單片機(jī)LED模擬交通燈課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、編號：單片機(jī)控制應(yīng)用實(shí)訓(xùn)說明書題目： LED 燈模擬交通燈院 （系） ：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動化學(xué)生姓名：李建來龍俊光李東安學(xué)號： 0901120734 0901120722 0901120726 指導(dǎo)教師：范勇2012 年 1 月 07 日目錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)和性能指標(biāo). 11.1 設(shè)計(jì)任務(wù) . 11.2 性能指標(biāo) . 12 設(shè)計(jì)方案 . 22.1 任務(wù)分析 . 22.2 方案設(shè)計(jì) . 23 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) . 33.1 單片機(jī)的最小系統(tǒng). 33.2 電源電路 . 43.3 數(shù)碼管顯示時間電路設(shè)計(jì). 33.4 信號燈控制電路設(shè)計(jì). 54 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) . 54.1 主程序設(shè)計(jì) . 55

2、 調(diào)試及性能分析 . 65.1調(diào)試分析 . 65.1.1 軟件調(diào)試 . 65.1.2 硬件調(diào)試 . 65.1.3 系統(tǒng)功能調(diào)試 . 66 心得體會 . 6參考文獻(xiàn) . 8附錄 1 系統(tǒng)原理圖 . . 9 附錄 2 系統(tǒng)仿真圖 . . 10附錄 3 程序設(shè)計(jì)原理 . . 111 設(shè)計(jì)任務(wù)和性能指標(biāo)1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)我們利用單片機(jī)設(shè)計(jì)了簡單的交通信號燈模型，該可以模擬實(shí)現(xiàn)交通信號燈的紅綠黃燈變換， 達(dá)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

3、管作信號燈。如圖上圖所示。1.2 性能指標(biāo)（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。（3）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?xí)r，原紅燈按 1Hz的頻率閃爍。2 設(shè)計(jì)方案2.1 任務(wù)分析模擬交通燈控制器就是使用單片機(jī)來控制一些LED 和數(shù)碼管，模擬真實(shí)交通燈的功能。當(dāng)南北方向通車時綠燈亮，而東西方向紅燈亮；當(dāng)通車的時間到后，南北方向綠燈熄滅，而黃燈亮，黃燈亮后由南北方向切換到東西方向通車。此時南北方向黃燈熄滅，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，

4、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，利用數(shù)碼管倒計(jì)數(shù)顯示間隔等，用于管理十字路口的車輛及行人交通。2.2 方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心部件的模擬交通燈，利用8051 系列單片機(jī) 作為斷碼驅(qū)動器，8051作為位碼驅(qū)動，LED九斷數(shù)碼管作為計(jì)時顯示用，用發(fā)光二極管指示交通的通行，使兩個方向都亮紅燈，綠燈亮通行，紅燈亮停止通行。本設(shè)計(jì)利用定時器進(jìn)行定時，配合軟件計(jì)數(shù)器，調(diào)用中斷程序使定時器定，達(dá)到定時5S 的目的， 同時調(diào)用顯示程序， 顯示到計(jì)時的時間， 用單片機(jī)AT89C51作為核心部件 ,9 路

5、AT89C51總線驅(qū)動器作為字形驅(qū)動芯片和6路驅(qū)動 74ls07 位選碼作為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了交通燈的控制，顯示時間直接通過89C51的 P0口輸出；交通燈信號通過P0 口輸出 ,本交通燈系統(tǒng)簡單，實(shí)用性強(qiáng)， 成本低， 使用維護(hù)方便， 軟件功能強(qiáng)， 運(yùn)行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)可選用AT89C51 ，它與 8051 系列單片機(jī)全兼容，但其內(nèi)部帶有4KB的 FLASH ROM ，設(shè)計(jì)時無需外接程序存儲器，為設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來極大的方便。南北向和東西向各采用2個數(shù)碼管計(jì)時， 同時需要對該方向的指示燈的點(diǎn)亮?xí)r間進(jìn)行倒計(jì)時。鍵盤系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)的需要設(shè)置不同的鍵的個數(shù)，可以選擇線式鍵盤或矩陣

6、式鍵盤，若單片機(jī)的IO 口不夠用時，可以考慮擴(kuò)展8255 或 8155 滿足系統(tǒng)的要求。8051 單片機(jī)3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)的最小系統(tǒng)89C51單片機(jī)它是硬件電路的核心部分，時鐘電路晶振使用12MHz 。單片機(jī)系統(tǒng)的時鐘電路3.2 電源電路設(shè)計(jì)電源用 5V直流變壓器直接供電。3.3 數(shù)碼管顯示電路顯示電路采用 8 個共陰數(shù)碼管， P1口作為數(shù)碼管的輸入， P00、P01、P02、P03、P04、P05分別作為東西南北四路數(shù)碼管的位選端。數(shù)碼管顯示電路4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 主程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序流程圖開始參數(shù)初始化顯示子程序中斷處理緊急中斷子程序設(shè)計(jì)流程圖5 調(diào)試及性能分析5.1 調(diào)試分

7、析5.1.1 軟件調(diào)試軟件調(diào)試主要是利用proteus 仿真軟件完成電路的搭建， 運(yùn)行以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的錯誤及時改正。5.1.2 硬件調(diào)試用單片機(jī)電路實(shí)驗(yàn)板按照設(shè)計(jì)的電路連接好設(shè)計(jì)所需的電路進(jìn)行模擬，模擬成功， 實(shí)現(xiàn)了預(yù)期設(shè)計(jì)的模擬功能。硬件調(diào)試主要是檢測硬件電路是否有短路、斷路、虛焊等。具體步驟及測試結(jié)果如下：（1）檢查電源與地線是否全部連接上，用萬用表對照電路原理圖測試各導(dǎo)線是否完全連接，對未連接的進(jìn)行修復(fù)。（2）參照原理圖，檢查各個器件之間的連接是否連接正確，是否存在虛焊，經(jīng)測試，各連接不存在問題。（3）以上兩項(xiàng)檢查并修復(fù)完后，給該硬件電路上電，電源指示燈點(diǎn)亮。芯片初始化東西方向紅燈亮，南北

8、方向黃燈閃爍5 秒東西方向紅燈亮5 秒，南北方向綠燈亮5 秒東西方向綠燈亮5 秒，南北方向紅燈亮5 秒東西方向黃燈閃爍5 秒，南北方向紅燈亮5.1.3 系統(tǒng)功能調(diào)試通過軟件仿真顯示，系統(tǒng)基本能完成要求，由于設(shè)計(jì)思路出現(xiàn)問題，鍵盤沒有正確的做出來， 沒有鍵盤電路， 緊急情況也可以通過一個按鈕來采取相關(guān)的動作。6 心得體會為期二周的課程設(shè)計(jì)很快就結(jié)束了，在這次設(shè)計(jì)過程里我們體驗(yàn)了從設(shè)計(jì)、畫板、編程、焊板到調(diào)試的整個過程。對于 LED交通燈這個題目， 由于學(xué)過單片機(jī)這個課程， 做過類似相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，覺得這個比較簡單而且做出的東西也比較直觀，在確定題目之后， 查閱了大量的資料，初步完成了電路設(shè)計(jì)方案。這

9、個軟件的上學(xué)期也學(xué)過了，但是學(xué)的時候感覺很簡單，但是到了具體設(shè)計(jì)的時候，問題不斷的出來，比如有的器件庫里面沒有封裝，要自己花封裝，這時候就很容易出問題， 比如焊盤的大小， 有的器件上焊盤大小不一樣，有個別大的是用來固定的，這個很容易被忽略。程序的設(shè)計(jì)，雖然感覺交通燈程序沒什么難的，就是數(shù)碼管倒計(jì)時顯示加幾個閃爍的二極管就完事， 但是也許是起初想的太簡單， 設(shè)計(jì)時到了細(xì)節(jié)處， 也出了不少問題， 而且很難被檢查出來， 但是最后經(jīng)過我們的不斷努力，還是寫出來正確的代碼。積極參與單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，不僅讓我們充分的體會到自己動手實(shí)踐的樂趣，獲得哪怕是前進(jìn)一小步時候的那種成功的喜悅，還能學(xué)到很多我們在理論中

10、學(xué)不到的知識。有利于我們學(xué)習(xí)能力的提高。表達(dá)能力等很多方面 有利于我們團(tuán)隊(duì)精神的培養(yǎng)。我們都是一起共同完成項(xiàng)目，這就要求我們必須互相信任、互相配合、分工合作。我們順利完成了設(shè)計(jì)作業(yè)。通過這次課設(shè)，對以前學(xué)過的知識進(jìn)行了鞏固，加深了理解，提高了應(yīng)用的能力，而且提高了我們的發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力。經(jīng)歷了從最初的設(shè)計(jì)到最后做出產(chǎn)品的開發(fā)過程，提高了對專業(yè)的認(rèn)識及興趣，對于我們工科來說，對以后就業(yè)有及其重大的影響。這二周給我們的感觸很深、收獲很多：經(jīng)過查資料、選方案、設(shè)計(jì)電路、撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告、 使我們得到一次較全面的工程實(shí)訓(xùn)練。理論聯(lián)系實(shí)際， 提高和培養(yǎng)創(chuàng)新能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)打下扎實(shí)的

11、基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1 李繼燦 . 新篇 16/32 位微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用M. 北京 : 清華大學(xué)大學(xué)出版社（3）2004.1P52-P117 2 王守中 . 單片機(jī)原理與接口技術(shù)M. 北京 : 清華大學(xué)大學(xué)出版社,2004.2 P79-P166. 3 徐維祥 . 單片微型機(jī)原理及應(yīng)用大連理工大學(xué)出版社，2006.12 4胡漢才 . 單片機(jī)原理與接口技術(shù)M. 北京 : 清華大學(xué)大學(xué)出版社,2004.1-505. 5 閆勝利 .Altium Designer 6.中文版使用教程電子工業(yè)出版社2007.6 6 康華光 . 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分M. 北京：高等教育出版社（5）2006.1 P101-P114. 7 毛敏 MCS-51 系列單片機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)用實(shí)踐教程M. 北京：高等教育出版社2