課程設(shè)計(jì)（論文）基于STC89C52單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)

1、目錄1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)51.1 設(shè)計(jì)要求51.2 硬件設(shè)計(jì)部分51.2.1 交通燈系統(tǒng)電路51.2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路（見附錄1）61.2.3 復(fù)位電路61.2.4 晶振電路61.2.5 74hc573的功能（見附錄2）71.2.6 發(fā)光二極管81.2.7 數(shù)碼管82 軟件設(shè)計(jì)（見附錄3）93 電路原理圖的制作93.1電路原理圖的設(shè)計(jì)93.2 pcb的制作10結(jié) 論13參 考 文 獻(xiàn)14摘要本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)有交通燈設(shè)置電路、單片機(jī)、顯示電路等構(gòu)成。信號(hào)燈控制的實(shí)現(xiàn)是通過電路與c語言程序的結(jié)合來完成，其中信號(hào)燈的模擬采用了發(fā)光二極管，發(fā)光二極管有熄滅、點(diǎn)亮和閃爍三種信號(hào)，其中閃爍信號(hào)的產(chǎn)生運(yùn)用了延時(shí)程

2、序來實(shí)現(xiàn)，而時(shí)間倒數(shù)方面引進(jìn)了led數(shù)字顯示，克服了人們?cè)诘却龝r(shí)的心急的心情，減少了紅燈未滅，闖紅燈的現(xiàn)象。電路部分原理圖是通過用 protel 99se軟件繪制設(shè)計(jì)，c語言程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試都在keil上完成。 本系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)完善，采用at89c52單片機(jī)為核心，具有實(shí)用，方便，靈活的特點(diǎn)。隨著電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，車輛日益增多將成為一種發(fā)展趨勢，所以要有一套安全可靠的交通指示燈。單片機(jī)at89s52為控制核心，以紅、綠、黃三種led發(fā)光管作為直行和左右拐彎以及行人通行的指示，以led數(shù)碼管作為倒計(jì)時(shí)指示，完成了題目要求的所有功能。在此基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，整體性好，人性化強(qiáng)、可靠性高。關(guān)

3、鍵詞：單片機(jī)；交通燈；顯示1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)要求 南北方向紅燈與東西方向綠燈同時(shí)亮，倒計(jì)時(shí)30秒，數(shù)碼管顯示；南北方向黃燈與東西方向黃燈亮，倒計(jì)時(shí)3秒，數(shù)碼管顯示；南北方向綠燈與東西方向紅燈亮?xí)r，倒計(jì)時(shí)30秒，數(shù)碼管顯示。 1.2 硬件設(shè)計(jì)部分根據(jù)本設(shè)計(jì)交通燈的模型和實(shí)現(xiàn)的功能，硬件部分可以分為以下兩個(gè)大的系統(tǒng)：單片機(jī)系統(tǒng)、交通燈演示系統(tǒng)。1.2.1 交通燈系統(tǒng)電路根據(jù)功能，交通燈的演示系統(tǒng)從功能上則分為：倒計(jì)時(shí)電路、紅綠燈功能電路。交通燈演示系統(tǒng)電路圖1.2.1如示。倒計(jì)時(shí)電路主要是由雙位共陰數(shù)碼管和74hc573n驅(qū)動(dòng)模塊組成，控制信號(hào)通過單片機(jī)的端口p1口進(jìn)行信號(hào)的傳輸。倒計(jì)時(shí)電路

4、負(fù)責(zé)的是顯示紅綠燈持續(xù)顯示的時(shí)間。當(dāng)綠燈或者紅燈持續(xù)顯示時(shí)，數(shù)碼管顯示該狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間，在黃燈閃爍顯示時(shí)，起到倒計(jì)時(shí)秒數(shù)的作用。紅綠燈功能電路主要是由各色的發(fā)光二極管組成，控制信號(hào)通過p1口進(jìn)行傳輸。紅綠燈電路負(fù)責(zé)的是各個(gè)車行道和人行道通行狀態(tài)的顯示。 圖1.2.1交通燈的電路圖1.2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路（見附錄1）本設(shè)計(jì)單片機(jī)主要是用于控制交通燈的演示系統(tǒng)，故只需要單片機(jī)最小系統(tǒng)即可完成。單片機(jī)的最小系統(tǒng)是指能夠驅(qū)動(dòng)單片機(jī)工作的最小電路。此電路由單片機(jī)、顯示電路、電源、復(fù)位電路4個(gè)組成部分組成。單片機(jī)最小電路的電路圖1.2.3 復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位是使cpu和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)

5、確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后pc0000h，使單片機(jī)從第個(gè)單元取指令。無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。在復(fù)位期間（即rst為高電平期間），p0口為高組態(tài)，p1p3口輸出高電平；外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)psen無效。地址鎖存信號(hào)ale也為高電平。圖1.2.3為單片機(jī)復(fù)位電路的電路圖 如圖1.2.3 復(fù)位電路圖 如圖1.2.4晶振電路圖 1.2.4 晶振電路stc89c52引腳xtal1和xtal2與晶體振蕩器及電容c2、c1按下圖2.3所示方式連接。晶振、電容c1c2及片內(nèi)與非門（作為反饋、放大元件）構(gòu)成了電容三點(diǎn)式振蕩器，振蕩信號(hào)頻率與晶振

6、頻率及電容c1、c2的容量有關(guān)，但主要由晶振頻率決定，范圍在033mhz之間，電容c1、c2取值范圍在30pf左右。根據(jù)實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)中采用11.0592mhz做系統(tǒng)的外部晶振。電容取值為33pf。圖1.2.4為單片機(jī)晶振電路的電路圖1.2.5 74hc573的功能（見附錄2）sl74hc573跟 ls/al573的管腳一樣。器件的輸入是和標(biāo)準(zhǔn)cmos輸出兼容的；加上拉電阻，他們能和 ls/alsttl輸出兼容。 當(dāng)鎖存使能端為高時(shí)，這些器件的鎖存對(duì)于數(shù)據(jù)是透明的（也就是說輸出同步）。當(dāng)鎖存使能變低時(shí)，符合建立時(shí)間和保持時(shí)間的數(shù)據(jù)會(huì)被鎖存。 原理說明： m54hc563/74hc563/m5

7、4hc573/74hc573的八個(gè)鎖存器都是透明的d 型鎖存器，當(dāng)使能（g）為高時(shí)，q 輸出 將隨數(shù)據(jù)（d）輸入而變。當(dāng)使能為低時(shí)，輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。輸出控制不影響鎖存器的內(nèi)部工作，即老數(shù)據(jù)可以保持，甚至當(dāng)輸出被關(guān)閉時(shí)， 新的數(shù)據(jù)也可以置入。這種電路可以驅(qū)動(dòng)大電容或低阻抗負(fù)載，可以直接與系統(tǒng)總線接口并驅(qū)動(dòng)總線，而不需要外接口。特別適用于緩沖寄存器，i/o 通道，雙向總線驅(qū)動(dòng)器和工作寄存器。hc573引腳功能表：引腳號(hào)符號(hào)名稱及功能1oe3態(tài)輸出使能輸入（低電平）2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9d0 to d7數(shù)據(jù)輸入12,13,14,15,16,17,18,19q0

8、to q73態(tài)鎖存輸出11le鎖存使能輸入10gnd接地(0v)20vcc電源電壓1.2.6 發(fā)光二極管半導(dǎo)體發(fā)光器件包括半導(dǎo)體發(fā)光二極管（簡稱led）、數(shù)碼管、符號(hào)管、米字管及點(diǎn)陣式顯示屏（簡稱矩陣管）等。事實(shí)上，數(shù)碼管、符號(hào)管、米字管及矩陣管中的每個(gè)發(fā)光單元都是一個(gè)發(fā)光二極管。圖1.2.6是發(fā)光二管 如圖1.2.6 發(fā)光二極管圖1.2.7 數(shù)碼管1. led數(shù)碼管分類：按其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為共陰型和共陽型；導(dǎo)通時(shí)正向壓降一般為1.52v，額定電流為10ma，最大電流為40ma。 2. 數(shù)碼管工作原理共陽極數(shù)碼管的8個(gè)發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起。通常，公共陽極接高電平（一般接電源）

9、，其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。圖1.2.7是數(shù)碼管圖如圖1.2.7 數(shù)碼管圖2 軟件設(shè)計(jì)（見附錄3）相較于c語言，匯編語言的機(jī)器代碼生成效率很高但可讀性卻并不強(qiáng)，復(fù)雜一點(diǎn)的程序就更是難讀懂，而c 語言在大多數(shù)情況下其機(jī)器代碼生成效率和匯編語言相當(dāng)，但可讀性和可移植性卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過匯編語言，而且c 語言還可以嵌入?yún)R編來解決高時(shí)效性的代碼編寫問題。對(duì)于開發(fā)周期來說，中大型的軟件編寫用c 語言的開發(fā)

10、周期通常要小于匯編語言很多。綜合以上c 語言的優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)在編程的時(shí)候選擇了c 語言。本設(shè)計(jì)在編程環(huán)境上也選擇了keil vision 4.0。這款軟件支持眾多不同公司的mcs51架構(gòu)芯片，它集編輯、編譯、仿真為一體，同時(shí)還支持plm、匯編和c語言的程序設(shè)計(jì)，界面友好、簡單易學(xué)，在調(diào)試程序。軟件仿真方面都有很強(qiáng)大的功能。在初期的軟件調(diào)試階段，keil vision會(huì)提供非常便利的環(huán)境。在本次設(shè)計(jì)中，采用了c語言作為程序編程的語言，程序見附錄3。3 電路原理圖的制作3.1電路原理圖的設(shè)計(jì)1、設(shè)置電路圖紙參數(shù)及相關(guān)信息根據(jù)電路圖的復(fù)雜程度設(shè)置圖紙的格式、尺寸、方向等參數(shù)以及與設(shè)計(jì)有關(guān)的信息，為以后

11、的設(shè)計(jì)工作建立一個(gè)合適的工作平面。2、裝入所需要的元件庫將所需的元件庫裝入設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，以便從中查找和選定所需的元器件。3、設(shè)置元件將選定的元件放置到已建立好的工作平面上，并對(duì)元件在工作平面上的位置進(jìn)行調(diào)整，對(duì)元件的序號(hào)、封裝形式、顯示狀態(tài)等進(jìn)行定義和設(shè)置，以便為下一步的布線工作打好基礎(chǔ)。4、電路圖布線利用protel所提供的各種工具、命令進(jìn)行畫圖工作，將事先放置好的元器件用具有電氣意義的導(dǎo)線、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)等連接起來，布線結(jié)束后，一張完整的電路原理圖基本完成。5、調(diào)整、檢查和修改利用protel所提供的各種工具對(duì)前面所繪制的原理圖做進(jìn)一步的調(diào)整和修改。6、補(bǔ)充完善對(duì)原理圖做一些相應(yīng)的說明、標(biāo)注和修飾

12、，增加可讀性和可觀性。7、保存和打印輸出，電路如圖3-1如圖3-1 基于stc89c52單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)原理圖 3.2 pcb的制作1得到正確的原理圖和網(wǎng)絡(luò)表繪制原理圖是繪制pcb板圖的前提，網(wǎng)絡(luò)表是連接原理圖和pcb板圖的中介，所以在繪制pcb電路板之前一定要先得到正確的原理圖和網(wǎng)絡(luò)表。2畫出自己定義的非標(biāo)準(zhǔn)器件的封裝庫自己獨(dú)立繪制的封裝一定要在pcb設(shè)計(jì)之前完成，在制作pcb電路板時(shí)，我們會(huì)導(dǎo)入這些自己制作的封裝。3規(guī)劃電路板電路板是采用單面板還是多層板，電路板的形狀、尺寸等具體的參數(shù)以及電路板的安裝方式等在這里都要一并考慮。另外，還要考慮電路板與外界的接口形式，選擇具體接插件的封裝形式

13、。4設(shè)置環(huán)境參數(shù)我們可以根據(jù)自己的習(xí)慣來設(shè)置環(huán)境參數(shù)。環(huán)境參數(shù)包括柵格大小、光標(biāo)捕捉大小、公制英制的轉(zhuǎn)換、工作層面顏色等。5打開所有要用到的庫文件后調(diào)入網(wǎng)絡(luò)表文件需要注意的是要先把所有的庫文件全都打開后，再導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表文件。否則，在導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表時(shí)會(huì)出現(xiàn)元件找不到封裝的情況。6設(shè)定工作參數(shù)主要進(jìn)行pcb板的圖層設(shè)定。7元件手工布局應(yīng)當(dāng)從機(jī)械結(jié)構(gòu)、散熱、電磁干擾、將來布線的方便性等方面綜合考慮。先布置與機(jī)械尺寸有關(guān)的器件并鎖定這些器件，然后是大的占位置的器件和電路的核心元件，再是外圍的小元件。對(duì)于同一個(gè)器件用多種封裝形式的，可以把這個(gè)器件的封裝改為第二種封裝形式并放好后 這個(gè)器件用撤消元件組功能，然后

14、再調(diào)入一次網(wǎng)絡(luò)表并放好新調(diào)入的這個(gè)器件，有更多種封裝形式時(shí)依此類推。放好后可以用view3功能查看一下實(shí)際效果.如果不甚滿意的話可以根據(jù)實(shí)際情況再作適當(dāng)調(diào)整，然后將全部器件鎖定。假如板上空間允許，則可在板上放上一些類似于實(shí)驗(yàn)板的布線區(qū)。對(duì)于大板子應(yīng)在中間多加固定螺絲孔，板上有重的器件或較大的接插件等受力器件邊上也應(yīng)加固定螺絲孔。有需要的話，可在適當(dāng)位置放上一些測試用焊盤。將過小的焊盤過孔改大，將所有固定螺絲孔焊盤的網(wǎng)絡(luò)定義到地或保護(hù)地等。8制訂詳細(xì)的布線規(guī)則布線規(guī)則包括使用層面、各組線寬、過孔間距、布線的拓樸結(jié)構(gòu)等，我們要根據(jù)所設(shè)計(jì)的板子的實(shí)際情況來進(jìn)行設(shè)定。另外，還要在不希望有走線的區(qū)域內(nèi)放

15、置file填充層9對(duì)線路進(jìn)行手工布線電路需要自己手動(dòng)布線，必須要按照指定路線布線的電路也要進(jìn)行手工布線。10布線完成后的調(diào)整布通之后，對(duì)布線進(jìn)行手工初步調(diào)整。調(diào)整的內(nèi)容有：需加粗的地線、電源線、功率輸出線等進(jìn)行手動(dòng)加粗；某幾根繞得太多，太過繁瑣的線重布；消除部分不必要的過孔。另外，我們還要切換到單層顯示模式下將每個(gè)布線層的線拉整齊和美觀。手工調(diào)整時(shí)應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行drc，因?yàn)橛袝r(shí)有些線會(huì)斷開?？焱瓿蓵r(shí)可將每個(gè)布線層單獨(dú)打印出來以方便改線。調(diào)整完畢后用view3d功能查看實(shí)際效果，滿意后進(jìn)行下一步。11印制板文件的保存和導(dǎo)出proteldxp繪制pcb電路板的設(shè)計(jì)完成后，我們還要完成印制板文件整理并存

16、檔，打印出圖紙等工作?？梢詫?dǎo)出元件明細(xì)表，生成電子表格文檔作為元件清單等。最后，我們還要說明電路板上有特殊要求的地方，然后提交給制板加工廠進(jìn)行電路板的加工其pcb圖，圖3.2pcb圖圖3.2 基于stc89c52單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)pcb圖結(jié) 論本文探究了單片機(jī)在當(dāng)今智能交通方面的應(yīng)用。相對(duì)于其他解決方案來說，單片機(jī)具有成本低廉，通用性高，維護(hù)簡單，軟件靈活，成熟度高等優(yōu)勢。但是，單片機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在也有存儲(chǔ)空間較小、下游方案較少等局限性。本設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的時(shí)候主要是考慮到現(xiàn)有的條件，采用成熟度高的stc89c52作為cpu的解決方案，同時(shí)用led燈和雙位數(shù)碼管作為顯示模塊，軟件則使用了移植性好

17、的c語言。從功能需求上來看，已經(jīng)能夠滿足實(shí)際需要，對(duì)提高交通運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)行效率也有很大的幫助。參 考 文 獻(xiàn)譚浩強(qiáng).2005.c程序設(shè)計(jì)（第三版）.北京：清華大學(xué)出版社.95-104肖金球.2004.單片機(jī)原理與接口技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社.210-230彭冬明，韋友春.2007.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教程.北京：北京理工大學(xué)出版社.58-65 范立南.1996.單片微機(jī)接口與控制技術(shù).沈陽：遼寧大學(xué)出版社.110-135李華.1993.mcs-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社.36-56張偉，王麗，趙晶.2003.電路設(shè)計(jì)與制作protel dxp入門與提高.北京：人民郵電出版

18、社.300-320附錄1 單片機(jī)最小系統(tǒng)附錄2 74hc573的功能引腳圖 附錄3 軟件程序/基于stc89c52單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì) 徐梅#include#includevoid main() /主函數(shù)（調(diào)用xianshi.h文件中的函數(shù) ） init(); /中斷初始化while(1) xianshi(); /循環(huán)顯示函數(shù)#ifndef _xianshi_h_#define _xianshi_h_#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code shuzhu=0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /數(shù)碼管顯示數(shù)組void delay (uint x) /延時(shí) uint i,j; for(i=x;i0;i-) for(j=110;j0;j-); sbit dula=p26;sbit wela=p27;uchar n,s,g,w=30,num=0,deng=0xf5;/定義變量 /定義變量deng并賦初值0