單片機(jī)LED模擬交通燈課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、編號(hào)： 單片機(jī)控制應(yīng)用實(shí)訓(xùn)說(shuō)明書題題 目：目： LED 燈模擬交通燈燈模擬交通燈 院院 （系）：（系）： 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 專專 業(yè)：業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 李建來(lái)李建來(lái) 龍俊光龍俊光 李東安李東安學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 范勇范勇 2012 年年 1 月月 07 日日目目 錄錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)和性能指標(biāo)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)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(shí)間電路設(shè)計(jì)

2、.43.4 信號(hào)燈控制電路設(shè)計(jì).54 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).54.1 主程序設(shè)計(jì).55 調(diào)試及性能分析調(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(huì)心得體會(huì).6參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).8附錄附錄 1 系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)原理圖.9附錄附錄 2 系統(tǒng)仿真圖系統(tǒng)仿真圖.10附錄附錄 3 程序程序設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理.111 設(shè)計(jì)任務(wù)和性能指標(biāo)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(jiǎn)單的交通信號(hào)燈模型，該可以模擬實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)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

3、個(gè)入口處設(shè)置紅、綠、黃三色信號(hào)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(shí)間停在禁行線外。用紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號(hào)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(lái)時(shí)才允許通行。主干道亮綠燈時(shí)，支干道亮紅燈；支干道亮綠燈時(shí)，主干道亮紅燈。（3）綠燈亮到紅燈亮的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，要亮 5 秒黃燈作為過(guò)渡。黃燈亮?xí)r，原紅燈按 1Hz 的頻率閃爍。2 設(shè)計(jì)方案設(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(lái)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(shí)綠燈亮，而東西方向紅燈亮；當(dāng)通車的時(shí)間到后，南北方向綠燈熄滅，而黃燈亮，黃燈亮后由

4、南北方向切換到東西方向通車。此時(shí)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(shí)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，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)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(dòng)器，8051作為位碼驅(qū)動(dòng)，LED 九斷數(shù)碼管作為計(jì)時(shí)顯示用，用發(fā)光二極管指示交通的通行，使兩個(gè)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(shí)器進(jìn)行定時(shí)，配

5、合軟件計(jì)數(shù)器，調(diào)用中斷程序使定時(shí)器定，達(dá)到定時(shí) 5S 的目的，同時(shí)調(diào)用顯示程序，顯示到計(jì)時(shí)的時(shí)間，用單片機(jī) AT89C51 作為核心部件,9 路AT89C51 總線驅(qū)動(dòng)器作為字形驅(qū)動(dòng)芯片和 6 路驅(qū)動(dòng) 74ls07 位選碼作為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了交通燈的控制，顯示時(shí)間直接通過(guò) 89C51 的 P0 口輸出；交通燈信號(hào)通過(guò)P0 口輸出,本交通燈系統(tǒng)簡(jiǎn)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(shí)無(wú)需外接程序存儲(chǔ)器，為設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來(lái)極大的方便。南北

6、向和東西向各采用 2 個(gè)數(shù)碼管計(jì)時(shí)，同時(shí)需要對(duì)該方向的指示燈的點(diǎn)亮?xí)r間進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。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(gè)數(shù)，可以選擇線式鍵盤或矩陣式鍵盤，若單片機(jī)的 IO口不夠用時(shí)，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)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(shí)鐘電路晶振使用 12MHz。單片機(jī)系統(tǒng)的時(shí)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(gè)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

7、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)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)試及性能分析調(diào)試及性能分析5.1 調(diào)試分析5.1.1 軟件調(diào)試軟件調(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(cuò)誤及時(shí)改正。5.1.2 硬件調(diào)試硬件調(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(cè)硬件電路是否有短路、斷路、虛焊等。具體步驟及測(cè)試結(jié)果如下：（1）檢查電源與地線是否全部連接上，用萬(wàn)用表對(duì)照電路原理圖測(cè)試各

8、導(dǎo)線是否完全連接，對(duì)未連接的進(jìn)行修復(fù)。（2）參照原理圖，檢查各個(gè)器件之間的連接是否連接正確，是否存在虛焊，經(jīng)測(cè)試，各連接不存在問(wèn)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)試系統(tǒng)功能調(diào)試 通過(guò)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(wèn)題，鍵盤沒(méi)有正確的做出來(lái)，沒(méi)有鍵盤電路，緊急情況也可以通過(guò)一個(gè)按鈕來(lái)采取相關(guān)的動(dòng)作。6 心得體會(huì)心得體會(huì) 為期二周的課程設(shè)計(jì)很快

9、就結(jié)束了，在這次設(shè)計(jì)過(guò)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(gè)過(guò)程。 對(duì)于 LED 交通燈這個(gè)題目，由于學(xué)過(guò)單片機(jī)這個(gè)課程，做過(guò)類似相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，覺(jué)得這個(gè)比較簡(jiǎn)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。 這個(gè)軟件的上學(xué)期也學(xué)過(guò)了，但是學(xué)的時(shí)候感覺(jué)很簡(jiǎn)單，但是到了具體設(shè)計(jì)的時(shí)候，問(wèn)題不斷的出來(lái)，比如有的器件庫(kù)里面沒(méi)有封裝，要自己花封裝，這時(shí)候就很容易出問(wèn)題，比如焊盤的大小，有的器件上焊盤大小不一樣，有個(gè)別大的是用來(lái)固定的，這個(gè)很容易被忽略。 程序的設(shè)計(jì)，雖然感覺(jué)交通燈程序沒(méi)什么難的，就是數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示加幾個(gè)閃爍的二極管就完事，但是也許是起初想

10、的太簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)時(shí)到了細(xì)節(jié)處，也出了不少問(wèn)題，而且很難被檢查出來(lái)，但是最后經(jīng)過(guò)我們的不斷努力，還是寫出來(lái)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(huì)到自己動(dòng)手實(shí)踐的樂(lè)趣，獲得哪怕是前進(jìn)一小步時(shí)候的那種成功的喜悅，還能學(xué)到很多我們?cè)诶碚撝袑W(xué)不到的知識(shí)。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(guò)這次課設(shè)，對(duì)以前學(xué)過(guò)的知識(shí)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(wèn)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(guò)程，提高了對(duì)專

11、業(yè)的認(rèn)識(shí)及興趣，對(duì)于我們工科來(lái)說(shuō)，對(duì)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(guò)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)的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)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-P1172 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，2006.124 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2007.66 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 2006.7 P128-P138. 附