單片機(jī)課程設(shè)計(jì)---交通燈設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、<p>　　《單片機(jī)原理及應(yīng)用》設(shè)計(jì)說(shuō)明書</p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　指導(dǎo)教師：

2、 </p><p>　　完成日期： </p><p><b>　　第一章 緒論3</b></p><p>　　1.1設(shè)計(jì)的意義3</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)的思想3</p><p>　　1.3設(shè)計(jì)滿足的基本功能4</p>

3、<p>　　第二章 系統(tǒng)方案及硬件設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1 系統(tǒng)方案的確定4</p><p>　　2.2 顯示部分電路設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.3 時(shí)鐘部分電路設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.4復(fù)位部分電路設(shè)計(jì)6</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)7</b&g

4、t;</p><p><b>　　交通燈設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)的意義</b></p><p>　　交通的發(fā)達(dá)，標(biāo)志著城市的發(fā)達(dá)，相對(duì)交通的管理則顯得越來(lái)越重要。交通燈是城市交通中的重要指揮系統(tǒng)

5、，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(duì)交通管制也提出了更高的要求，因此提供一個(gè)可靠、安全、便捷的多功能交通燈控制系統(tǒng)有著現(xiàn)實(shí)的必要性。</p><p>　　對(duì)于復(fù)雜的城市交通系統(tǒng)，為了確保安全，保證正常的交通秩序，十字路口的信號(hào)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(guò)十字路口。</p><p>　　單片機(jī)自問(wèn)世以來(lái)，性能不斷提高和完善，其資源又能滿足很多場(chǎng)合的

6、應(yīng)用，加之單片機(jī)具有集成度高。功能強(qiáng)、速度快、體積小、功耗低、使用方便、性能可靠、價(jià)格低廉，其易于產(chǎn)品化、抗干擾能力強(qiáng)、可在各種惡劣環(huán)境下可靠的工作等特點(diǎn)。特別是它強(qiáng)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、家用電器、機(jī)器人、軍事裝置等方面的到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　考慮到單片機(jī)具有物美價(jià)廉、功能強(qiáng)、使用方便靈活、可靠性高等特點(diǎn)，擬采用MCS-51系列的單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)十字路口交通信號(hào)燈的

7、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(hù)車或警車到了時(shí)，應(yīng)優(yōu)先讓其通過(guò)。</p><p>　　另外，單片機(jī)課程設(shè)計(jì)是電氣自動(dòng)化本科學(xué)生的必須課程。通過(guò)交通燈模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步認(rèn)識(shí)單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的重要性。在完成理論學(xué)習(xí)和必要的試驗(yàn)后，學(xué)生掌握了單片機(jī)的基本原理和各種基本功能的應(yīng)用，但對(duì)單片機(jī)的硬件實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)和單片機(jī)完整的用戶程序設(shè)計(jì)還不清楚，實(shí)際動(dòng)手能力不夠，因此對(duì)該課程進(jìn)

8、行一次課程設(shè)計(jì)是有必要的。</p><p>　　交通燈模擬系統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)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(jī)硬件電路設(shè)計(jì)和用戶程序設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程，同時(shí)學(xué)習(xí)了查閱資料、參考資料的方法。單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)主要是通過(guò)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)方案并自己動(dòng)手用計(jì)算機(jī)電路設(shè)計(jì)軟件，編寫和調(diào)試用戶程序，來(lái)加深對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)，充分發(fā)揮學(xué)生的個(gè)體創(chuàng)新能力。</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)的

9、思想</b></p><p>　　該設(shè)計(jì)在熟練掌握單片機(jī)及其仿真系統(tǒng)的使用方法基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用單片機(jī)原理、微機(jī)原理、微機(jī)接口技術(shù)等課程方面的知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)采用AT89C52單片機(jī)控制的交通燈控制電路。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)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

10、合適的元件。具有設(shè)計(jì)思路如下：收集并整理資料，硬件設(shè)計(jì)，Proteus仿真，設(shè)計(jì)體會(huì)的與總結(jié)。</p><p>　　1.3設(shè)計(jì)滿足的基本功能</p><p>　　南北方向（主干道）車道和東西方向（支干道）車道兩條交叉道路上的車輛交替運(yùn)行，主干道每次通行時(shí)間都設(shè)為30秒，支干道每次通行間為20秒，時(shí)間可設(shè)置修改。</p><p>　　在綠燈轉(zhuǎn)為紅燈時(shí)，要求黃燈先亮5秒

11、鐘，才能變換運(yùn)行車道；</p><p>　　黃燈亮?xí)r，要求每秒閃亮一次；</p><p>　　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(shí)間都有顯示器進(jìn)行顯示（采用計(jì)時(shí)的方法）。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)方案及硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 系統(tǒng)方案的確定</p><p>　　交通燈在安

12、全行車過(guò)程中起著十分重要的作用，現(xiàn)在交通燈一般設(shè)在十字路口，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈，加上一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示器來(lái)控制行車，對(duì)于一般情況下的安全行車、車輛分流發(fā)揮著作用，但根據(jù)實(shí)際行車過(guò)程中出現(xiàn)的情況，如何全面有效地利用交通燈指示交通情況，我們嘗試用單片機(jī)來(lái)控制交通燈，在軟、硬件方面采取一些改進(jìn)措施，使交通燈在控制中靈活而有效。</p><p>　　硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成單片機(jī)系統(tǒng)的實(shí)體和裝置，通常由運(yùn)算器、

13、控制器、存儲(chǔ)器、輸入接口電路和輸入設(shè)備、輸出接口電路和輸出設(shè)備等組成。單片機(jī)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)硬件的芯片，在實(shí)際應(yīng)用中，通常很難直接和被控制對(duì)象進(jìn)行電氣連接，必須外加各種擴(kuò)展接口電路、外部設(shè)備、被控對(duì)象等硬件和軟件，才能構(gòu)成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。該交通燈擬系統(tǒng)的硬件部分主要由鍵盤、顯示和運(yùn)算部分組成。按照題目的設(shè)計(jì)要求，本課題需要使用LED數(shù)碼管顯示和擴(kuò)展鍵盤。在該交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用AT89C52單片機(jī)。</p><p&

14、gt;　　2.2 顯示部分電路設(shè)計(jì)</p><p>　　LED顯示器有兩種工作方式：靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式。</p><p>　　靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是每個(gè)數(shù)碼管必須接一個(gè)8位鎖存器用來(lái)鎖存待顯示的字型碼。送入一次字型碼顯示自行一直保持，直到送人新字型碼為止。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是占用CPU時(shí)間少，顯示便于檢測(cè)和控制。缺點(diǎn)是硬件電路比較復(fù)雜，成本較高。各數(shù)碼管的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一

15、起，由位選線控制專用的。動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。這樣一來(lái)，就沒(méi)有必要每一位數(shù)碼管配置一個(gè)鎖存器，從而大大地簡(jiǎn)化了硬件電路。選亮數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂動(dòng)態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字型碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余暉和人眼視覺(jué)暫留作用，使人的感覺(jué)好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示。動(dòng)態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時(shí)應(yīng)略小于靜態(tài)顯示電路中的。各數(shù)碼管在顯示過(guò)程

16、中輪流得到顯示信號(hào)，與各數(shù)碼管接口的I/O口是公用的。</p><p>　　該設(shè)計(jì)采用如下所示的數(shù)碼管，分別顯示南北和東西燈的剩余時(shí)間。片選部分和數(shù)碼管顯示部分，分別接單片機(jī)管腳的P2口和P0口，具體的共陰數(shù)碼管下見(jiàn)圖。其中，A到G為碼段控制端口，1，2為片選端口。</p><p><b>　　時(shí)鐘部分電路圖</b></p><p>　　2.3

17、 時(shí)鐘部分電路設(shè)計(jì)</p><p>　　時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生MCS-51單片機(jī)工作時(shí)所必須的時(shí)鐘控制信號(hào)。其內(nèi)部電路在時(shí)鐘信號(hào)控制下，嚴(yán)格地按時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作。在執(zhí)行指令時(shí)，CPU首先要到程序存儲(chǔ)器中取出需要執(zhí)行的指令操作碼，然后譯碼，并由時(shí)序電路產(chǎn)生一系列控制信號(hào)去完成指令所規(guī)定操作。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用12MHz晶振和兩個(gè)33Pf瓷片電容，他們構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。該電

18、容的大小影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。為單片機(jī)提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘。其中兩個(gè)瓷片電容起微調(diào)作用。如圖所示：</p><p><b>　　時(shí)鐘電路圖</b></p><p>　　2.4復(fù)位部分電路設(shè)計(jì)</p><p>　　復(fù)位引腳RST通過(guò)一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲，在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2，斯密特觸發(fā)

19、器的輸出電平有復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。</p><p>　　復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。</p><p>　　該設(shè)計(jì)采用加電直接復(fù)位，復(fù)位電容采用10uF，電阻10000歐，為了節(jié)省元件，沒(méi)有采用上電加按鍵模式。加電瞬間，RES管腳為高電平。通常電阻回路放。</p><p><b>　　復(fù)位電路圖<

20、/b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]蔡美琴等-2版.MCS-51 系列單片機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)用.北京：高等教育出版社，2004.1-4</p><p>　　[2]張毅剛，劉杰. MCS-51 系列單片機(jī)原理及應(yīng)用.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004.256-270</p><p