單片機(jī)課程設(shè)計(jì)（論文）交通信號(hào)燈單片機(jī)設(shè)計(jì)

1、一、 設(shè)計(jì)目的1、了解交通信號(hào)鐘管理的基本工作原理。2、熟悉at89s51單片機(jī)的各種工作方式和應(yīng)用。3、熟悉應(yīng)用編程，掌握利用軟硬件相結(jié)合的方法。4、掌握多位led顯示問(wèn)題的解決及顯示方法。5、通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)加深對(duì)單片機(jī)課程的全面認(rèn)識(shí)復(fù)習(xí)和掌握，對(duì)單片機(jī)課程的應(yīng)用進(jìn)一步的了解。6、通過(guò)單片機(jī)課程設(shè)計(jì),熟練掌握編程的方法,將理論聯(lián)系到實(shí)踐中去,提高我們的動(dòng)腦和動(dòng)手的能力。7、通過(guò)交通信號(hào)鐘的設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)單程序的編寫(xiě),最終提高我們的邏輯抽象能力。8、通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)掌握仿真軟件的應(yīng)用，能將軟硬件結(jié)合起來(lái)，對(duì)程序進(jìn)行編輯和校驗(yàn)。二、設(shè)計(jì)要求1、設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口的交通燈控制電路，要求甲車(chē)道和乙車(chē)道兩條

2、交叉道路上的車(chē)輛交替運(yùn)行，每次通行時(shí)間為25秒；2、要求黃燈先亮5秒，才能變換運(yùn)行車(chē)道；3、黃燈亮?xí)r，要求每秒鐘閃亮一次；4、根據(jù)交通燈控制系統(tǒng)框圖，畫(huà)出完整的電路圖和波形圖。三、總體設(shè)計(jì)1、at89s51單片機(jī)的簡(jiǎn)介89s51是mcs-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，我們就這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。89s51單片機(jī)包含中央處理器、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：（1）中央處理器中央處理器(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

3、代碼，cpu負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)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。（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器ram89s51內(nèi)部有128個(gè)8位用戶(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專(zhuān)用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專(zhuān)用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶(hù)只能訪問(wèn)，而不能用于存放用戶(hù)數(shù)據(jù)，所以，用戶(hù)能使用的ram只有128個(gè)，可存放讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶(hù)定義的字型表。（3）程序存儲(chǔ)器(rom)89s51共有4kb掩膜rom，最大可擴(kuò)展64k字節(jié)，用于存放用戶(hù)程序，原始數(shù)據(jù)或表格。（4）定時(shí)/計(jì)數(shù)器：89s51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。（5）并行輸入輸

4、出(i/o)口：89s51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。（6）中斷系統(tǒng)89s51具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿(mǎn)足不同的控制要求，并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。2、89s51單片機(jī)的引腳89s51單片機(jī)內(nèi)部總線是單總線結(jié)構(gòu),即數(shù)據(jù)總線和地址總線是公用的. 89s51有40條引腳, 與其他51系列單片機(jī)引腳是兼容的. 這40條引腳可分為i/o接口線、電源線、控制線、外接晶體線4部分. 89s51單片機(jī)為雙列直插式封裝結(jié)構(gòu), 如圖3.2所示.圖3.2 89s51引腳分配圖89s51單機(jī)的電源線有以下兩種：（1） vc

5、c：+5v電源線。電源線 （2） gnd：接地線。89s51單片機(jī)的外接晶體引腳有以下兩種: （1）xtal1：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸入端和內(nèi)部時(shí)鐘工作的輸入端。采用內(nèi)部振蕩器時(shí)，它接外部石英晶體和微調(diào)電容的一個(gè)引腳。（2） xtal2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端。采用外部振蕩器時(shí)，該引腳懸空。外接晶體引腳。控制線 89s51單片機(jī)的控制線有以下幾種：（1） rst：復(fù)位輸入端，高電平有效。（2） ale/prog：地址鎖存允許/編程線。（3） psen：外部程序存儲(chǔ)器的讀選通線。（4） ea/vpp：片外rom允許訪問(wèn)端/編程電源端。3、交通鐘設(shè)計(jì)流程圖

6、南北綠燈，東西紅燈延時(shí)25秒南北綠燈閃5次轉(zhuǎn)黃燈，東西紅燈，延時(shí)一秒南北紅燈，東西綠燈延時(shí)25秒東西綠燈閃5次轉(zhuǎn)黃燈，南北紅燈，延時(shí)一秒開(kāi)始結(jié)束四、各部分電路設(shè)計(jì)（1）時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)如上圖所示，采用內(nèi)部時(shí)鐘產(chǎn)生方式，在xtal1和xtal2兩端跨接晶體或陶瓷振蕩器，與內(nèi)部反相器構(gòu)成穩(wěn)定的自擊震蕩。其發(fā)出的時(shí)鐘脈沖直接送入片內(nèi)定時(shí)控制部件。（2） 復(fù)位電路設(shè)計(jì)如上圖所示，采用上電+按鈕電平復(fù)位方式，當(dāng)按下按鈕時(shí)，rst管腳高電平觸發(fā)。為保證復(fù)位可靠，rc時(shí)間常數(shù)應(yīng)大于兩個(gè)機(jī)器周期，電容取22uf，電阻取1k歐。（3） 燈控制電路設(shè)計(jì)如上圖所示，交通燈狀態(tài)顯示電路由東西南北四個(gè)方向各三個(gè)led燈組成

7、，分別顯示四個(gè)方向上紅、黃、綠三個(gè)狀態(tài)，用以指示十字路口各方向車(chē)輛的行駛。通過(guò)軟件編程，可使路口交通變化情況為:南北方向（主干道）車(chē)道和東西方向（支干道）車(chē)道兩條交叉道路上的車(chē)輛交替運(yùn)行，甲車(chē)道和乙車(chē)道兩條交叉道路上的車(chē)輛交替運(yùn)行，每次通行時(shí)間為25秒；黃燈先亮5秒，才能變換運(yùn)行車(chē)道；黃燈亮?xí)r，要求每秒鐘閃亮一次。（4） 倒計(jì)時(shí)交通鐘電路設(shè)計(jì)如上圖所示，交通顯示鐘由兩個(gè)共陰極兩位數(shù)碼管來(lái)實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)。由于p0口輸出電流小，需外接上電阻，接到p1口的p1.0p1.7口用單片機(jī)來(lái)控制其片選。（5） 按鍵控制電路設(shè)計(jì)如上圖所示，開(kāi)關(guān)控制由三個(gè)連接到單片機(jī)的控制按鈕組成。通過(guò)軟件編程，一道有車(chē)而另一道無(wú)

8、車(chē)（實(shí)驗(yàn)時(shí)用開(kāi)關(guān) k0 和 k1 控制），交通燈控制系統(tǒng)能立即讓有車(chē)道放行。有緊急車(chē)輛要求通過(guò)時(shí)，系統(tǒng)要能禁止普通車(chē)輛通行，a、b道均為紅燈，緊急車(chē)由k2 開(kāi)關(guān)模擬。返回正常狀態(tài)時(shí)通過(guò)復(fù)位電路的復(fù)位開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。五、整體電路圖六、 設(shè)計(jì)總結(jié)1、 設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法仿真軟件中找不到at89s52，所以用at89s51代替，在向仿真軟件的單片機(jī)輸入程序時(shí)需要hex格式的文件，通過(guò)網(wǎng)上搜索找到了keil uvision軟件將寫(xiě)好編程的txt文檔建成hex文件，仿真時(shí)可能會(huì)出錯(cuò)，所以需要不斷調(diào)試電路與程序，直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。2、 設(shè)計(jì)體會(huì)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題

9、的能力。讓我對(duì)單片機(jī)的理論有了更加深入的了解，同時(shí)在具體的制作過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在書(shū)本上的知識(shí)與實(shí)際的應(yīng)用存在著不小的差距。書(shū)本上的知識(shí)很多都是理想化后的結(jié)論，忽略了很多實(shí)際的因素，或者涉及的不全面，可在實(shí)際的應(yīng)用時(shí)這些是不能被忽略的，我們不得不考慮這方的問(wèn)題，這讓我們無(wú)法根據(jù)書(shū)上的理論就輕易得到預(yù)想中的結(jié)果，有時(shí)結(jié)果甚至很差別很大。特別是電路完成后，所有的焊接都與我們?cè)O(shè)計(jì)的方案一樣，但當(dāng)我們接通電源時(shí)，所看到的結(jié)果與我們料想的完全不同，十二盞燈都亮了，我們也都知道，任何實(shí)驗(yàn)都不可能一次就成功的，我們認(rèn)真的去檢查，可是檢查了好久都沒(méi)有任何發(fā)現(xiàn)，只知道單片機(jī)的io口的輸出與我們所輸入的程序不相符合

10、，我們逐步排查，最先檢查led燈電路的接法是否合理，然后檢查時(shí)鐘電路的晶振是否有問(wèn)題，然后再檢查復(fù)位電路是否完好，最后功夫不負(fù)有心人，我們把復(fù)位電路接地電阻斷開(kāi)后，就發(fā)現(xiàn)led燈有規(guī)律的熄滅了，經(jīng)過(guò)我們的認(rèn)真檢查，對(duì)位選控制位口的改正，最后電路基本上都實(shí)現(xiàn)了我們預(yù)先設(shè)計(jì)的功能。這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，

11、掌握得不夠牢固。3、 對(duì)設(shè)計(jì)的建議以后應(yīng)該下更多的功夫到實(shí)踐中去，到圖書(shū)館或者上網(wǎng)獲取更多的知識(shí)，單靠書(shū)本是不行的，可以定時(shí)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室供學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)，另外設(shè)計(jì)時(shí)間比較短，為了更好地符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)花更多時(shí)間投入到學(xué)習(xí)當(dāng)中去。實(shí)踐是掌握只是的一個(gè)很好的途徑。參考文獻(xiàn)1李明 畢萬(wàn)新主編 單片機(jī)原理與接口技術(shù)，大連理工大學(xué)出版社2張毅坤主編 單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社3楊恢先 黃輝先主編 單片機(jī)原理及其應(yīng)用，人民郵電出版社4劉瑞新主編 單片機(jī)原理及應(yīng)用教程，機(jī)械工業(yè)出版社5蔡明文 馮先成主編 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，華中科技大學(xué)出版社附錄一：參考程序清單如下：ledequp1 or

12、g0000h ljmpstart org0030hstart:movsp,#60hlcalls0 ;初始狀態(tài)lcalls1 ;南北綠燈,東西紅燈lcalls2 ;南北綠燈閃轉(zhuǎn)黃燈,東西紅燈lcalls3 ;南北紅燈,東西綠燈lcalls4 ;南北紅燈,東西綠燈閃轉(zhuǎn)黃燈ljmpstarts0:mova,#00100001b ;南北紅燈,東西紅燈mov led,amovr2,#10 ;延時(shí)lcalldelayrets1:mova,#10000001b ;南北綠燈,東西紅燈mov led,amov r2,#200 ;延時(shí)lcall delayrets2:mova,#00000001b ;南北綠燈滅，

13、東西紅燈亮flash:mova,#01000001b;南北黃燈，東西紅燈mov led,amov r2,#03hlcalldelaymov a,#10000001b ;南北綠燈,東西紅燈mov led,amov r2,#03hlcalldelaydjnzr3,flashrets3:mova,#00100100b ;南北紅燈,東西綠燈mov led,amov r2,#200;延時(shí)lcalldelayrets4:mov a,#00100010b mov led,a mov r3,#03h lcall delayflash1:mova,#00100010b;南北紅燈亮,東西綠燈滅mov led,am

14、ov r2,#03hlcalldelaymov a,#01000000bmov led,amov r2,#03hlcalldelaydjnzr3,flash1retdelay:push02h ;延時(shí)子程序push01h push00hdelay1:movr1,#00hdelay2:movr0,#0c2hdjnzr0,delay2djnzr1,delay2 ;延時(shí)djnzr2,delay1pop 00hpop 01hpop 02hretend序號(hào)元器件名稱(chēng)數(shù)量1at89s511片2兩位共陰數(shù)碼管1個(gè)3電容30pf2片4晶振1個(gè)5電阻10008個(gè)6開(kāi)關(guān)2個(gè)7電池盒1個(gè)8發(fā)光二極管紅 黃 綠各4個(gè)9

15、電路板1塊10導(dǎo)線若干11電池4個(gè)附錄二：元件清單#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned char uchar code tab10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;sbit ashumage=p27; /對(duì)支路的設(shè)計(jì)sbit ashumashi=p26;/左主，右支uint cnt=0;uint cnty=5;uint k1,k2,k3,k4;sbit red=p12;/三個(gè)模擬燈的設(shè)計(jì)sbit green=p11;sbit yellow=p10;sbi

16、t ting=p25;/停車(chē)時(shí)的信號(hào)sbit bshumage=p23; /支路的設(shè)計(jì)sbit bshumashi=p22;int a=25,b=25;void delayxms(xms)uint i,j;for(i=xms;i0;i-)for(j=110;j0;j-);void init() /定時(shí)器0的設(shè)置tmod=0x01;th0=(65536-45872)/256;tl0=(65536-45872)%256;ea=1;et0=1;void dis_a(uint x)p0=tabx/10;/顯示25倒計(jì)時(shí)函數(shù)ashumashi=0; delayxms(5);ashumashi=1;p0=

17、tabx%10;ashumage=0;delayxms(5);ashumage=1;void dis_b(uint x)p0=tabx/10;/顯示25倒計(jì)時(shí)函數(shù)bshumashi=0; delayxms(5);bshumashi=1;p0=tabx%10;bshumage=0;delayxms(5);bshumage=1;void main()init();tr0=1;k1=1;k2=k3=0;while(1)if(k1)red=0;green=yellow=1;dis_a(a);dis_b(a);if(k2)red=green=1;yellow=0;delayxms(10);/yellow

18、=1;/delayxms(1000);b=25;if(k3)dis_b(b);dis_a(b);red=yellow=1;green=0;/a=25;if(k4)red=green=1;yellow=0;delayxms(10);/yellow=1;/delayxms(1000);a=25; void t0_time() interrupt 1/主要完成過(guò)程的檢測(cè)，th0=(65536-45872)/256;/至于任務(wù)的完成則安排在主程序中tl0=(65536-45872)%256;cnt+;if(cnt=20)/說(shuō)明1s 已到cnt=0;if(k1=1)/k1表示第一過(guò)程正在進(jìn)行k2=k3=k4=0;/關(guān)閉第二，第三過(guò)程a-;if(a=0)a=25;k1=k3=k4=0;/關(guān)閉第一，第三過(guò)程k2=1;if(k2=1)k1=k3=k4=0;/if(yellow=0)yellow=1;/else/yell