</b></p><p><b>  {</b></p><p>  ucMiaoC

92、ount--;</p><p><b>  }</b></p><p>  display();</p><p><b>  }</b></p><p><b>  }</b></p><p><b>  }</b></p&

93、gt;<p>  void timeSer(void) interrupt 1 using 1</p><p><b>  {</b></p><p>  TH0=intChar.ucTime0Buf[0];</p><p>  TL0=intChar.ucTime0Buf[1];</p><p>  bF

94、lag10ms=1;</p><p><b>  }</b></p><p>  void UARTSer(void) interrupt 4 using 1</p><p><b>  {</b></p><p><b>  }</b></p><p>

95、;  /*********************************************************</p><p>  *函數(shù)名:intSys</p><p>  *函數(shù)功能:系統(tǒng)初始化,包括內(nèi)存單元、定時器、串行口、中斷</p><p>  **************************************************

96、********/</p><p>  void intSys() </p><p><b>  {</b></p><p>  ucNextKey=0xff;</p><p>  ucSetState=ucDispState=0;</p><p>  ucZhuTime=20;</p>

97、;<p>  ucZhuZhuan=18;</p><p>  ucCiTime=15;</p><p>  ucCiZhuan=12;</p><p>  ucMiaoCount=99;</p><p>  ucShanCount=19;</p><p>  ucDispState=0;</p&g

98、t;<p>  ucCiTimeDisp=ucZhuTime+ucZhuZhuan+6;</p><p>  ucZhuTimeDisp=ucZhuTime;</p><p><b>  P1=0xff;</b></p><p>  ZHU_GREEN=0;</p><p><b>  CI_R

99、ED=0;</b></p><p>  ZHU_LED1=0;</p><p>  ZHU_LED2=0;</p><p>  CI_LED1=0;</p><p>  CI_LED2=0;</p><p>  bResponse=0;</p><p>  TMOD=0x21;<

100、;/p><p>  intChar.uiTime0=0xffff-10000;</p><p>  TH0=intChar.ucTime0Buf[0];</p><p>  TL0=intChar.ucTime0Buf[1];</p><p><b>  TR0=1;</b></p><p>  TH

101、1=0xfd;</p><p>  TL1=0xfd;</p><p><b>  TR1=1;</b></p><p>  SCON=0x50;</p><p><b>  ET0=1;</b></p><p><b>  ES=1;</b><

102、;/p><p><b>  EA=1;</b></p><p><b>  }</b></p><p>  /*********************************************************</p><p>  *函數(shù)名:testKey</p><p

103、>  *函數(shù)功能:鍵盤測試函數(shù),測試鍵盤是否有鍵按下</p><p>  **********************************************************/</p><p>  uchar testKey(void)</p><p><b>  {</b></p><p><

104、;b>  uchar i;</b></p><p><b>  P0=0xf0;</b></p><p><b>  i=P0;</b></p><p><b>  i=i|0x0f;</b></p><p><b>  return i;<

105、/b></p><p><b>  }</b></p><p>  /*********************************************************</p><p>  *函數(shù)名:readKey</p><p>  *函數(shù)功能:鍵盤鍵值讀取函數(shù)</p><p&

106、gt;  **********************************************************/</p><p>  uchar readKey()</p><p><b>  {</b></p><p>  uchar i,j;</p><p><b>  P0=0xf0;&l

107、t;/b></p><p><b>  i=P0;</b></p><p><b>  P0=0x0f;</b></p><p><b>  j=P0;</b></p><p><b>  i=i+j;</b></p><p>

108、;  if(ucNextKey==i)</p><p><b>  {</b></p><p>  if(bResponse==0)</p><p><b>  {</b></p><p>  bResponse=1;</p><p><b>  return i;

109、</b></p><p><b>  }</b></p><p><b>  else</b></p><p>  return 0xff;</p><p><b>  }</b></p><p><b>  else<

110、/b></p><p><b>  {</b></p><p>  ucNextKey=i;</p><p>  bResponse=0;</p><p>  return 0xff;</p><p><b>  }</b></p><p>&l

111、t;b>  }</b></p><p>  /*********************************************************</p><p>  *函數(shù)名:dealKey</p><p>  *函數(shù)功能:鍵盤鍵值處理函數(shù)</p><p>  ************************

112、**********************************/</p><p>  dealKey(uchar tempKey)</p><p><b>  {</b></p><p>  switch(tempKey)</p><p><b>  {</b></p><

113、p>  case SET_KEY:</p><p><b>  {</b></p><p>  if(ucSetState==4)</p><p><b>  {</b></p><p>  ucSetState=0;</p><p>  ucDispState=0;&

114、lt;/p><p>  ucCiTimeDisp=ucZhuTime+ucZhuZhuan+6;</p><p>  ucZhuTimeDisp=ucZhuTime;</p><p><b>  P1=0xff;</b></p><p>  ZHU_GREEN=0;</p><p><b>

115、;  CI_RED=0;</b></p><p><b>  }</b></p><p><b>  else</b></p><p><b>  {</b></p><p>  ucSetState++;</p><p><b&g

116、t;  }</b></p><p><b>  break;</b></p><p><b>  }</b></p><p>  case UP_KEY:</p><p><b>  {</b></p><p>  switch(ucSetS

117、tate)</p><p><b>  {</b></p><p><b>  case 0:</b></p><p><b>  {</b></p><p><b>  break;</b></p><p><b>  

118、}</b></p><p><b>  case 1:</b></p><p><b>  {</b></p><p>  if(ucZhuTime<80)</p><p>  ucZhuTime++;</p><p><b>  break;&l

119、t;/b></p><p><b>  }</b></p><p><b>  case 2:</b></p><p><b>  {</b></p><p>  if(ucZhuZhuan<80)</p><p>  ucZhuZhuan+

120、+;</p><p><b>  break;</b></p><p><b>  }</b></p><p><b>  case 3:</b></p><p><b>  {</b></p><p>  if(ucCiTime&

121、lt;80)</p><p>  ucCiTime++;</p><p><b>  break;</b></p><p><b>  }</b></p><p><b>  case 4:</b></p><p><b>  {</b&

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