單片機(jī)交通燈課程設(shè)計(jì)--基于單片機(jī)的交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p><b>  課程設(shè)計(jì)(論文)</b></p><p>  題 目 名 稱 基于單片機(jī)的交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì) </p><p>  課 程 名 稱 單片機(jī)原理及在電氣測(cè)控學(xué)科中的應(yīng)用 </p><p>  學(xué) 生 姓 名 </p><

2、;p>  學(xué) 號(hào) </p><p>  系 、專(zhuān) 業(yè) 電氣工程系、09電氣測(cè)控類(lèi) </p><p>  指 導(dǎo) 教 師 </p><p><b>  2011年7月1日</b&

3、gt;</p><p>  課程設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)</p><p>  注:1.此表由指導(dǎo)教師填寫(xiě),經(jīng)系、教研室審批,指導(dǎo)教師、學(xué)生簽字后生效;</p><p>  2.此表1式3份,學(xué)生、指導(dǎo)教師、教研室各1份。</p><p>  指導(dǎo)教師(簽字): 學(xué)生(簽字):</p><

4、;p>  邵陽(yáng)學(xué)院課程設(shè)計(jì)(論文)評(píng)閱表</p><p>  學(xué)生姓名 吳霞 學(xué) 號(hào) 0941201250 </p><p>  系 電氣工程系 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 電本三班

5、 </p><p>  題目名稱 基于單片機(jī)的交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì) </p><p>  課程名稱 單片機(jī)原理及在電氣測(cè)控學(xué)科中的應(yīng)用 </p><p><b>  一、學(xué)生自我總結(jié)</b></p><p><b>  二、指導(dǎo)教師評(píng)定</b></p><p>  注:1、本表

6、是學(xué)生課程設(shè)計(jì)(論文)成績(jī)?cè)u(píng)定的依據(jù),裝訂在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(或論文)的“任務(wù)書(shū)”頁(yè)后面;</p><p>  2、表中的“評(píng)分項(xiàng)目”及“權(quán)重”根據(jù)各系的考核細(xì)則和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)確定。</p><p><b>  摘 要</b></p><p>  本文將介紹一種基于AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)的交通燈系統(tǒng)對(duì)于交通的控制,12個(gè)不同顏色的發(fā)光二極管來(lái)模擬東南西

7、北四個(gè)方向的交通的,并通過(guò)單片機(jī)寫(xiě)入程序,來(lái)控制這些燈發(fā)光或者熄滅。</p><p>  本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)89C51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈控制器,實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車(chē)流量通過(guò)89C51芯片的P0口設(shè)置紅、綠燈燃亮?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;車(chē)輛闖紅燈報(bào)警;綠燈時(shí)間可檢測(cè)車(chē)流量并可通過(guò)雙位數(shù)碼管顯示。本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。</p><p&g

8、t;  關(guān)鍵字:交通燈;AT89C51單片;發(fā)光二極管;閃爍</p><p><b>  目 錄</b></p><p><b>  1、引言1</b></p><p><b>  1.1簡(jiǎn)介1</b></p><p>  2、方案論證與設(shè)計(jì)2</p>&l

9、t;p>  3、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3</p><p>  3.1 AT89C51芯片的介紹3</p><p>  3.2電路原理圖7</p><p><b>  3.3仿真8</b></p><p>  3.4 實(shí)物圖11</p><p>  4.系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)12</p>

10、<p>  5、系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試結(jié)果分析13</p><p>  5.1 系統(tǒng)調(diào)試13</p><p><b>  總 結(jié)14</b></p><p><b>  參考文獻(xiàn)15</b></p><p><b>  附 錄16</b></p>

11、<p><b>  致 謝20</b></p><p><b>  1、引言</b></p><p><b>  1.1簡(jiǎn)介</b></p><p>  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。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

12、件結(jié)合,加以完善。</p><p>  十字路口車(chē)輛穿梭,行人熙攘,車(chē)行車(chē)道,人行人道,有條不紊。那么靠什么來(lái)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)。交通信號(hào)燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)89C51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈控制器,實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車(chē)流量通過(guò)89C51芯片的P0口設(shè)置紅、綠燈燃亮?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;車(chē)輛闖紅燈報(bào)警;綠燈時(shí)間可檢測(cè)車(chē)流量并可

13、通過(guò)雙位數(shù)碼管顯示。本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。</p><p>  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。1968年,聯(lián)合國(guó)《道路交通和道路標(biāo)志信號(hào)協(xié)定》對(duì)各種信號(hào)燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號(hào),面對(duì)綠燈的車(chē)輛可以直行,左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎,除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車(chē)輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車(chē)輛和過(guò)人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是

14、禁行信號(hào),面對(duì)紅燈的車(chē)輛必須在交叉路口的停車(chē)線后停車(chē)。黃燈是警告信號(hào),面對(duì)黃燈的車(chē)輛不能越過(guò)停車(chē)線,但車(chē)輛已十分接近停車(chē)線而不能安全停車(chē)時(shí)可以進(jìn)入交叉路口。</p><p><b>  2、方案論證與設(shè)計(jì)</b></p><p>  整個(gè)設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為核心,設(shè)計(jì)硬件如圖</p><p><b>  圖2.1硬件框圖<

15、;/b></p><p>  如圖2.1所示,本系統(tǒng)基于AT89C51單片機(jī),振蕩電路的晶振采用12MHz,由控制核心AT89C51單片機(jī)、電源、振蕩電路、復(fù)位電路、交通燈電路組成。</p><p><b>  3、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>  3.1 AT89C51芯片的介紹</p><p><

16、b>  AT89C51簡(jiǎn)介</b></p><p>  AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器,俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用A

17、TMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造,與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中,ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器,AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。外形及引腳排列如圖3.1所示</p><p>  圖3.1 AT89C51結(jié)構(gòu)圖</p><p>

18、<b>  主要特性:</b></p><p><b>  1、P0口</b></p><p>  P0口有八條端口線,命名為P0.0~P0.7,其中P0.0為低位,P0.7為高位。每條線的結(jié)構(gòu)組成如圖3.2。它由一個(gè)輸出鎖存器,兩個(gè)三態(tài)緩沖器,輸出驅(qū)動(dòng)電路和輸出控制電路組成。P0口是一個(gè)三態(tài)雙向I/O口,它有兩種不同的功能,用于不同的工作環(huán)境。

19、第一個(gè)功能是作普通I/O口,另一種是當(dāng)系統(tǒng)外擴(kuò)存儲(chǔ)器時(shí),P0口作系統(tǒng)擴(kuò)展后的數(shù)據(jù)總線口和地址總線口分時(shí)使用,首先輸出低8位的地址A7~A0,作地址總線;然后輸入或輸出數(shù)據(jù),作數(shù)據(jù)總線。</p><p>  圖3.2 P0口結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>  2、P1口</b></p><p>  口有八條端口線,命名為P1.0~P1.7,每條線

20、的結(jié)構(gòu)組成如圖3.3。P1口是一個(gè)準(zhǔn)雙向口,只作普通的I/O口使用,其功能與P0口的第一功能相同。作輸出口使用時(shí),由于其內(nèi)部有上拉電阻,所以不需外接上拉電阻;作輸入口使用時(shí),必須先向鎖存器寫(xiě)入“1”,使場(chǎng)效應(yīng)管T截止,然后才能讀取數(shù)據(jù)。</p><p>  圖3.3 P1口結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>  3、P2口</b></p><p>

21、  P2口有八條端口線,命名為P2.0~P2.7,每條線的結(jié)構(gòu)如圖3.4所示。P2口也是一個(gè)準(zhǔn)雙向口,它有兩種使用功能:一種是當(dāng)系統(tǒng)不擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí),作普通I/O口使用,其功能和原理與P0口第一功能相同,只是作為輸出口時(shí)不需外接上拉電阻;另一種是當(dāng)系統(tǒng)外擴(kuò)存儲(chǔ)器時(shí),P2口作系統(tǒng)擴(kuò)展的地址總線口使用,輸出高8位的地址A7~A15,與P0口第二功能輸出的低8位地址相配合,共同訪問(wèn)外部程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(64 KB)。</p>

22、<p>  圖3.4 P2口結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>  4、P3口</b></p><p>  P3口有八條端口線,命名為P3.0~P3.7,每條線的結(jié)構(gòu)如圖3.5所示。P3口是一個(gè)多用途的準(zhǔn)雙向口。第一功能是作普通I/O口使用,其功能和原理與P1口相同。第二功能是作控制和特殊功能口使用,這時(shí)八條端口線所定義的功能各不相同,如表3.1所示。</

23、p><p>  圖3.5 P3口結(jié)構(gòu)圖</p><p>  表3.1 P3口第二功能表</p><p>  RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí),要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 </p><p>  ALE/PROG:當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí),地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間,此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí),

24、ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào),此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是:每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí), ALE只有在執(zhí)行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止,置位無(wú)效。</p><p>  /PSEN:外部程序存儲(chǔ)器的選通信

25、號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間,每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 </p><p>  /EA/VPP:當(dāng)/EA保持低電平時(shí),則在此期間外部程序存儲(chǔ)器(0000H-FFFFH),不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí),/EA將內(nèi)部鎖定為RESET;當(dāng)/EA端保持高電平時(shí),此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間,此引腳也用于施加12V編程電源(VP

26、P)。 </p><p>  XTAL1:反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 </p><p>  XTAL2:來(lái)自反向振蕩器的輸出。 </p><p><b>  振蕩器特性: </b></p><p>  XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷

27、振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件,XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器,因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求,但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p><b>  3.2電路原理圖</b></p><p>  圖3.6 電路原理圖</p><p>  如圖3.6所示,該電路以AT89C51為模板,P0口

28、為輸出端口,分別連接到對(duì)應(yīng)的交通燈上,然后由程序控制,紅綠等交替點(diǎn)亮25秒,中間黃燈閃爍5次,時(shí)間為5秒。</p><p><b>  3.3仿真</b></p><p>  3.3.1東西方向通行</p><p>  圖3.7 東西方向通行</p><p>  如圖所示,當(dāng)接通電源時(shí),模擬東西方向通行,東西方向綠燈亮;

29、南北方向紅燈亮。</p><p>  3.3.2等待南北通行</p><p><b>  圖3.8 黃燈等待</b></p><p>  圖3.9 南北方向通行</p><p>  如圖3.8所示,系統(tǒng)經(jīng)過(guò)25秒后,綠燈熄滅,黃燈開(kāi)始閃爍。黃燈閃爍5次(5秒)后,如圖3.9所示,南北方向開(kāi)始通車(chē),通行時(shí)間為25秒。<

30、;/p><p>  3.3.3 等待東西通行</p><p>  圖3.10 黃燈等待</p><p>  圖3.11 東西方向通行</p><p>  如圖3.10所示,系統(tǒng)經(jīng)過(guò)25秒后,綠燈熄滅,黃燈開(kāi)始閃爍。黃燈閃爍5次(5秒)后,如圖3.11所示,東西方向通車(chē),通行時(shí)間為25秒。</p><p><b>

31、  3.4 實(shí)物圖</b></p><p><b>  圖3.11 實(shí)物圖</b></p><p><b>  4.系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>  圖4.1 程序圖</b></p><p>  如圖4.1所示:在十字路口的前25秒,東西方通行,綠

32、燈亮,25秒以后,東西方的黃燈開(kāi)始閃爍,閃爍5次(5秒)后。東西方紅燈亮,南北方向綠燈亮,25秒后,南北方向黃燈閃爍,5秒后,南北方向紅燈亮,東西方向綠燈亮。一個(gè)周期完成。</p><p>  5、系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試結(jié)果分析</p><p><b>  5.1 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>  根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大部分:硬件

33、調(diào)試,軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)。</p><p><b>  5.2硬件調(diào)試</b></p><p>  對(duì)各個(gè)模塊的功能進(jìn)行調(diào)試,主要調(diào)試各模塊能否實(shí)現(xiàn)指定的功能。</p><p><b>  5.3軟件調(diào)試</b></p><p>  軟件調(diào)試采用Keil uVision4軟件,將編好的程序進(jìn)行調(diào)試

34、,主要是檢查語(yǔ)法錯(cuò)誤。</p><p><b>  5.4硬件軟件聯(lián)調(diào)</b></p><p>  將調(diào)試好的硬件和軟件進(jìn)行聯(lián)調(diào),主要調(diào)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)功能。</p><p><b>  總 結(jié)</b></p><p>  本次課程設(shè)計(jì)是我到目前為止覺(jué)得最有意義也是收獲最大的一次實(shí)習(xí),可以說(shuō)是有苦也有甜

35、。身為電氣工程系的學(xué)生,設(shè)計(jì)是我們將來(lái)必須的技能。而這次課程設(shè)計(jì)恰恰給我們提供了一個(gè)應(yīng)用自己所學(xué)知識(shí)的平臺(tái)。</p><p>  從通過(guò)理論設(shè)計(jì),到確定具體方案,再到仿真軟件仿真,最后到調(diào)試電路、顯示結(jié)果。整個(gè)過(guò)程都需要我充分利用所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行思考、借鑒??偟膩?lái)說(shuō),這次課程設(shè)計(jì)雖然很累,但非常充實(shí)。</p><p>  在這次實(shí)習(xí)中,正確的思路是很重要的,只要設(shè)計(jì)思路是正確的,那么才有可能

36、成功。因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)前必須做好充分的準(zhǔn)備,認(rèn)真查找詳細(xì)的資料,為我們?cè)O(shè)計(jì)的成功打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>  如果說(shuō)前面的電路的理論設(shè)計(jì)是多么令人頭痛的事,那么安裝、調(diào)試過(guò)程則是一個(gè)考驗(yàn)人的耐心的過(guò)程,對(duì)電路的安裝、分析調(diào)試要一步一步來(lái),不能急躁。這次課程設(shè)計(jì)對(duì)以前學(xué)過(guò)的理論知識(shí)起到了很好的回顧作用,同時(shí)還彌補(bǔ)了之前對(duì)單片機(jī)知識(shí)的相關(guān)漏洞。剛開(kāi)始,我對(duì)課程設(shè)計(jì)是一無(wú)所知,就連按照硬件圖來(lái)寫(xiě)匯編程序,都是一個(gè)

37、很大的問(wèn)題。后來(lái)在唐宏偉老師的耐心指導(dǎo)下,我終于知道了如何使用Proteus軟件,以及如何用Word繪圖工具欄來(lái)畫(huà)流程圖。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,遇到了很多疑難點(diǎn),通過(guò)組員的討論, 并在教師指導(dǎo)下,綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),最終完成基于單片機(jī)的交通燈的設(shè)計(jì)。</p><p>  雖然這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中我們遇到了很多問(wèn)題,比如說(shuō)程序、流程圖以及Proteus的仿真,我們還不能如魚(yú)得水,還不是很熟練,經(jīng)常熬夜對(duì)程序進(jìn)行修改和仿真調(diào)試,

38、但是我仍然非常感謝有這么一個(gè)機(jī)會(huì),老師的耐心指導(dǎo)也讓我們懂得了不少知識(shí)。</p><p>  總體來(lái)說(shuō),這次課程設(shè)計(jì)讓我受益匪淺。在摸索改如何設(shè)計(jì)電路使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過(guò)程中培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維,增加了實(shí)際動(dòng)手能力,在讓我體會(huì)到了設(shè)計(jì)電路的艱辛的同時(shí),更讓我體會(huì)到了成功的喜悅。在這次基于單片機(jī)的交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,少了兩個(gè)LED顯示器,使得這次的設(shè)計(jì)不能很好的反映計(jì)時(shí)的功能。</p><p>

39、;<b>  參考文獻(xiàn)</b></p><p>  [1]李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006:15-48.</p><p>  [2] 何立民.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程[M] .北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004:8-58.</p><p>  [3]張克農(nóng).?dāng)?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M] .北京:高等教育出版社

40、,2003:218-251. </p><p>  [4]胡宴如.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M] .北京:高等教育出版社,2004:45-78</p><p>  [5]邱關(guān)源.電路[M] .北京:高等教育出版社,2006:90-180.</p><p><b>  附 錄</b></p><p><b> 

41、 源程序:</b></p><p>  #include"reg52.h"</p><p>  #define uint unsigned int </p><p>  #define uchar unsigned char</p><p>  sbit hong1=P0^0;</p><p

42、>  sbit huang1=P0^1;</p><p>  sbit lu1=P0^2;</p><p>  sbit hong2=P0^3;</p><p>  sbit huang2=P0^4;</p><p>  sbit lu2=P0^5;</p><p>  void delay_50ms(uint

43、z)</p><p><b>  {</b></p><p><b>  uint x,y;</b></p><p>  for(x=z;x>0;x--)</p><p>  for(y=5600;y>0;y--);</p><p><b>  }<

44、;/b></p><p><b>  void lu()</b></p><p><b>  {</b></p><p><b>  lu1=0;</b></p><p><b>  hong1=1;</b></p><p>

45、<b>  lu2=1;</b></p><p><b>  hong2=0;</b></p><p>  delay_50ms(450);</p><p><b>  lu1=1;</b></p><p><b>  huang1=0;</b></

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56、in()</p><p><b>  {</b></p><p><b>  while(1)</b></p><p><b>  {</b></p><p><b>  lu();</b></p><p><b>  h

57、ong();</b></p><p><b>  } </b></p><p><b>  }</b></p><p><b>  致 謝</b></p><p>  本課題在選題及進(jìn)行過(guò)程中得到唐宏偉老師的悉心指導(dǎo)。論文行文過(guò)程中,唐老師多次幫助我分析思路,開(kāi)拓視

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