單片機交通燈課程設計報告

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文檔簡介

1、　　單片機系統(tǒng)課程設計報告　　專業(yè)：自動化 073班 　　學生姓名： XXXX XXX 　　學號： 2007023323 2007023328 　　指導教師：

2、 XXXX XXXX 　　完成日期：2010年7月7日　　目錄　　1 設計任務和性能指標1　　1.1設計任務1

3、　1.2性能指標1　　2 設計方案2　　2.1任務分析2　　2.2方案設計2　　3 系統(tǒng)硬件設計3<

4、;p>　　3.1單片機的最小系統(tǒng)3　　3.2電源電路4　　3.3數碼管顯示時間電路設計4　　3.4信號燈控制電路設計5　　4 系統(tǒng)軟件設計5　　4.1 主程序設計5</

5、p>　　5 調試及性能分析6　　5.1 調試分析6　　5.1.1 軟件調試6　　5.1.2 硬件調試6　　5.1.3 系統(tǒng)功能調試6　　6 心得體會6

6、　　參考文獻8　　附錄1 系統(tǒng)原理圖9　　附錄2 系統(tǒng)仿真圖10　　附錄3 程序清單11　　1 設計任務和性能指標　　1.1

7、設計任務　　利用單片機完成交通信號燈控制器的設計，該交通信號燈控制器由一條主干道和一條支干道匯合成十字路口，在每個入口處設置紅、綠、黃三色信號燈，紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮則給行駛中的車輛有時間停在禁行線外。用紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號燈。如圖上圖所示。設東西向為主干道，南北為支干道。　　1.2性能指標&

8、lt;/b>　?。?）處于常允許通行的狀態(tài)，支干道有車來時才允許通行。主干道亮綠燈時，支干道亮紅燈；支干道亮綠燈時，主干道亮紅燈。　?。?）干道均有車時，兩者交替允許通行，主干道每次放行60秒，支干道每次放行40秒，設立60秒、40秒計時、顯示電路。　?。?）綠燈亮到紅燈亮的轉換過程中，要亮5秒黃燈作為過渡

9、。黃燈亮時，原紅燈按1Hz的頻率閃爍。　?。?）支干道通行時間及黃燈亮的時間均可在0～99秒內任意設置。　　2 設計方案　　2.1任務分析　　模擬交通燈控制器就是使用單片機來控制一些LED 和數碼

10、管，模擬真實交通燈的功能。紅、黃、綠交替閃亮，利用數碼管倒計數顯示間隔等，用于管理十字路口的車輛及行人交通，計時牌顯示路口通行轉換剩余時間等　　2.2方案設計　　根據設計的要求可知，系統(tǒng)的硬件原理框圖如下圖所示。　　系統(tǒng)硬件框圖</

11、p>　　單片機可選用AT89C51，它與8051系列單片機全兼容，但其內部帶有4KB的FLASH ROM，設計時無需外接程序存儲器，為設計和調試帶來極大的方便。南北向和東西向各采用2個數碼管計時，同時需要對該方向的指示燈的點亮時間進行倒計時。鍵盤系統(tǒng)可以根據系統(tǒng)的需要設置不同的鍵的個數，可以選擇線式鍵盤或矩陣式鍵盤，若單片機的IO口不夠用時，可以考慮擴展8255或8155滿足系統(tǒng)的要求。

12、　　2. 軟件方案 　　根據設計要求，程序框圖如圖1所示。軟件可由匯編語言完成，也可由C語言完成。軟件設計可以分為以下幾個功能模塊：　　主程序：初始化及鍵盤監(jiān)控。　　計時程序模塊：為定時器的中斷服務子程序，完成0.1秒（或其他時間）和1秒的時間定時。 &l

13、t;/p>　　顯示程序模塊：完成60個發(fā)光二極管（實際上只需驅動30個）和8個LED數碼管的顯示驅動。　　程序流程圖　　3 系統(tǒng)硬件設計　　3.1單片機的最小系統(tǒng)　　A

14、TMEL公司生產的AT89C52單片機它是硬件電路的核心部分，時鐘電路晶振使用12MHz，復位電路采取按鍵復位方式。具體連接圖3.1和圖3.2。　　單片機系統(tǒng)的時鐘電路　　單片機系統(tǒng)的復位電路　　3.2電源電路設計　　電源用5V直流變

15、壓器直接供電。　　3.3數碼管顯示電路　　顯示電路采用8個共陰數碼管，P1口作為數碼管的輸入，P3.4、P3.5、P3.6 P3.7分別作為東西南北四路數碼管的位選端。　　數碼管顯示電路　　3.4信號燈控制電路

16、　　應急電路　　4 系統(tǒng)軟件設計　　4.1 主程序設計　　系統(tǒng)程序流程圖 　　5 調試及性能分析

17、　　5.1 調試分析　　5.1.1 軟件調試　　軟件調試主要是利用proteus仿真軟件完成電路的搭建，運行以發(fā)現設計中的錯誤及時改正。　　5.1.2 硬件調試　　硬件調試主要是檢測硬件電路

18、是否有短路、斷路、虛焊等。具體步驟及測試結果如下：　?。?）檢查電源與地線是否全部連接上，用萬用表對照電路原理圖測試各導線是否完全連接，對未連接的進行修復。　?。?）參照原理圖，檢查各個器件之間的連接是否連接正確，是否存在虛焊，經測試，各連接不存在問題。　?。?）以上兩項檢查并修復完后，給該硬件電路上電，電源指示

19、燈點亮。　　5.1.3 系統(tǒng)功能調試　　通過軟件仿真顯示，系統(tǒng)基本能完成要求，由于設計思路出現問題，鍵盤沒有正確的做出來，沒有鍵盤電路，緊急情況也可以通過一個按鈕來采取相關的動作。　　6 心得體會　　這次單片機課程設計歷時一個學期的時

20、間，在這次設計過程里我們體驗了從設計、畫板、編程、焊板到調試的整個過程。　　對于交通燈這個題目，由于以前學單片機這個課程時，做過類似相關的實驗，覺得這個比較簡單而且做出的東西也比較直觀，在確定題目之后，查閱了大量的資料，初步完成了電路設計方案。　　接著就是用AD6這個軟件來畫電路板，這個軟件的應用上學期也學過了，但是學的時候感覺很簡單，但是到了具體設計的

21、時候，問題不斷的出來，比如有的器件庫里面沒有封裝，要自己花封裝，這時候就很容易出問題，比如焊盤的大小，有的器件上焊盤大小不一樣，有個別大的是用來固定的，這個很容易被忽略。　　下來就是程序的設計了，雖然感覺交通燈程序沒什么難的，就是數碼管倒計時顯示加幾個閃爍的二極管就完事，但是也許是起初想的太簡單，設計時到了細節(jié)處，也出了不少問題，而且很難被檢查出來，但是最后經過我們的不斷努力，還是寫出來正確的代

22、碼。　　上周學校終于把板子給做回來了，懷著緊張的心情一個器件一個器件的完成板子的焊接，最后通過串口線把程序下載到板子上，但是板子卻沒有意料中的效果，而且沒一點現象，用萬用表檢查單片機的電壓差不多為零，查出了問題所在松了口氣，后來在網上查資料知道原來變壓器的接口那三個引腳，兩個GND必須短接，要不就不能正常供電，本以為短接后就正常了，但是數碼管還是沒反應，二極管基本可以正常顯示，這時候真是一種煎熬

23、，差了很久找不到原因，后來對照著原理圖一個個的檢查，最后發(fā)現原來是數碼管封裝錯了，板子上的數碼管公共極是3、8兩個引腳，但是原理圖上封裝的事1、6，當時也沒有注意，以為只要是共陰管就沒問題了，沒想到軟件本身就存在錯誤。　　通過這次課設，對以前學過的知識進行了鞏固，加深了理解，提高了應用的能力，而且提高了我們的發(fā)現、分析、解決問題的能力。經歷了從最初的設計到最后做出產品的開發(fā)過程，提高了對專業(yè)的認

24、識及興趣，對于我們工科來說，對以后就業(yè)有及其重大的影響。　　參考文獻　　[1] 徐維祥.單片微型機原理及應用大連理工大學出版社，2006.12　　[2] 胡漢才.單片機原理與接口技術[M].北京: 清華大學大學出版社,2004.1-505.<p

25、>　　[3] 閆勝利.Altium Designer 6.Ｘ中文版使用教程　電子工業(yè)出版社　2007.6　　附錄1 系統(tǒng)原理圖　　附錄2 系統(tǒng)仿真圖　　附錄3 程序清單&

26、lt;p>　　;------------------------------------　　;程序實現功能　　;西南北路口直行與轉彎交替通行，數碼管顯示直行通行倒計時，紅綠黃燈顯示包括人行道在內的道路交通狀態(tài)。　　;某一方向道路擁擠時，可以人工控制調節(jié)東西南北方向通行時

27、間。　　;緊急情況時，各路口交通燈顯示紅燈，數碼管保持數據不變。　　;工作寄存器及存儲單元分配　　;1.工作寄存器　　;R2設置為定時器定時中斷次數,R6、R7用于延時程序中的寄存器<b

28、>　　;2.片內存儲單元　　;30H、31H作為兩組數碼管顯示數據存儲單元;32H、33H作為交通燈初始狀態(tài)存儲單元;40H、41H作為交通燈顯示數據存儲單元　　;3.標志位　　;00H：南北通行標志位 ; 01H：東西通行標志位;02H：緊急事件標

29、志位 　　;-----------------------------------　　SNF EQU 00H ;;;南北通行標志位　　EWF EQU 01H ;;;東西通行標志位　　URF EQU 02

30、H ;;;緊急事件標志位　　ORG 0000H　　LJMP MAIN ;;;上電轉主程序　　ORG 000BH ;;;定時中斷入口　　LJMP DSZD

31、 　　ORG 0003H ;;;緊急中斷入口　　LJMP URZD　　ORG 0030H 　　MAIN: LCALL INIT ;;;調用初始化子程序

32、　　LOOP: LCALL DIS ;;;循環(huán)執(zhí)行顯示子程序　　AJMP LOOP　　;///////////初始化程序　　INIT: SETB SNF 　　SETB EWF

33、;　　SETB URF 　　MOV R2,#20 ;;;定時器中斷20次為1s　　MOV TMOD,#01H ;;;初始化定時器　　MOV TL0,#0B0H　　MOV TH0,#3C

34、H　　SETB EA ;;;開定時中斷與緊急中斷　　SETB ET0　　SETB TR0　　SETB EX0

35、;　　SETB IT0 ;;;設置中斷程控方式　　MOV DPTR,#TAB ;;;數值首地址放入DPTR中　　MOV 40H,#25 ;;;東南西北通行時間設置　　MOV 41H,#25

36、MOV 30H,#25 ;;;通行時間初始化　　MOV 31H,#30　　MOV P0,#4CH ;;;初始化時南北通行并把交通燈狀態(tài)分別放在32H和33H中　　MOV 32H,#4CH　　MOV P2,#15H</p

37、>　　MOV 33H,#15H　　RET　　;////////////顯示子程序　　DIS: MOV P3,#0DFH ;;;選中南北方向的十位數碼管　　MOV A,30H

38、 ;;;把顯示數據送人數碼管顯示　　MOV B,#10　　DIV AB　　MOVC A,@A+DPTR　　MOV P1,A ;;;　　LCALL D

39、1MS　　MOV P3,#0EFH ;;;選中南北方向的個位數碼管　　MOV A,B ;;;送入數碼管顯示　　MOVC A,@A+DPTR 　　MOV P1,A　　LCAL

40、L D1MS　　MOV P3,#7FH ;;;選中第東西方向的十位數碼管　　MOV A,31H ;;;送入數碼管顯示　　MOV B,#10　　DIV AB<

41、p>　　MOVC A,@A+DPTR　　MOV P1,A　　LCALL D1MS　　MOV P3,#0BFH ;;;選中第東西方向的個位數碼管　　MOV A,B

42、　　MOVC A,@A+DPTR　　MOV P1,A　　LCALL D1MS　　SETB P3.0　　SETB P3.1　　JNB P3.0,DIS_S ;;;查詢是否第一個按鍵按下&

43、lt;p>　　JNB P3.1,DIS_E ;;;查詢是否第二個按鍵按下　　AJMP DIS_R ;;;沒有鍵按下則返回　　DIS_S:LCALL D5MS ;;;按鍵去抖　　JNB P3.0,DIS_SN

44、AJMP DIS_R 　　DIS_SN:MOV 40H,#50 ;;;對通行時間從新分配，南北通行時間加長　　MOV 41H,#30　　AJMP DIS_R　　DIS_E:LCALL D5MS ;;;按鍵去抖</p&g

45、t;　　JNB P3.1,DIS_EW 　　AJMP DIS_R　　DIS_EW:MOV 40H,#30 ;;;東西通行時間加長　　MOV 41H,#50　　DIS_R:RET </p

46、>　　;///////定時中斷處理程序　　DS_C: LJMP DS_R ;;;接力跳轉　　DSZD: PUSH ACC ;;;保護現場　　PUSH PSW

47、　CLR TR0 ;;;關定時器及中斷標志位并重新賦值　　CLR TF0　　MOV TL0,#0B0H　　MOV TH0,#3CH　　DJNZ R2,DS_C ;;;判斷1m時間是

48、否到達　　MOV R2,#20 ;;;到達重新賦值　　DEC 30H ;;;南北方向通行時間減一　　MOV A,30H ;;;把減一后的時間送入顯示存儲單元　　;;;;;;;南北通行到達最后4秒時黃燈閃爍

49、　　DS_10:CJNE A,#5,DS_11 ;;;如果通行時間剩余4秒　　JNB SNF,DS_11 ;;;判斷是否是南北通行　　MOV P0,#8AH 　　MOV 32H, #8AH ;;;把交通燈狀態(tài)存入存儲

50、單元（后面類似）　　DS_11:CJNE A,#4,DS_12 ;;;不是剩余3秒，返回　　JNB SNF,DS_12 ;;;不是南北通行時間，返回　　MOV P0,#88H　　MOV 32H, #88H<p&

51、gt;　　DS_12:CJNE A,#3,DS_13　　JNB SNF,DS_13　　MOV P0,#8AH　　MOV 32H, #8AH 　　DS_13:CJNE A,#2,DS_14　　JNB SNF,DS

52、_14　　MOV P0,#88H　　MOV 32H, #88H　　DS_14:CJNE A,#1,DS_15　　JNB SNF,DS_15　　MOV P0,#88H　　MOV

53、 32H,#88H　　;------------------------　　DS_15:JNZ DS_NE ;;;通行時間沒有結束轉向改變東西方向的數碼管　　CPL SNF ;;;如果通行時間結束則對標志位取反　　JNB

54、 SNF,DS_1 ;;;判斷是否南北通行　　MOV 30H,40H ;;;是，點亮相應的交通燈　　MOV P0,#4CH　　MOV 32H,#4CH ;;;存儲交通燈狀態(tài)　　MOV P2,#15H

55、;　　MOV 33H, #15H ;;;存儲交通燈狀態(tài)　　DS_NE:DEC 31H ;;;東西方向通行時間減一　　MOV A,31H ;;;把通行剩余時間送入顯示存儲單元　　;;;;;;;;東西方向通行時間剩余4秒鐘黃燈閃爍（程

56、序注釋與南北方向類似略）　　DS_20:CJNE A,#5,DS_21 　　JB EWF,DS_21　　MOV P0,#51H　　MOV 32H, #51H　　DS_21:CJNE A,#4,DS_22&

57、lt;/p>　　JB EWF,DS_22　　MOV P0,#41H　　MOV 32H, #41H　　DS_22:CJNE A,#3,DS_23　　JB EWF,DS_23　　MOV

58、 P0,#51H　　MOV 32H, #51H　　DS_23:CJNE A,#2,DS_24　　JB EWF,DS_24　　MOV P0,#41H　　MOV 32H, #41H<

59、;p>　　;-----------------------------　　DS_24:CJNE A,#1,DS_25　　JB EWF,DS_25　　MOV P0,#51H　　MOV 32H,#51H　　DS_25

60、:JNZ DS_R ;;;東西方向時間沒有結束，返回　　CPL EWF ;;;對通行狀態(tài)取反　　JNB EWF,DS_2 ;;;東西方向通行時間到來，跳轉　　MOV 31H,#80 ;;;東西方向通行結束，重新顯示

61、時間　　MOV P0,#89H ;;;點亮相應的交通燈　　MOV 32H, #89H　　MOV P2,#29H　　MOV 33H, #29H　　AJMP DS_R

62、　　DS_1: MOV 30H,#80 ;;;南北通行時間結束，重新對顯示存儲單元賦值 　　MOV P0,#89H ;;;執(zhí)行轉彎狀態(tài)1　　MOV 32H, #89H　　MOV P2,#26H

63、　　MOV 33H, #26H　　AJMP DS_NE 　　DS_2: MOV 31H,41H ;;;東西方向開始通行，賦值予顯示存儲單元　　MOV P0,#61H ;;;點亮相應的交通燈　　MOV

64、32H, #61H　　MOV P2,#15H　　MOV 33H, #15H　　DS_R: SETB TR0 　　POP PSW ;;;恢復現場　　POP ACC</

65、b>　　RETI　　;/////////////緊急中斷處理程序　　URZD: PUSH ACC ;;;保護現場　　PUSH PSW<

66、;p>　　CLR IE0 ;;;清除中斷標志位　　CLR TR0 ;;;關定時器　　CPL URF ;;;緊急事件標志位　　JB URF,UR_CON ;;;緊急結束；跳轉<p&

67、gt;　　MOV P0,#49H ;;;各路口燈全顯示紅燈亮　　MOV P2,#15H　　AJMP UR_R　　UR_CON:SETB TR0 ;;;恢復正常交通　　MOV A,32H<p

68、>　　MOV P0,A　　MOV A,33H　　MOV P2,A　　UR_R: POP PSW ;;;恢復現場　　POP ACC　　RETI

69、 　　;////////////查表指令　　TAB: DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 6DH　　DB 7DH, 07H, 7FH, 6FH　　;//////////延時5ms與1ms<p&

70、gt;　　D5MS: MOV R7,#5　　D1MS: MOV R7,#10　　MOV R6,#50 　　L1: DJNZ R6,$　　DJNZ R7,L1　　RET</

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