南華大學電氣工程學院《單片機原理及應用》課程設計：基于STC89C52的交通燈電路設計

1、單片機原理及應用課程設計題目： 基于stc89c52的交通燈電路設計學院名稱 電氣工程學院指導老師 班 級 學 號 學生姓名 二0一一年六月摘要 交通在人們的日常生活中占有重要的地位，隨著人們社會活動的日益頻繁，這點更是體現(xiàn)的淋漓盡致。交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術日益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應根據(jù)具體硬件結構軟硬件結合，加以完善。本系統(tǒng)采用stc89c52點單片機以及

2、數(shù)碼管為中心器件來設計交通燈控制器，實現(xiàn)了南北方向為主要干道，要求南北方向每次通行時間為30秒，東西方向每次通行時間為25秒。啟動開關后，南北方向紅燈亮25秒鐘，而東西方向綠燈先亮20秒鐘，然后閃爍3秒鐘，轉為黃燈亮2秒鐘。接著，東西方向紅燈亮30秒鐘，而南北方向綠燈先亮25秒，然后閃爍3秒鐘，轉為黃燈亮2秒鐘，如此周而復始。軟件上采用c語言編程，主要編寫了主程序，中斷程序延時程序等。經(jīng)過整機調(diào)試，實現(xiàn)了對十字路口交通燈的模擬。關鍵字：單片機stc89c52 數(shù)碼管 交通燈 發(fā)光二極管abstract traffic in peoples daily life has important po

3、sition, as people social activities have become increasingly frequent, this also reflect incisively and vividly. the emergence of the traffic lights, traffic to effectively control, for facilitating traffic flow, improve traffic capacity, reduce the number of traffic accidents have obvious effect. i

4、n recent years, with the rapid development of science and technology, the application of scm is unceasingly thorough, it causes the traditional control test technology increasingly updates. in real-time detection and automatic control of microcomputer application system, often as a core component si

5、ngle-chip microcontroller, only to use knowledge is not enough, should according to specific hardware structure, software and hardware combined with improved. the system uses the microcontroller and digital tube stc89c52 points for center device to designing traffic light controller, realized the no

6、rth-south direction for the main road north and south direction, requirements for 30 seconds each passage of time, time for something every passage direction of 25 seconds. start switch, the north-south direction after 25 seconds, and a red light green light first things direction and blink 20 secon

7、ds to 3 seconds, yellow light for 2 seconds. then, things direction, and red light is 30 seconds before the north and south direction green light 25 seconds, then flashing lights to kelly 3 seconds, two seconds, so go round and round.software programmed using c language, the main program mainly prep

8、ared, interruption program delay procedures, etc. after the commissioning, realized the simulation of intersection traffic lights. keyword: scm stc89c52 digital tube traffic light emitting diode目 錄（1） 引言-5 1.1 交通燈的歷史和現(xiàn)狀-5 1.2 單片機概述-5（二）硬件部分-6 2.1 stc89c52芯片簡介-6 2.2 主要功能特性-7 2.3 stc89c52芯片封裝與引腳功能-7 2

9、.4 基于stc89c52交通燈控制系統(tǒng)的硬件電路分析及設計-10（3） 軟件部分-14 3.1 交通燈的軟件設計流程圖-14 3.2 控制器的軟件設計-15（四）電路原理圖與pcb圖的繪制-16 4.1 電路原理圖的繪制（見附錄二）-16 4.2 pcb圖的繪制（見附錄三）-16 4.3 印刷電路板的注意事項-16（五）調(diào)試及仿真-19 5.1 調(diào)試-19 5.2 仿真結果-20（6） 實驗總結及心得體會-21 6.1 實驗總結-21 6.2 實驗總結-22（7） 參考文獻-22附錄一 程序清單-22附錄二 電路原理圖（顯示部分）-28附錄三 電路pcb圖（顯示部分）-29附錄四 實物圖-3

10、0（一）引言1.1 交通燈的歷史和現(xiàn)狀當今，紅綠燈安裝在各個道口上，已經(jīng)成為疏導交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術在19世紀就已出現(xiàn)了。1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍兩色的機械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈。1868年，英國機械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩以旋轉式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，1914年始安裝于紐約市5號大街的

11、一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴音器來啟動紅綠燈，司機遇紅燈時按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當行人踏上對壓力敏感的路面時，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號燈的紅燈延長一段時間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國道路交通和道路標志信號協(xié)定對各種信號燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉彎和右轉

12、彎，除非另一種標志禁止某一種轉向。左右轉彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時可以進入交叉路口。1.2 單片機概述單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種。單片機微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領域，故又稱為微控制器。 通常，單片機由單塊集成電路芯片構成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和i/o接口電路等。因此，單片機只需要和適當?shù)能浖巴獠吭O備相結合，便可成為一個單片機控制系

13、統(tǒng)。單片機經(jīng)過1、2、3代的發(fā)展，目前單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的cpu功能在增強，內(nèi)部資源在增多，引腳的多功能化，以及低電壓低功耗。本設計選用了市面上較為常見的stc89c52單片機，stc89c52 是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有 8k 在系統(tǒng)可編程flash 存儲器。使用高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80c51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu 和在線系統(tǒng)可編程flash，使得stc89c52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。stc89c52的管腳

14、圖如圖1所示。 圖一：stc89c52的管腳圖（二）硬件部分2.1 stc89c52芯片簡介 stc89c52是一個低功耗,高性能cmos 8位單片機,片內(nèi)含8k bytes isp(in-system programmable)的可反復擦寫1000次的flash只讀程序存儲器,器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲技術制造,兼容標準mcs-51指令系統(tǒng)及stc89c52引腳結構,芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和isp flash存儲單元,功能強大的微型計算機的stc89c52可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 stc89c52具有如下特點：40個引腳,8k bytes

15、flash片內(nèi)程序存儲器,256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ram）,32個外部雙向輸入/輸出（i/o）口,5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷,2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口,看門狗（wdt）電路,片內(nèi)時鐘振蕩器。 此外, stc89c52設計和配置了振蕩頻率可為0hz并可通過軟件設置省電模式?？臻e模式下,cpu暫停工作,而ram定時計數(shù)器,串行口,外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作,掉電模式凍結振蕩器而保存ram的數(shù)據(jù),停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有pdip、tqfp和plcc等三種封裝形式,以適應不同產(chǎn)品的需求。2.2主要功能特性： 兼容mcs-51指令系

16、統(tǒng) 8k可反復擦寫(1000次）isp flash rom 32個雙向i/o口 4.5-5.5v工作電壓 3個16位可編程定時/計數(shù)器 時鐘頻率0-33mhz 全雙工uart串行中斷口線 256x8bit內(nèi)部ram 2個外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 3級加密位 看門狗（wdt）電路 軟件設置空閑和省電功能 靈活的isp字節(jié)和分頁編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針表1112.3 stc89c52芯片封裝與引腳功能 stc89c52芯片的尾綴第一個字母共4種，分別是a，j，p，q，表示的是封裝類型，a是tqfp封裝(四方密腳扁平塑封封裝)，j是plcc封裝(塑封j形腳)，p是pdip也就

17、是雙列直插封裝，q是qpfp封裝(四方扁平塑封封裝)。第二個字母共3種，分別是c，i，a，表示的是允許的環(huán)境溫度，c為商業(yè)級，工作溫度0至+70攝氏度；i為工業(yè)級，工作溫度-40至+85度；a為汽車工業(yè)級，工作溫度-40至+105度。這兩個字母前的數(shù)字表示最高主頻，如12為12m，16為16m，20為20m，24為24m。 stc89c52是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有 8k 在系統(tǒng)可編程flash 存儲器。使用atmel 公司高密度非 易失性存儲器技術制造，與工業(yè)stc89c52產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上

18、，擁有靈巧的8 位cpu和在系統(tǒng)可編程flash，使得stc89c52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。stc89c52具有以下標準功能： 8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram，32位i/o口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，stc89c52 可降至0hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，cpu 停止工作，允許ram、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，ram內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結， 單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。8位微控制器

19、8k 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 flash stc89c52 2.3.1 p0 口介紹 p0 口：p0口是一個8位漏極開路的雙向i/o口。作為輸出口，每位能驅動8個ttl邏輯電平。對p0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。 當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，p0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復用。在這種模式下， p0具有內(nèi)部上拉電阻。 在flash編程時，p0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。 2.3.2 p1 口介紹 p1 口：p1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p1 輸出緩沖器能驅動4 個ttl 邏輯電平。對p1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻

20、把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。此外，p1.0和p1.2分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（p1.0/t2）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex），具體如下表所示。 在flash編程和校驗時，p1口接收低8位地址字節(jié)。 引腳號第二功能 p1.0 t2（定時器/計數(shù)器t2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 p1.1 t2ex（定時器/計數(shù)器t2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制） p1.5 mosi（在系統(tǒng)編程用） p1.6 miso（在系統(tǒng)編程用） p1.7 sck（在系統(tǒng)編程用） 2.3.3 p2 口介紹 p2 口

21、：p2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p2 輸出緩沖器能驅動4 個ttl 邏輯電平。對p2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行movx dptr）時，p2 口送出高八位地址。在這種應用中，p2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如movx ri）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，p2口輸出p2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗時，p2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。 2.3.4 p3 口介紹 p3 口：p3

22、 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p2 輸出緩沖器能驅動4 個ttl 邏輯電平。對p3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。 p3口亦作為stc89c52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash編程和校驗時，p3口也接收一些控制信號。 端口引腳的第二功能 p3.0 rxd(串行輸入口) p3.1 txd(串行輸出口) p3.2 into(外中斷0) p3.3 int1(外中斷1) p3.4 to(定時/計數(shù)器0) p3.5 t1(定時/計數(shù)器1) p3.6 wr(外

23、部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) p3.7 rd(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通) 此外，p3口還接收一些用于flash閃存編程和程序校驗的控制信號。 2.3.5 控制信號介紹 rst復位輸入。當振蕩器工作時，rst引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復位。 ale/prog當訪問外部程存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ale（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ale仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ale脈沖。 對flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（prog）。 如有必要，可通過對特殊功能

24、寄存器（sfr）區(qū)中的8eh單元的d0位置位，可禁止ale操作。該位置位后，只有一條movx和movc指令才能將ale激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ale禁止位無效。 psen程序儲存允許（psen）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當stc89c52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次psen有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次psen信號。 ea/vpp外部訪問允許，欲使cpu僅訪問外部程序存儲器（地址為0000h-ffffh），ea端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位lb1被編程，復位時內(nèi)部會鎖存ea端

25、狀態(tài)。 如ea端為高電平（接vcc端），cpu則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。 flash存儲器編程時，該引腳加上+12v的編程允許電源vpp，當然這必須是該器件是使用12v編程電壓vpp2.4 基于stc89c52交通燈控制系統(tǒng)的硬件電路分析及設計2.4.1 各部分電路分析（1）電源電路 單片機工作時需要的+5v電壓，本設計采用普通的電源接口，通過5v的 電源適配器供電。電源部分還連接開關和發(fā)光二極管，用于判斷電源是否正常工 作。需要注意的是，濾波電容對于電路設計非常重要，不加濾波電容會導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。因此在電源部分10uf鋁電解作為濾波電容。（2） 復位電路 stc89c52的復位輸入引腳rs

26、t為單片機提供了初始化的手段，可以使程 序從指定處開始執(zhí)行，在stc89c52的時鐘電路工作后，只要rst引腳上出現(xiàn)超過兩個機器周期以上的高電平時，即可產(chǎn)生復位操作。只要rst保持高電平，則單片機循環(huán)復位。只有當rst有高電平變?yōu)榈碗娖揭院?，單片機才從0000h地址開始執(zhí)行程序，本系統(tǒng)采用按鍵復位方式的復位電路，如圖二所示，當復位鍵按下時，系統(tǒng)自動切換到四個方向都只有黃燈亮的初始狀態(tài)。 圖二：復位電路（3） 時鐘電路 stc89c52的時鐘可以有兩種方式，一種是內(nèi)部方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路；另外一種為外部方式。本論文根據(jù)實際需要和簡便，采用內(nèi)部振蕩方式。89c52內(nèi)部有一個用于構成振蕩器的

27、高增益反相放大器，引腳xtal1和xtal2分別是此放大器的輸入和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外的片外晶體與陶瓷諧振器一起構成一個自激振蕩器。 stc89c52雖然有內(nèi)部震蕩電路，但要形成時鐘，必須外接元件所以實際構成的震蕩時鐘電路。外界晶體以及電容c1和c2構成并聯(lián)諧振電路接在放大器的反饋回路中。對接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響振蕩器頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性，起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。晶體頻率可在1.2mhz12mhz之間任選，電容c1和c2的典型值在20pf100pf之間選擇，考慮到本系統(tǒng)對于外接晶體的頻率穩(wěn)定性要求不高，所以采取比較廉價的12mhz陶瓷諧振器

28、。如圖三所示。圖三：時鐘電路（4） 顯示電路 顯示部分選用4位共陰數(shù)碼管。數(shù)碼管的8位數(shù)據(jù)端通過1k的上拉電阻連接到單片機p0口，4位使能端分別連到p1.1-p1.4.由于數(shù)碼管的驅動電流較大，所以在設計時加上了三極管9013作為驅動電路。 （5） 發(fā)光二極管 該系統(tǒng)用12個紅黃綠三色的發(fā)光二極管作信號燈，南北方向的紅黃綠發(fā)光二極管陰極分別接在p2.0-p2.2口。東西方向的紅黃綠發(fā)光二極管陰極分別接在p2.2-p2.7口，所有發(fā)光二極管的陽極都通過一個1k電阻接到5v電源。2.4.2 設計過程 （1）設計要求和目的 此設計采用stc89c52單片機為核心控制元件，結合數(shù)碼管，發(fā)光二極管等器件

29、；利用了單片機的延時電路，按鍵復位電路，時鐘電路，定時中斷等電路構成一個用于十字路口的交通燈系統(tǒng)。 系統(tǒng)設計目的如下： a.設計一個用于十字路口的交通燈控制電路。 b.要求南北方向和東西方向的車輛交替運行，東西南北四個方向均有三色燈指示。 c.南北方向綠燈亮時東西方向紅燈亮，南北方向紅燈亮時東西方向綠燈亮，如此循環(huán)。并且在紅燈切換為綠燈時黃燈會點亮5秒后再完成切換 d.四個方向除了有三色指示燈外還有四位的數(shù)碼管用于倒計時顯示信號燈點亮的時間。 e.電源使用普通的電源接口，通過5v電源適配器供電。（2）系統(tǒng)具體工作狀態(tài)如下表1所示 （3) 系統(tǒng)方框圖該系統(tǒng)的方框圖如圖4所示，在stc89c52單

30、片機的p1.0口接上一個開關用于啟動系統(tǒng)；在rst腳接復位開關，用于將系統(tǒng)恢復為初始狀態(tài)（本設計初始狀態(tài)設為四個方向均是黃燈點亮）；在p0口接四位數(shù)碼管用于倒計時顯示信號燈亮的時間。在p2口接紅黃綠三色發(fā)光二極管用作信號燈。該系統(tǒng)還包括電源部分和振蕩器部分。圖四：系統(tǒng)原理框圖（三）軟件部分 3.1 交通燈的軟件設計流程圖（如圖五）圖五：交通燈的軟件設計流程圖3.2 控制器的軟件設計 3.2.1 每秒鐘的設定 延時方法可以有兩種一中是利用stc-51內(nèi)部定時器產(chǎn)生溢出中斷來確定1秒的時間，另一種是采用軟件延時的方法。計數(shù)器硬件延時.a計數(shù)器初值計算 定時器工作時必須給計數(shù)器送計數(shù)器初值，這個值是

31、送到th和tl中的。他是以加法記數(shù)的，并能從全1到全0時自動產(chǎn)生溢出中斷請求。因此，我們可以把計數(shù)器記滿為零所需的計數(shù)值設定為c和計數(shù)初值設定為tc 可得到如下計算通式： tc=m-c式中，m為計數(shù)器模值，該值和計數(shù)器工作方式有關。在方式0時m為213 ；在方式1時m的值為216；在方式2和3為28.b 計算公式 t=（mtc）t計數(shù) 或tcm-ct計數(shù) t計數(shù)是單片機時鐘周期的12倍；tc為定時初值 如單片機的主脈沖頻率為12mhz，經(jīng)過12分頻 方式0tmax213微秒8.912毫秒 方式1tmax216微秒65.536毫秒 顯然秒鐘已經(jīng)超過了計數(shù)器的最大定時間，所以我們只有采用定時器和軟

32、件相結合的辦法才能解決這個問題 3.2.2 1秒的方法 我們采用在主程序中設定一個初值為20的軟件計數(shù)器和使t0定時50毫秒這樣每當t0到50毫秒時cpu就響應它的溢出中斷請求，進入他的中斷服務子程序。在中斷服務子程序中，cpu先使軟件計數(shù)器減，然后判斷它是否為零。為零表示1秒已到可以返回到輸出時間顯示程序。 3.2.3 相應程序代碼 （1）主程序 （2）中斷程序 （3）延時程序 (4) 數(shù)碼管顯示程序 程序清單（見附錄一）（四）電路原理圖與pcb圖的繪制41 電路原理圖的繪制（見附錄二）42 pcb圖的繪制（見附錄三）43 印刷電路板的注意事項4.3.1 印刷電路板圖設計的基本原則要求印刷電

33、路板的設計，從確定板的尺寸大小開始，印刷電路板的尺寸因受機箱外殼大小限制，以能恰好安放入外殼內(nèi)為宜，其次，應考慮印刷電路板與外接元器件（主要是電位器、插口或另外印刷電路板）的連接方式。印刷電路板與外接組件一般是通過塑料導線或金屬隔離線進行連接。但有時也設計成插座形式。即：在設備內(nèi)安裝一個插入式印刷電路板要留出充當插口的接觸位置。4.3.2 布線圖設計的基本方法首先需要對所選用組件器及各種插座的規(guī)格、尺寸、面積等有完全的了解；對各部件的位置安排作合理的、仔細的考慮，主要是從電磁場兼容性、抗干擾的角度，走線短，交叉少，電源，地的路徑及去耦等方面考慮。各部件位置定出后，就是各部件的聯(lián)機，按照電路圖連

34、接有關引腳，完成的方法有多種，印刷線路圖的設計有計算機輔助設計與手工設計方法兩種。最原始的是手工排列布圖。這比較費事，往往要反復幾次，才能最后完成，這在沒有其它繪圖設備時也可以，這種手工排列布圖方法對剛學習印刷板圖設計者來說也是很有幫助的。計算機輔助制圖，現(xiàn)在有多種繪圖軟件，功能各異，但總的說來，繪制、修改較方便，并且可以存盤貯存和打印。接著，確定印刷電路板所需的尺寸，并按原理圖，將各個元器件位置初步確定下來，然后經(jīng)過不斷調(diào)整使布局更加合理，印刷電路板中各組件之間的接線安排方式如下：（）印刷電路中不允許有交叉電路，對于可能交叉的線條，可以用“鉆”、“繞”兩種辦法解決。即，讓某引線從別的電阻、電

35、容、三極管腳下的空隙處“鉆”過去，或從可能交叉的某條引線的一端“繞”過去，在特殊情況下如何電路很復雜，為簡化設計也允許用導線跨接，解決交叉電路問題。（）電阻、二極管、管狀電容器等組件有“立式”，“臥式”兩種安裝方式。立式指的是組件體垂直于電路板安裝、焊接，其優(yōu)點是節(jié)省空間，臥式指的是組件體平行并緊貼于電路板安裝，焊接，其優(yōu)點是組件安裝的機械強度較好。這兩種不同的安裝組件，印刷電路板上的組件孔距是不一樣的。（）同一級電路的接地點應盡量靠近，并且本級電路的電源濾波電容也應接在該級接地點上。特別是本級晶體管基極、發(fā)射極的接地點不能離得太遠，否則因兩個接地點間的銅箔太長會引起干擾與自激，采用這樣“一點

36、接地法”的電路，工作較穩(wěn)定，不易自激。（）總地線必須嚴格按高頻中頻低頻一級級地按弱電到強電的順序排列原則，切不可隨便翻來復去亂接，級與級間寧肯可接線長點，也要遵守這一規(guī)定。特別是變頻頭、再生頭、調(diào)頻頭的接地線安排要求更為嚴格，如有不當就會產(chǎn)生自激以致無法工作。調(diào)頻頭等高頻電路常采用大面積包圍式地線，以保證有良好的屏蔽效果。（）強電流引線（公共地線，功放電源引線等）應盡可能寬些，以降低布線電阻及其電壓降，可減小寄生耦合而產(chǎn)生的自激。（）阻抗高的走線盡量短，阻抗低的走線可長一些，因為阻抗高的走線容易發(fā)笛和吸收信號，引起電路不穩(wěn)定。電源線、地線、無反饋組件的基極走線、發(fā)射極引線等均屬低阻抗走線，射極

37、跟隨器的基極走線、收錄機兩個聲道的地線必須分開，各自成一路，一直到功效末端再合起來，如兩路地線連來連去，極易產(chǎn)生串音，使分離度下降。4.3.3 印刷板圖設計中應注意的地方布線方向：從焊接面看，組件的排列方位盡可能保持與原理圖相一致，布線方向最好與電路圖走線方向相一致，因生產(chǎn)過程中通常需要在焊接面進行各種參數(shù)的檢測，故這樣做便于生產(chǎn)中的檢查，調(diào)試及檢修（注：指在滿足電路性能及整機安裝與面板布局要求的前提下）。各組件排列，分布要合理和均勻，力求整齊，美觀，結構嚴謹?shù)墓に囈?。電阻，二極管的放置方式：分為平放與豎放兩種：（）平放：當電路組件數(shù)量不多，而且電路板尺寸較大的情況下，一般是采用平放較好；對

38、于1/4w以下的電阻平放時,兩個焊盤間的距離一般取4/10英寸，1/2w的電阻平放時,兩焊盤的間距一般取5/10英寸；二極管平放時，1n400x系列整流管,一般取3/10英寸;1n540x系列整流管,一般取45/10英寸。（）豎放：當電路組件數(shù)較多，而且電路板尺寸不大的情況下，一般是采用豎放，豎放時兩個焊盤的間距一般取12/10英寸。電位器：ic座的放置原則（）電位器：在穩(wěn)壓器中用來調(diào)節(jié)輸出電壓，故設計電位器應滿中順時針調(diào)節(jié)時輸出電壓升高，反時針調(diào)節(jié)器節(jié)時輸出電壓降低；在可調(diào)恒流充電器中電位器用來調(diào)節(jié)充電電流折大小，設計電位器時應滿中順時針調(diào)節(jié)時，電流增大。電位器安放位軒應當滿中整機結構安裝及

39、面板布局的要求，因此應盡可能放軒在板的邊緣，旋轉柄朝外。（）ic座：設計印刷板圖時，在使用ic座的場合下，一定要特別注意ic座上定位槽放置的方位是否正確，并注意各個ic腳位是否正確，例如第1腳只能位于ic座的右下角線或者左上角，而且緊靠定位槽（從焊接面看）。進出接線端布置（）相關聯(lián)的兩引線端不要距離太大，一般為23/10英寸左右較合適。（）進出線端盡可能集中在1至2個側面，不要太過離散。設計布線圖時要注意管腳排列順序，組件腳間距要合理。在保證電路性能要求的前提下，設計時應力求走線合理，少用外接跨線，并按一定順充要求走線，力求直觀，便于安裝，高度和檢修。設計布線圖時走線盡量少拐彎，力求線條簡單明

40、了。布線條寬窄和線條間距要適中，電容器兩焊盤間距應盡可能與電容引線腳的間距相符；設計應按一定順序方向進行，例如可以由左往右和由上而下的順序進行。（五）調(diào)試及仿真5.1 調(diào)試5.1.1 斷點調(diào)試為安全起見，防止硬件燒壞，首先進行斷電調(diào)試，用萬用表檢測系統(tǒng)是否有短路現(xiàn)象，再檢查嚴原理是否正確，各個線路的電平是否正常。經(jīng)檢測，未出現(xiàn)短路現(xiàn)象以及各個電平都正常。5.1.2 通電調(diào)試(1). 關掉交流電源開關，用萬用表直流電壓檔測量穩(wěn)壓輸出電壓，測量結果只有4.2v，用12v電源直接接入7805輸入端，測量輸出電壓達到4.99v。經(jīng)檢查分析為穩(wěn)壓芯片7805輸入端電容沒有接入，輸入電壓變化太大，造成78

41、05無法穩(wěn)壓。經(jīng)處理問題解決。(2). 檢查系統(tǒng)時鐘是否正常工作，用萬用表直流電壓檔測量xtal1與axtal2兩端間的電壓，檢測到電壓若為2.5v左右，則視為正常工作。(3). 檢查復位電路是否正常工作。 5.2 仿真結果 通過protues軟件仿真結果如下圖六所示圖五：仿真結果圖(六) 實驗總結及心得體會 6.1 實驗總結在實踐的過程中，我們需要自己查閱相關的資料文獻，在設計之前，我們都會有一種比較盲目的心情，當查閱了大量的資料之后才會產(chǎn)生設計的大概輪廓，現(xiàn)在我們能夠得到相關資料的渠道有圖書館的相關書籍和期刊，相關網(wǎng)站提供的免費信息等等，在搜尋這些資料的時候，難免會感覺到很繁瑣，而且在查閱

42、資料的盲目階段，更容易對自己的設計喪失信心，我們只有拿出不怕苦累的精神才能戰(zhàn)勝短期的挫折。確定好設計雛形后，我們要做的是開始篩選資料，把我們能用到的資料都篩選出來，再在篩選出來的資料中選擇比較權威的資料深入應用到自己的設計中，例如在本設計中選定芯片時，我們應當注意到一些小細節(jié)方面的問題，我們選擇查詢渠道時，最好還是選擇利用網(wǎng)絡資源來解決這部分的問題，因為網(wǎng)絡是當前資源更新速度最快的渠道，選用的一些芯片當然也比較容易買到，如果我們選用查閱書籍等來完成芯片的查詢，很有可能會買不到相應的芯片，在本設計中如果我們選用了at89c52的話就會遇到這樣的問題，因為at89c52已經(jīng)停產(chǎn)了，雖然在部分的電子

43、元器件商店還能買到這樣的元器件，但是相對于還沒有取代器件的stc89c52來說其可實現(xiàn)性就便小了很多。我個人感覺我們專業(yè)開設能夠應用的專業(yè)課程開設得比較晚，當然這些問題是學校的教育體制的問題，我們無力左右，在學習該門課程之前我們只學習過電路分析基礎、模擬電子電路、數(shù)字電子電路、以及一些相關的實驗課程，而且學習的時間也比較少，大部分的時間都被一些普修課程占據(jù)，大二才開始學習專業(yè)基礎課程，迄今能夠學習到的專業(yè)知識是十分有限的，雖然如此，我們也應當把學到的有限知識學會應用到我們的設計領域，我們學習過模擬電子電路、數(shù)字電子電路等課程，我們就應當熟練的掌握簡單模塊選擇和整合，例如我們在選擇晶振模塊時，我

44、們應當注意到芯片的晶振頻率，雖然我們學過ms-c51的晶振是6mhz，但是并不是所有的芯片晶振都是6mhz，甚至還有一些芯片是內(nèi)置晶振的，更笨就無須提供外部晶振，在本設計中我們選用的是芯片stc89c52，所以需要提供外部晶振電路，晶振頻率為12mhz，而不是6mhz。6.2 實驗總結雖然我們現(xiàn)在設計的東西還只是一些很不起眼的東西，但是學習都是有一個過程的，并非一蹴而就、一步登天。我們只有把基礎打好，在不懈的摸索中發(fā)掘學習的愛好和實踐的樂趣。我們所學到的內(nèi)容和我們在外界接觸到的一些知識多少都會存在一些差異，因為知識的學習和應用在本質上本來就存在著很大的區(qū)別，俗話說：想到和做到完全是兩碼事，這也

45、教會了我們在學習的同時，應當做好相應的總結，為更好的實踐打下堅實基礎。學院開設的課程有限，我們接收到的知識也是有限的，但是我們有無限的能力去學習無限的知識，在設計過程中，我們可以向大四的學長請教我們所遇到的問題，在本次設計中，電路板的印制和程序的編寫和燒制都是通過向高年級的學長請教從而解決的，我們在摸索的過程中一定要動用自己的所有力量去學習。面對那些我們還很少接觸的元器件以及還沒接觸過的電路原理，我們都應當擺正心態(tài)慢慢的學習，慢慢的摸索，同時，我們還應當注意：在學的過程中我們不能學得太過死板，我們一定要有創(chuàng)新的理念和創(chuàng)新的意識，哪怕只是一點小小的嘗試，哪怕連這一點小小的也失敗了，我們得到的也是

46、成功。（七）參考文獻譚浩強.2005.c程序設計（第三版）.北京：清華大學出版社.95-104康華光，陳大欽.2005.電子技術基礎（模擬部分）.北京：高等教育出版社康華光，鄒壽彬.2005.電子技術基礎（數(shù)字部分）.北京：高等教育出版社李廣弟，朱月秀.2002.單片機基礎. 北京：北京航空航天大學出版社附錄一 程序清單/*- 名稱：交通燈模擬控制系統(tǒng) 編寫： 日期：2011.6 修改：2次 內(nèi)容：通過定時器進行秒計時控制路口燈的亮滅，并通過數(shù)碼管顯示時間-*/#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intcode u

47、char table=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e ; /0-f共陽極uchar num=0,ii=0,jj=0;/*- 延時z ms函數(shù) -*/void delay(uint z) /延時函數(shù) z ms uint x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-); /*- 主數(shù)碼管顯示 -*/void display_zhu(uint y) /顯示部分 uint shi=y/10; uint ge=y%10; delay(1); p1=0x

48、01; p0=tableshi; delay(1); p1=0x02; p0=tablege; delay(1); p0=0xff;/*- 從數(shù)碼管顯示 -*/void display_cong(uint y) /顯示部分 uint shi=y/10; uint ge=y%10; delay(1); p1=0x04; p0=tableshi; delay(1); p1=0x08; p0=tablege; delay(1); p0=0xff;/*- 中斷初始化 -*/void t_initial() tmod=0x10; /定時器1為工作方式1 th1=(65535-46080)/256; /定

49、時50ms - n=19456-11.0592mhz tl1=(65535-46080)%256; ea=1; /開總中斷允許 et1=1; /定時器1中斷允許/*- 主函數(shù) -*/void main() p0=0xff; p2=0xff; p1=0; t_initial(); tr1=1; /計時開始 while(1) /主干道停，支干道行 uchar i; ii=25; p2=0x53; if(ii) while(ii5) display_zhu(ii); display_cong(ii-2); while(2ii&ii0;i-) display_zhu(ii); display_cong(ii-2); p2=0x73; for(i=80;i0;i-) display_zhu(ii); display_cong(ii-2); while(0ii&ii0;i-) display_zhu(0); display_cong(0); jj=30; /主干道行，支干道停 p2=0x35; if(jj)