課程設(shè)計交通燈

1、目錄1、原理分析21.1設(shè)計任務(wù)21.2性能指標32、方案選擇32.1任務(wù)分析32.2方案設(shè)計32.3方案選擇4電路原理圖繪制及仿真（mutilsim）43.1元件型號43.2電路原理圖53.2.1時鐘電路圖：53.2.2復(fù)位電路圖63.2.3led交通燈顯示電路63.2.4單片機最小系統(tǒng)圖：73.2.4仿真結(jié)果7pcb圖（protel）繪制94.1繪制原理圖以及網(wǎng)絡(luò)表95綜合調(diào)試105.1軟件設(shè)計及調(diào)試105.2硬件設(shè)計125.2.1電源電路125.2.2單片機最小系統(tǒng)125.2.3 led顯示電路135.3結(jié)果分析136、總結(jié)131、原理分析1.1設(shè)計任務(wù)我們利用單片機設(shè)計了簡單的交通信號

2、燈模型，該可以模擬實現(xiàn)交通信號燈的紅綠黃燈變換，達到引導(dǎo)交通的效果。控制器由一條支干道路和一條主干道路匯合成十字路口，在每個入口處設(shè)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1-1所示。 圖1-11.2性能指標（1）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。（2）綠燈亮到紅燈亮的轉(zhuǎn)換過程中，要亮5秒黃燈作為過渡。黃燈亮時，原紅燈按1hz的頻率閃爍。2、方案選擇2.1任務(wù)分析模擬交通燈控制器就是使用單片機來控制一些led 燈的亮滅來指示交通

3、運行，模擬真實交通燈的功能。當南北方向黃燈熄滅，而紅燈亮，東西方向紅燈熄滅，而綠燈亮，東西方向開始通車，通車的時間到后，東西方向的綠燈熄滅，而黃燈亮，黃燈亮后由東西方向切換到南北方向，東西方向黃燈熄滅，紅燈亮；而南北方向紅燈熄滅，綠燈亮，如此不斷循環(huán)。紅、黃、綠交替閃亮，閃亮間隔我們可以由程序進行設(shè)置，根據(jù)不同路段的長期交通狀況最終決定間隔的長短，由此方便的管理十字路口的車輛及行人交通。2.2方案設(shè)計 本方案主要是通過對基于單片機的多控制、多閃爍方式的led彩燈循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計，來達到本設(shè)計的要求。其硬件構(gòu)成框圖如圖所示，以單片機為核心控制，由單片機最小系統(tǒng)（時鐘電路、復(fù)位電路、電源）led發(fā)光

4、二極管和5v直流電源電路組成。我們采用的是p3口如圖2-1所示2.3方案選擇采用單片機控制其優(yōu)點是電路集成度高，工作原理簡單，清晰明了，自定義編程，控制的圖案花樣多，移植性好等。時鐘電路復(fù)位電路stc89c51單片機led燈直流5v電源電路圖2-1單片機交通燈循環(huán)控制系統(tǒng)硬件框圖電路原理圖繪制及仿真（mutilsim）3.1元件型號本課程設(shè)計采用的元件有：單片機：stc89c51（雙列直插）電阻：200（13個）4.7k（1個）電容：普通電容33uf(2個) 電解電容10uf（1個）晶振：12mhz（一個）led：發(fā)紅光（4個）發(fā)黃光（4個） 發(fā)綠光（4個）電源：干電池3.2電路原理圖3.2.

5、1時鐘電路圖：3.2.2復(fù)位電路圖3.2.3led交通燈顯示電路3.2.4單片機最小系統(tǒng)圖：3.2.4仿真結(jié)果protus仿真過程及結(jié)果：當南北方向燈亮紅燈時候，東西方向綠燈亮：時東西方向通行，南北方向禁止通行；當東西方向出現(xiàn)不黃燈閃爍時候，此時間隔幾秒。之后變成東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮,東西禁止通行；當間隔一段時間過后南北方向黃燈閃爍，東西方向仍紅燈禁止通行；直到南北方向再次變紅，東西方向變成綠色，此時南北禁止，東西通行；從復(fù)位開始程序便運行起來，各個方向的燈亮滅均按照以上他、圖例的順序循環(huán)往復(fù)進行。pcb圖（protel）繪制4.1繪制原理圖以及網(wǎng)絡(luò)表設(shè)計步驟：1，建立一個工程，再分

6、別新建pcb圖，原理圖，pcb庫，原理圖庫 3，在原理圖上，按照仿真的圖形原理，在library中尋找自己所需要的元件相應(yīng)在拖到原理圖上，若library中沒有相應(yīng)的元件，則需要自己原理圖庫中畫出該，并在pcb庫中畫出與實際相符合的元件，而且與之對應(yīng)。在設(shè)計原理圖時候，可能考慮到單面或者雙面板的情況下，或許會加入適當?shù)呐裴槨?4，原理圖畫好以后，直接點擊，自動生成pcb圖，后在pcb圖中擺放好各個器件的位置，分別檢查在100mial的距離下，元件與元件的位置在實際操作中可能出現(xiàn)的問題，比如發(fā)光二極管的放置，必須在實際的實驗后再進行精確布線，因為考慮到自己制作pcb板，所以我們一般選擇單面布線，

7、在布線的過程中，交通燈的放置與單片機總很不好布上合理的線，所以，再次需要修改原理圖，加入排針等，使之能夠比較好的在單面布線。在布線的過程中，應(yīng)注意線的寬度等等一系列的問題。布完線之后覆銅，在其過程中可能會出現(xiàn)一些錯誤的警告，則需要我們修改線寬或者是線離覆銅區(qū)的距離。 5，覆銅結(jié)束后，我們再次檢查元件等的細節(jié)，防止出錯。若一切正常，則我們用word輸出圖形。5綜合調(diào)試5.1軟件設(shè)計及調(diào)試單片機的應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成，上述硬件原理圖搭建完成上電之后，我們還不能看到多控制、多閃爍方式的led燈系統(tǒng)循環(huán)點亮的現(xiàn)象，我們還需要告訴單片機怎么樣進行控制，即編寫程序控制單片機管腳電平的高低變化，來實現(xiàn)l

8、ed的明滅。軟件編程是多控制、多閃爍方式的led燈系統(tǒng)中的一個重要的組成部分，是本設(shè)計的重點和難點。在本設(shè)計中我們采用的是stc89c51的p3口，我們用到的p3.0 p3.5分別連接需要控制的led燈，并且采用的是低電平點亮，采用了主程序調(diào)用延時子程序的方法，程序見附錄軟件調(diào)試結(jié)果：程序流程圖：程序開始延時是否結(jié)束點亮東西方向的綠燈、南北方向的紅燈點亮東西方向的紅燈、南北方向的綠燈延時是否結(jié)束是是否否復(fù)位 圖5-15.2硬件設(shè)計5.2.1電源電路對于一個完整的電子設(shè)計來講，首要問題就是為整個系統(tǒng)提供電源供電模塊，電源電路的穩(wěn)定可靠是系統(tǒng)平穩(wěn)運行的前提和基礎(chǔ)，我們采用的是干電池5.2.2單片機

9、最小系統(tǒng)要使單片機工作起來，最基本的電路的構(gòu)成由單片機、時鐘電路、復(fù)位電路等組成。單片機最小系統(tǒng)如下圖5-2所示時鐘電路：本系統(tǒng)采用單片機內(nèi)部方式產(chǎn)生時鐘信號，用于外接一個12mhz石英晶體振蕩器和2個33pf微調(diào)電容，構(gòu)成穩(wěn)定的的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部的時鐘電路。復(fù)位電路：確定單片機工作的起始狀態(tài)，完成單片機的啟動過程。單片機系統(tǒng)的復(fù)位方式有上電自動復(fù)位和手動按鍵復(fù)位。本設(shè)計采用手動按鍵復(fù)位，該復(fù)位方式同樣具有上電自動復(fù)位功能。 圖5-25.2.3 led顯示電路led顯示電路(如圖所示)實際上是由12個led和12個電阻構(gòu)成的電路。發(fā)光二極管與電阻對應(yīng)串聯(lián),然后接在與之相對應(yīng)

10、的p3口上。通過軟件編程對p3口輸出低電平使之實現(xiàn)該交通功能最后將keil里編譯、鏈接后的.hex文件添加到protus的仿真圖，將得到預(yù)期的結(jié)果。5.3結(jié)果分析在不斷修改程序后，能夠模擬真實交通燈的功能。當南北方向黃燈熄滅，而紅燈亮，東西方向紅燈熄滅，而綠燈亮，東西方向開始通車，通車的時間到后，東西方向的綠燈熄滅，而黃燈亮，黃燈亮后由東西方向切換到南北方向，東西方向黃燈熄滅，紅燈亮；而南北方向紅燈熄滅，綠燈亮，如此不斷循環(huán)。6、總結(jié)本次的課程設(shè)計有劉振全，周燕，肖博文三位同學(xué)共同完成；劉振全同學(xué)負責所有的元器件的購買以及其它一切前期的準備工作；周燕負責用protel軟件繪制原理圖以及用pro

11、tus進行仿真；肖博文主要負責硬件電路的搭載，程序的調(diào)試以及下載。在本次課程設(shè)計中我們小組遇到了很多的問題，總結(jié)出來如下：(1).設(shè)計初期，用protus繪制原理圖進行仿真時候，無論我們怎樣的改換電源的電壓高低，都無法將所有的燈都亮起來。后來，經(jīng)過搜集資料以及逛論壇知道了這是因為仿真時候軟件自動將各個發(fā)光極管的電壓個點不足。所以，加載三極管穩(wěn)壓電路之后果然可以全亮了；(2).在繪制原理圖的時候，我們各個成員學(xué)會了用protel軟件繪制原理圖。并且學(xué)會了原件的貼片封裝形式，但是后來才知道貼片電阻是要在工廠里才能進行生產(chǎn)，但是我們依然繪制出來貼片封裝的電路板的原理圖。(3).程序的仿真以及調(diào)試過程

12、中遇見了比較小的問題，在這個過程中我們運用c語言的知識，解決掉了以上問題；(4).在進行硬件的連接過程中，出現(xiàn)了一些較為低級的小失誤，比如：在插原件的時候把萬用板給弄反咯，導(dǎo)致不能焊接，連接原件時候我們用焊錫當作連線，導(dǎo)致在后來修改時候就麻煩了；并且在硬件搭載成功之后，接通電池組電源之后，剛開始我們可以觀察到一切運轉(zhuǎn)正常，但是等到跑一會之后，程序開始不穩(wěn)定，有時候跑飛了。經(jīng)過小組成員認真探討查閱資料之后，確定了是由于電池組的電壓不足，所以導(dǎo)致單片機的工作不穩(wěn)定，從而將程序有時候跑飛。但是又鑒于實際應(yīng)用中我們用到的電源是交流穩(wěn)壓的電源，所以本設(shè)計就沒必要加穩(wěn)壓電路了；(5).在后期工作中，我們發(fā)

13、現(xiàn)程序如果要是加載計時顯示的功能的話就會更加的完美了。由于時間和能力有限就沒有增加計時顯示功能?？傊?，在這次綜合設(shè)計的過程中，我們?nèi)唤M員一起學(xué)習了如何用protus進行軟件的仿真，如何繪制電路板等技能，雖然這個過程中我們的設(shè)計仍然有不足之處，我們會在以后的工作或者學(xué)習時候?qū)⑦@些不足之處補足。但是最凸顯的地方就是將我們組員的程序書寫調(diào)試以及硬件電路連接時候的專業(yè)技能有很大的提高，讓我們將課本的知識運用到這些實際的工程中去。但同時，我們小組成員還學(xué)會了做工程時候的計劃以及實際搭載電路時候可能遇見一些意想不到的問題。以后我們會將這次的綜合課程設(shè)計作為一次經(jīng)驗，做到舉一反三。附錄：程序:#inclu

14、de#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit red1=p30; /將p3口置1sbit yellow1=p31;sbit green1=p32;sbit red2=p33;sbit yellow2=p34;sbit green2=p35;void delay(uchar j) /延時部分uchar k;uint i;for(i=0;i2556;i+)for(k=0;k0;t-) yellow1=yellow1; red2=red2;/東西方向燈熄滅 delay(10); red1=0;/東西方向的紅燈熄滅 red2=1;/南北方向的紅燈亮 green1=1;/東西方向的綠燈