《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程設(shè)計-十字路口的交通燈控制電路設(shè)計

1、 目 錄目 錄1單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計任務(wù)書1引言4一：實物圖5二：總括：包括總電路圖，設(shè)計內(nèi)容，原件清單等7（一）：總圖7（二）：原件清單7（三）：各功能模塊及說明8(四).74LS06管腳圖10(五).74LS245管腳圖10（六).DS1302管腳圖11（七）.數(shù)碼管11課題一：交通燈11一：設(shè)計要求及步驟11二：流程圖12三：驅(qū)動程序（略）12四：注意事項12課題二：數(shù)字溫度計的設(shè)計13一：設(shè)計要求及步驟13二：DS18B20工作原理13三：流程圖14四：DS18B20與單片機(jī)連接圖14五：驅(qū)動程序（略）15課題三：電子時鐘15一：設(shè)計要求及設(shè)計步驟15二：工作原理15三：流程圖15

2、四：驅(qū)動程序（略）16實訓(xùn)總結(jié)：16單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計任務(wù)書一、時間及任務(wù)安排2011年6月20日（第17周）2011年7月1日（第18周）； 了解并熟悉課題流程工藝過程，畫電路原理圖、列元件清單、上機(jī)調(diào)試程序；焊接電路板、燒錄程序調(diào)試通過，寫課程設(shè)計總結(jié)。二、課題內(nèi)容課題1：設(shè)計制作一個十字路口的交通燈控制電路，要求：1) 主車道和干道兩條交叉道路上的車輛交替運行，每次通行時間都設(shè)為主道通行25s，次道通行20s； 2) 黃燈先亮5s，才能變換運行車道；3) 黃燈亮?xí)r，要求每秒閃動一次；4) 倒數(shù)秒數(shù)顯示，用二位數(shù)碼管顯示時間；5) 黃燈亮?xí)r有聲音提示；（機(jī)電專業(yè)選做）課題2：設(shè)計制作

3、一個數(shù)字溫度計，要求能顯示四位溫度數(shù)字。課題3：設(shè)計制作一個數(shù)字電子時鐘，、要求能顯示四位（秒、分或分、時）時間數(shù)字。三、課題要求學(xué)生需要自主完成以下具體內(nèi)容：1課題分析對所要求的課題進(jìn)行分析，確定課題的功能、結(jié)構(gòu)和要求并擬定設(shè)計參數(shù)，以此為基礎(chǔ)確定初步的設(shè)計方案。2硬件設(shè)計根據(jù)設(shè)計的初步方案，設(shè)計硬件電路，繪制硬件電路圖。并根據(jù)系統(tǒng)的要求結(jié)合硬件電路對軟件設(shè)計提出要求。3軟件設(shè)計（1）根據(jù)硬件電路要求和設(shè)計方案，進(jìn)行軟件編程，畫出各個課題軟件流程圖。（2）對所編寫的程序進(jìn)行編譯和仿真，仿真可以根據(jù)需要使用軟件仿真或硬件仿真。（3）修改程序，以達(dá)到設(shè)計目的。必要時，可以更改硬件電路的設(shè)計。4硬

4、件裝配根據(jù)最后確定的硬件電路，制作硬件電路板，要求制作完整的系統(tǒng)電路板，并注意制作工藝。5系統(tǒng)調(diào)試將設(shè)計的程序下載，并安裝到硬件電路板上，進(jìn)行系統(tǒng)實際運行調(diào)試。6.發(fā)揮部分根據(jù)自己的喜好，鼓勵對課題內(nèi)容盡情發(fā)揮。四、設(shè)計成果課程設(shè)計制作完成后，提交以下成果。1課題設(shè)計說明書設(shè)計說明書由以下幾部分組成：（1）封面（2）目錄（3）設(shè)計課題任務(wù)書（4）硬件設(shè)計過程（總電路圖、各模塊功能說明）（5）軟件設(shè)計過程（各個課題軟件流程圖）（6）元件清單（7）設(shè)計總結(jié)2設(shè)計作品實物和實物圖片五、評分標(biāo)準(zhǔn)及評分表班級09211學(xué)號姓名張文明總得分制作課題作品名稱考核課題及分值考核內(nèi)容分值評分標(biāo)準(zhǔn)得分設(shè)計過程與作

5、品效果查閱與使用文獻(xiàn)資料、書籍、電子資料的能力1010864分析解決問題能力、創(chuàng)性能力、獨立工作能力1010864工作態(tài)度與克服困難的能力1010864作品設(shè)計功能及其完成情況2525191512作品的實用性、技術(shù)與知識應(yīng)用的綜合度和經(jīng)濟(jì)性，新穎性202016128作品的外觀美觀和工藝性較好1010864設(shè)計課題說明書說明書結(jié)構(gòu)完整、規(guī)范，說明書的條理性與邏輯性55432文字簡潔性、通暢性，圖表清楚、規(guī)范、準(zhǔn)確55432課題選題合理，設(shè)計方案選擇合理，設(shè)計方法正確，有一定的設(shè)計思想和創(chuàng)新55432課題考核總體評價指導(dǎo)老師簽名：李建蘭 2011年6月引言 單片機(jī)，亦稱單片微電腦或單片微型計算機(jī)。

6、它把中央處理器（CPU）、隨機(jī)存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、輸入端口（IO）等主要計算機(jī)功能部件都集成在一塊電路芯片上的微型計算機(jī)?，F(xiàn)在可以說單片機(jī)是百花齊放的時期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)用提供了廣闊的天地。MTC-51 系列單片機(jī)的用用很廣泛，是學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)較好的系統(tǒng)平臺，同時也是開發(fā)單片機(jī)微型計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一個重要系列。C語言作為一種高級程序設(shè)計語言，在進(jìn)行程序設(shè)計時相對來說比較容易，支持多種數(shù)據(jù)類型，可移植性強(qiáng)，而且也能夠?qū)τ布苯釉L問，能夠按地址方式訪問存儲或IO端口?，F(xiàn)

7、在很多MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)都用C語言來編寫程序。用C語言編寫的應(yīng)用程序必須由單片機(jī)的C語言編譯器（簡稱C51）轉(zhuǎn)換生成單片機(jī)可執(zhí)行的代碼程序，所以本設(shè)計主要是單片機(jī)基于C語言在Keil C51集成環(huán)境的使用。一：實物圖圖：1-1正面圖圖：12反面圖二：總括：包括總電路圖，設(shè)計內(nèi)容，原件清單等（一）：總圖圖：2-1硬件總圖（二）：原件清單元件名稱數(shù)量紅燈3個綠燈3個黃燈3個USB口1個USB數(shù)據(jù)線1根自鎖開關(guān)1個DS1302芯片/底座各1個單片機(jī)/底座各1個74LS245/底座各1個74LS06/底座各1個蜂鳴器1個排阻1031個1K電阻10個100歐電阻8個10K電阻10個晶振12MHZ1個

8、晶振32MHZ1個30PF電容1個10uF電容1個圖2-2（三）：各功能模塊及說明圖：2-3 STC92C52單片機(jī)引腳圖。1.輸入/輸出引腳1）.P0口（3932引腳）P0.0P0.7統(tǒng)稱為P0口，在不接片外存儲器與不擴(kuò)展I|O接口時，作為準(zhǔn)雙向輸入|輸出接口。在接有片外存儲器活擴(kuò)展I|O接口時，P0口分時復(fù)用為低8位地址和雙向數(shù)據(jù)總線。 1）.2 P1口（18引腳） P1.0P1.7統(tǒng)稱為P1口，可作為準(zhǔn)雙向Io接口使用。定義域52子系列，P1.0與P1.1還有第二功能。 1）.3 P2口92128引腳）P2.0P2.7統(tǒng)稱為P2口，一般可作為準(zhǔn)雙向I/O接口使用；在接有片外存儲器或擴(kuò)展I

9、/O接口且尋地址范圍超過256字節(jié)時，P2口用作高8位地址總線。1）.4 P3口(1017引腳) P3.0P3.7統(tǒng)稱為P3 口。除作為準(zhǔn)雙向I/O接口使用外，每一位還具有獨特的第二功能。2.電源管腳40腳Vc：接+5V電源正端，20腳Vss：接+5電源地端。 (四).74LS06管腳圖 74LS06是開集電極輸出的，需要接上拉電阻才能工作74LS06器件包含6路反相緩沖器/驅(qū)動器，帶有高壓集電極開路輸出，可連接高電平電路的接口（如MOS），可驅(qū)動高強(qiáng)度電流負(fù)載，當(dāng)然也可以充當(dāng)反相緩沖器用于驅(qū)動TTL輸入。74LS06的額定輸出電壓為30 V，74LS06的最大吸取電流為40 mA。 圖：2-

10、4 74LS06圖：2-5 74LS06邏輯圖(五).74LS245管腳圖。74LS245簡介：74LS245是我們常用的芯片是用來驅(qū)動led或者其他的設(shè)備，它是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。 74LS245還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。 當(dāng)89C51單片機(jī)的P0口總線負(fù)載達(dá)到或超過P0最大負(fù)載能力時，必須接入74LS245等總線驅(qū)動器。 當(dāng)片選端/CE低電平有效時，DIR=“0”，信號由 B 向 A 傳輸;（接收） 圖：2-6 74LS245DIR= “1”，信號由 A 向 B 傳輸；（發(fā)送）當(dāng)CE為高電平時，A、B均為高阻態(tài)。 由于P2口始終輸出地址的高8位

11、，接口時74LS245的三態(tài)控制端 管腳1G和2G接地，P2口與驅(qū)動器輸入線對應(yīng)相連。 圖：2-574LS245 P0口與74LS245輸入端相連,10端接地，保證數(shù)據(jù)線暢通。（六).DS1302管腳圖圖：1-6 DS1302X1，X2: 32.768KHZ晶振接入引腳。GND： 接地。RST: 復(fù)位引腳。I/O: 數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳，具有三態(tài)功能。Vcc1： 工作電源引腳。Vcc2： 備用電源引腳。圖：2-7 DS1302（七）.數(shù)碼管圖：2-7 管腳圖課題一：交通燈一：設(shè)計要求及步驟（一）：要求：主車道和干道兩條交叉道路上的車輛交替運行，每次通行時間都設(shè)為主道通行25s，次道通行20s；

12、黃燈先亮5s，才能變換運行車道；黃燈亮?xí)r，要求每秒閃動一次；倒數(shù)秒數(shù)顯示，用二位數(shù)碼管顯示時間；黃燈亮?xí)r有聲音提示（二）：步驟。1.根據(jù)原理圖焊接好電路。2.對電路進(jìn)行試電，檢查無誤。3.在單片機(jī)軟件上進(jìn)行程序的輸入，并調(diào)試無誤。4.對單片機(jī)進(jìn)行程序的燒錄。5.在電路板上進(jìn)行試電。二：流程圖圖3-1三：驅(qū)動程序（略） 四：注意事項 在調(diào)試過程中程序出錯，這是不能犯的錯誤，交通關(guān)系到每個人的安全，所以對應(yīng)這個設(shè)計不能出任何錯誤。課題二：數(shù)字溫度計的設(shè)計.一：設(shè)計要求及步驟（一）：要求：四位溫度數(shù)字。（二）：.設(shè)計步驟。1.根據(jù)DS18B20原理圖焊接好電路。2.對電路進(jìn)行試電，檢查無誤。3.在單

13、片機(jī)軟件上進(jìn)行程序的輸入，并調(diào)試無誤。4.對單片機(jī)進(jìn)行程序的燒錄。5.在電路板上進(jìn)行試電。二：DS18B20工作原理DS18B20測溫原理如圖2-6-1所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。計數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在55所對應(yīng)的一個基數(shù)值。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器1的預(yù)置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄

14、存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖3中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器1的預(yù)置值。三：流程圖 圖4-1四：DS18B20與單片機(jī)連接圖 。圖：4-2單片機(jī)外部電源供電圖五：驅(qū)動程序（略）注意事項：1.DS18B20必須把DQ不然數(shù)碼管會一直顯示同一個不變的數(shù)字。2.一定要注意數(shù)碼管的位顯不然顯示的數(shù)字是混亂的。課題三：電子時鐘一：設(shè)計要求及設(shè)計步驟（一）.設(shè)計要求：能顯示四位（秒、分或分、時）時間數(shù)字。（二）.設(shè)計步驟。1.焊接好電路。2. 對電路進(jìn)行試電，檢查無誤。3. 在單片機(jī)軟件上進(jìn)行程序的輸入，并調(diào)試無誤。4. 對單片機(jī)進(jìn)行程序的燒錄

15、。5. 在電路板上進(jìn)行試電。二：工作原理 在單片機(jī)內(nèi)部存儲器設(shè)三個字節(jié)分別存放時、分、秒信息的內(nèi)存。利用定時器和相關(guān)軟件結(jié)合實際1秒定時中斷，沒產(chǎn)生一次中斷，存儲器內(nèi)相應(yīng)的秒位加1；若秒達(dá)到60，則將其清零，并將相應(yīng)的分字節(jié)值加1；若分值達(dá)到60，則清零分字節(jié)，并將時字節(jié)值加1；若時值達(dá)到24，則將時字節(jié)清零。數(shù)碼管的顯示采用動態(tài)顯示，動態(tài)顯示就是指輪流的一位一位的點亮各個顯示位，對顯示器的每一位采用每隔一段時間點亮一次。三：流程圖四：驅(qū)動程序（略） 注意事項：分清是共陰還是共陽數(shù)碼管，注意位選。 圖：5-1實訓(xùn)總結(jié)： 通過實訓(xùn)，我學(xué)到了很多的知識和技能。學(xué)到在上課區(qū)間學(xué)不到的東西，實現(xiàn)了理論與實踐有機(jī)的結(jié)合，。通過實訓(xùn)學(xué)會了硬件與軟件的結(jié)合。培養(yǎng)了我獨立思考，勇于創(chuàng)新的精神，與團(tuán)隊合作的精神。同時，了解了DS18B20和1302及STC90C52單片機(jī)的作用。在電路板焊接的過程中深刻地體會到細(xì)心的重要性。因為把原理圖弄錯接好的線又拆了重新連接做后還是完整的把每個模塊成功做好并試電成功。也讓我明白了堅持就會勝利的道理。在交通燈調(diào)試中一定要注意數(shù)碼管的位顯不然顯示的數(shù)字是混亂的。在DS18B20調(diào)試過程中第一因為沒把必須把DQ送入數(shù)碼管顯示了一個固定數(shù)字，