單片機(jī)最小系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、-?單片機(jī)技術(shù)?課程設(shè)計(jì)說明書交通燈的設(shè)計(jì)院 、 部： 電氣與信息工程學(xué)院 學(xué)生： 鑫 指導(dǎo)教師： 凌云 職稱 講師 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： 電子1201 完成時(shí)間： 2021 年1月2日 . z-?單片機(jī)技術(shù)?課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目：交通燈二、適用班級：電子1201三、指導(dǎo)教師：凌云四、設(shè)計(jì)目的與任務(wù)：學(xué)生通過理論設(shè)計(jì)和實(shí)物制作解決相應(yīng)的實(shí)際問題，穩(wěn)固和運(yùn)用在?單片機(jī)技術(shù)?中所學(xué)的理論知識和實(shí)驗(yàn)技能，掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法，提高設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐動手能力，為以后從事電子電路設(shè)計(jì)、研發(fā)電子產(chǎn)品打下良好的根底。五、設(shè)計(jì)容與要求設(shè)計(jì)一個具有特定功能的十字路口交通燈。該交通燈上電

2、或按鍵復(fù)位后能自動顯示系統(tǒng)提示符“P.， 進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)。按開場鍵則開場工作，按完畢鍵則返回“P.狀態(tài)。要求甲車道和乙車道兩條穿插道路上的車輛交替運(yùn)行，甲車道為主車道，每次通車時(shí)間為60秒，乙車道為次車道，每次通車時(shí)間為30秒，要求黃燈亮3秒，并且1秒閃爍一次。有應(yīng)急車輛出現(xiàn)時(shí)，紅燈全亮，應(yīng)急車輛通車時(shí)間10秒，同時(shí)制止其他車輛通過。. z-摘 要 近年來隨著科技的飛速開展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時(shí)帶動傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)日益更新。十字路口行人，車輛眾多，要靠什么來實(shí)現(xiàn)這井然的秩序呢.靠的就是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。交通信號燈控制方式很多。本設(shè)計(jì)由單片機(jī)系統(tǒng)、LED驅(qū)動電路及交通燈演示電

3、路等組成。系統(tǒng)主要用AT89C51的P1、P2、P3口來實(shí)現(xiàn)對LED燈的控制，為了防止意外發(fā)生的應(yīng)急車強(qiáng)行通過的車輛， 還專門設(shè)置了應(yīng)急控制鍵，可根據(jù)實(shí)際情況手動控制。關(guān)鍵詞：AT89C51單片機(jī)；交通燈；應(yīng)急通道ABSTRACTIn recent years, with the rapid development of science and technology, SCM applications are deepening, drive traditional control test technology is increasingly update at the same time.

4、 Numerous crossing pedestrians and vehicles, want to rely on what to do this in order? Rely on is the automatic mand system of traffic lights. A lot of traffic signal lamp control way.This design by the single-chip microputer system, LED drive circuit and traffic lights show circuit, etc. System mai

5、nly use P1, P2, P3 mouth to realize the control of the LED lamp, in order to prevent the accident emergency car force through vehicle, also specially set up emergency control key, can be manually controlled according to the actual situation.Key words AT89C51； Traffic lights； Emergency channel. z-目 錄

6、1 設(shè)計(jì)方案11.1 原始方案11.2 最終方案12 交通燈控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)22.1 交通燈變換規(guī)律22.2 原理說明22.3 功能模塊的設(shè)計(jì)32.3.1 晶振電路32.3.2 復(fù)位電路32.3.3 數(shù)碼管顯示電路42.3.4 按鍵電路52.3.5 指示燈電路63 交通燈軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)73.1 單片機(jī)資源的使用情況73.2 程序流程圖85 Proteus仿真105.1 仿真結(jié)果105.2 誤差分析116 實(shí)物調(diào)試126.1 實(shí)物調(diào)試說明126.2 調(diào)試結(jié)果12完畢語14參考文獻(xiàn)15附 錄18附 錄A：程序18附 錄B：電路原理圖22附 錄C：PCB圖23附 錄D：元器件清單24附 錄E：實(shí)物

7、圖25. z-1 設(shè)計(jì)方案1.1 原始方案根據(jù)設(shè)計(jì)的要求我要設(shè)計(jì)一個東西南北四個方向共十二個燈的交通燈控制器，每個方向三個燈，紅、黃、綠各一個。其中東西兩個方向燈的顯示情況是一樣的，南北兩個方向是一樣的，分別控制兩個方向的車輛運(yùn)行。其中，南北方向表示主干道，每次通行時(shí)間為60S；東西方向表示次干道，每次通行時(shí)間為30S。1.2 最終方案由于我基于已有的單片機(jī)最小系統(tǒng)的板子做此設(shè)計(jì)，而已有的這塊板子上只有八個燈，所以我只選用其中六個燈來完成此次設(shè)計(jì)。由于東和西兩個方向上的燈的顯示情況是一樣的，南和北兩個方向上燈的顯示情況是一樣的，所以我用前三個相鄰的燈分別表示南北主干道方向上的紅、綠、黃燈；另外

8、三個相鄰的燈分別表示東西方向次干道上的紅、綠、黃燈。根據(jù)這種思路進(jìn)展接下來的程序設(shè)計(jì)。2 交通燈控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)2.1 交通燈變換規(guī)律(1)在正常情況下，LED循環(huán)說明：甲，乙兩干道交于一個十字路口，各干道有一組LED的指示燈。紅燈制止運(yùn)行，綠燈允許通行。黃燈亮提示人們注意紅綠燈的狀態(tài)即將切換。表1 交通燈亮滅情況60s3s30s3s主干道綠燈亮黃燈閃紅燈亮紅燈亮次干道紅燈亮紅燈亮綠燈亮黃燈亮上表說明開場主干道綠燈亮，次干道紅燈亮，并且同時(shí)數(shù)碼管從60s開場倒計(jì)時(shí)，等倒計(jì)時(shí)完，開啟3秒的倒計(jì)時(shí)，主干道綠燈亮，黃燈閃，次干道紅燈亮，此次計(jì)時(shí)完畢，主干道紅燈亮，次干道綠燈亮，同時(shí)數(shù)碼管從30s開

9、場計(jì)時(shí)，等到計(jì)時(shí)玩，開啟3秒的倒計(jì)時(shí)，次干道綠燈滅，黃燈閃，主干道還是紅燈亮，計(jì)時(shí)完畢，一輪循環(huán)就此完成。(2)假設(shè)有應(yīng)急車輛：甲，乙干道紅燈同時(shí)亮起，且允許應(yīng)急通車時(shí)間為10秒，再恢復(fù)正常通行。2.2 原理說明(1) .交通燈的設(shè)計(jì)框如圖1所示：圖1 交通燈的設(shè)計(jì)框圖2.3 功能模塊的設(shè)計(jì)2.3.1 晶振電路晶振電路由一個12M的晶體振蕩器和兩個33pF的瓷片電容組成。如圖2所示： 圖2 晶振電路鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號，從而到達(dá)控制時(shí)間的效果。單片機(jī)本身就如一個復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號控制下嚴(yán)格地作。單片機(jī)部有一個高增益反相放大

10、器，其輸入端為芯片引腳*T1，其輸出端為引腳*T2。而在芯片的外部，*T1和*T2之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，并在單片機(jī)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號。2.3.2 復(fù)位電路復(fù)位電路是使單片機(jī)的CPU或系統(tǒng)中的其他部件處于*一確定的初始狀態(tài)，并從這上狀態(tài)開場工作，除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位電路以重新啟動。本電路由兩個電阻和一個電容組成上電復(fù)位，電路原理圖如圖3所示。上電復(fù)位要求接通電源后，單片機(jī)自動實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。上電瞬間RET引腳獲得高電平，隨著電容的充電，RET引腳的高電平將逐漸下降。RET引腳的高

11、電平只要能保持足夠的時(shí)間2個機(jī)器周期，單片機(jī)就可以進(jìn)展復(fù)位操作。圖3 復(fù)位電路2.3.3 數(shù)碼管顯示電路根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用8段LED數(shù)碼管。它是由8個發(fā)光二極管組成，因此也稱之為8段LED 顯示器。通常，顯示器中還有一個圓點(diǎn)型發(fā)光二極管，用于顯示小數(shù)點(diǎn)，因此P0口線正好用完。通常LED顯示器發(fā)光二極管的連接方法有以下兩種：共陽極接法：把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極。使用時(shí)公共陽極接+5V。這樣陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入高電平的則不點(diǎn)亮。共陰極接法：把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。使用時(shí)公共陰極接地，這樣陽極端輸入高電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入低電平

12、的則不點(diǎn)亮。本設(shè)計(jì)采用共陽級接法。根據(jù)要求，本次設(shè)計(jì)采用電路簡單、節(jié)省口線資源、本錢低的動態(tài)顯示方式。數(shù)碼管顯示電路圖如圖4所示：圖4 數(shù)碼管顯示電路2.3.4 按鍵電路單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中鍵盤有獨(dú)立式和行列式兩種。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，只需要用3個按鍵，而獨(dú)立式按鍵具有電路簡單，軟件編程方便的特點(diǎn)，恰好適用于按鍵數(shù)不多的設(shè)計(jì)，所以采用獨(dú)立式按鍵。獨(dú)立按鍵電路圖如圖5所示：圖5 獨(dú)立按鍵電路2.3.5 指示燈電路此電路起交通指示作用，交通指示的實(shí)現(xiàn)也是次設(shè)計(jì)的根本目的。此電路是就是模擬的交通燈，發(fā)光二極管接在P3口上，采用靜態(tài)顯示方式點(diǎn)亮二極管。二極管的陽極共同連在電源VCCVDD接到了VCC上，只要二極

13、管對應(yīng)的P3口線為低電平，二極管即點(diǎn)亮。指示燈顯示電路圖如圖6所示：圖6 指示燈顯示電路3 交通燈軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)資源的使用情況1 P3口為二極管的控制端2 P0口用作地址/數(shù)據(jù)總線3 P2口用作數(shù)據(jù)總線4 P1.0、P1.1、P1.2口線作為鍵盤輸入端在AT89S52的P0口用來接八個發(fā)光二極管的陽極，控制其亮與滅，P0口和P2口外接由8個LED數(shù)碼管(LED1、LED0)構(gòu)成的顯示器，用P0口作LED的段碼輸出口P1.0P1.7對應(yīng)于LED的adp，P2口作LED的位控輸出線P2.1、P2.0分別對應(yīng)于LED1、LED0。P1口外接三個個按鍵S2、S3、S4分別對應(yīng)于P1.0、

14、P1.1、P1.2口用于調(diào)整顯示接口電路。當(dāng)是S1按下，數(shù)碼管將開場主干道60秒，次干道30秒倒計(jì)時(shí)，并且東西南北相應(yīng)的燈亮起。當(dāng)S2按下，將顯示“P.，并且發(fā)光二極管全部熄滅。當(dāng)S3按下，數(shù)碼管將開場10秒倒計(jì)時(shí)，并且東南西北所有的紅燈都亮起。3.2 程序流程圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求，程序框圖如以下圖所示。由匯編語言完成。軟件設(shè)計(jì)可以分為以下幾個功能模塊： 主程序：初始化及調(diào)用控制燈的顯示程序，主程序的流程圖如圖7所示。 按鍵判斷模塊：完成按鍵判斷并還回鍵值，按鍵判斷程序流程圖如圖8所示。 顯示程序模塊：完成交通燈的秒數(shù)顯示，顯示程序流程圖如圖9所示。 定時(shí)器模塊：完成交通燈秒數(shù)的的定時(shí)，定時(shí)器程序流

15、程圖如圖10所示。 交通燈模塊：完成交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，交通燈程序流程圖如圖11所示。圖7 主程序流程框圖 圖8 按鍵判斷程序框圖 圖9 顯示程序框圖 圖10 定時(shí)程序框圖 圖11 交通燈通行框圖5 Proteus仿真5.1 仿真結(jié)果1.上電時(shí)，數(shù)碼管上的顯示，LED管的顯示如圖12：圖示右邊三個燈是主道干路上的，依次是黃，紅，綠，右邊三個是次道干路上的，依次是黃，綠，紅圖12 上電狀態(tài)2.按S0鍵a.首先是主道上的綠燈亮，次道上的紅燈亮，數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí),如圖13圖13 主道交通燈b.接著是主道上的黃燈閃，次道上的紅燈亮，數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)，如圖14圖14 主道黃燈閃c.然后是主道上的紅燈亮，次

16、道上的綠燈亮，數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)，如圖15圖15 次道交通燈d.最后主道上的紅燈亮，次道上的黃燈閃，數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)，如圖16圖16 次道黃燈閃(3).按S3鍵主道和次道上的紅燈都亮起來，允許應(yīng)急車輛通車10S，數(shù)碼管顯示10S開場倒計(jì)時(shí)，如圖17圖17 應(yīng)急車輛通過5.2 誤差分析交通燈在運(yùn)行中存在一定的誤差，誤差產(chǎn)生有三種可能，首先是采用的計(jì)時(shí)方案是軟件計(jì)時(shí)的，計(jì)時(shí)又是利用程序來實(shí)現(xiàn)。而開啟定時(shí)器和開啟LED燈順序上是有先后的，這個過程需時(shí)間的，所以就產(chǎn)生了一定的誤差，當(dāng)然這個誤差是防止不了的，其次還有硬件系統(tǒng)也有一定的影響。第三，設(shè)計(jì)用到12MHz的晶振，計(jì)算是滿20次為一秒鐘，但實(shí)際會慢

17、很多。6 實(shí)物調(diào)試6.1 實(shí)物調(diào)試說明本實(shí)驗(yàn)主要是利用單片機(jī)AT89S52、數(shù)碼管和發(fā)光二極管組成，整個電路構(gòu)造比較簡單，它能實(shí)現(xiàn)以下幾個功能：l 時(shí)間的顯示。l 紅黃綠燈的發(fā)光與熄滅。具體操作說明如下： 當(dāng)交通燈上電或按鍵復(fù)位后能自動顯示系統(tǒng)提示符“P.，進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)。當(dāng)按下啟動按鈕S1并釋放后，數(shù)碼管顯示將會從“60始倒計(jì)時(shí)，每隔一秒減1，此時(shí)主干道開場一直亮綠燈，次干道一直亮紅燈，直到顯示為“00時(shí)，數(shù)碼管將會從“03開場倒計(jì)時(shí)，每隔一秒減1，此時(shí)主干道方向沒隔一秒黃燈就閃爍一次，東西方向亮一直紅燈，直到顯示為“00時(shí)，數(shù)碼管將會從“30始倒計(jì)時(shí)，此時(shí)主干道一直亮紅燈，次干道一直亮綠

18、燈，直到顯示為“00時(shí)，數(shù)碼管又將從“03開場倒計(jì)時(shí)，此時(shí)主干道一直亮紅燈，次干道每隔一秒黃燈就閃爍一次；當(dāng)沒有其他鍵按下時(shí)，交通燈將這樣一直循環(huán)下去；當(dāng)按下復(fù)位鍵S2并釋放后，數(shù)碼管將顯示“P.,東西南北方向無燈亮，當(dāng)有其它鍵按下時(shí)，就退出，去執(zhí)行該鍵的鍵功能；當(dāng)按下緊急鍵S3并釋放后，數(shù)碼管將顯示“10，并且每隔一秒就減1，東西南北方向全部紅燈亮，當(dāng)顯示“00時(shí)，就跳轉(zhuǎn)到交通燈程序執(zhí)行。6.2 調(diào)試結(jié)果當(dāng)交通燈上電復(fù)位后或者按下完畢鍵S2，主干道和次干道交通燈都熄滅，數(shù)碼管顯示“P.，結(jié)果如圖18所示；當(dāng)按下開場鍵S1后，主干道方向就開場亮綠燈，次干道方向開場亮紅燈，顯示器并開場從60s倒

19、計(jì)時(shí)，結(jié)果如圖19所示；當(dāng)按下緊急鍵S3后，主干道方向和次干道方向均亮紅燈，顯示器并開場從10s倒計(jì)時(shí)，其結(jié)果如圖20所示； 圖18 通電或按下S2顯示圖19 按下S1的顯示圖20 按下S3的顯示完畢語 通過這次設(shè)計(jì)，不僅勁是對所學(xué)知識的一次綜合運(yùn)用還對所學(xué)的知識有了更加充分的理解，這次的設(shè)計(jì)雖然有點(diǎn)辛苦，但是是值得的，收獲很多，可也有遺憾。 遺憾在于系統(tǒng)缺乏之處不能控制車的左、右轉(zhuǎn)、以及自動根據(jù)車流改變紅綠燈時(shí)間等。這是由于本身地理位子以及車流量情況所定，如果有需要可以設(shè)計(jì)擴(kuò)大原系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。雖有遺憾，但還有成功，希望自己下一次的設(shè)計(jì)可以更趨于完善。參考文獻(xiàn)1廣弟.朱月秀.冷祖祁.單片機(jī)根底M

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21、1系列單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用 高等教育 2004.2 Cai mei-qin MCS - 51 series microcontroller system and its application in higher education press, 2004.24新民 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) M 人民郵電，1999.9 *in-min pan microputer control technology M people's posts and telemunications press, 1999.95萬君 在論循環(huán)時(shí)序電路的簡便設(shè)計(jì)J 機(jī)電一體化，2005 第5期 Jiang Wanjun

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27、07 Yu fashan. Single chip microputer principle and application technology of jiaozuo: China university of mining press, 2007致 這次課程設(shè)計(jì)的成功，要感指導(dǎo)教師凌云和那些幫我解決過問題的同學(xué)，正因?yàn)橛兴麄兊膸椭也拍馨言O(shè)計(jì)做成功，凌云教師的嚴(yán)格，讓我對根底知識的掌握的更加結(jié)實(shí)，有利于以后的知識學(xué)習(xí)。同學(xué)的樂于助人幫我排除問題，還幫我解決程序設(shè)計(jì)中遇到的問題，真的很感你們。附 錄附 錄A：程序ORG 0000H LJMP MAIN MAIN: MOV P3 , *0FFH

28、YY: LCALL DIS LCALL KEY LJMP YY /鍵掃/ KEY: MOV P1 , *0FFH MOV A , P1 ORL A , *0F8H CPL A JZ LOOP3 LCALL DEL10 MOV A , P1 ORL A , *0F8H CPL A JZ LOOP3 MOV R0 , A KEY2: MOV A , P1 ORL A , *0F8H CPL A JNZ KEY2 LCALL DEL10 MOV A , R0 CJNE A ,*01H,LOOP1 AJMP PKEY1 LOOP1: CJNE A ,*02H,LOOP2 AJMP PKEY2 LOOP

29、2: CJNE A ,*04H, LOOP3 AJMP PKEY3 LOOP3: RET /顯示P/ DIS: MOV P2 , *01HMOV A , *0AHMOV DPTR , *TABLEMOVC A , A+DPTRMOV P0 , A DL: MOV R5 , *5 ;延時(shí) DDL1: MOV R6 , *100 DDL2: DJNZ R6 , DDL2DJNZ R5 , DDL1RET/程序開場運(yùn)行/ PKEY2: LJMP MAIN /交通燈正常通行程序/ PKEY1: MOV R0,*60 ;主干道60s JTD1: MOV R1,*50 ;延時(shí)1s MOV P3,*0DDH

30、 ;主干道綠燈，次干道紅燈YS1: LCALL DISPLAY ;調(diào)用顯示程序 DJNZ R1,YS1 DJNZ R0,JTD1 ;判斷60s是是否運(yùn)行完 MOV R0,*3 ;閃爍3s JTD2: LCALL SHAN1 DJNZ R0,JTD2 ;判斷閃爍3s是否運(yùn)行完 MOV R0,*30 ;次干道30s JTD3: MOV R1,*50 MOV P3,*0BEH ;主干道紅燈，次干道綠燈 YS2: LCALL DISPLAY DJNZ R1,YS2 DJNZ R0,JTD3 MOV R0,*3 JTD4: LCALL SHAN2 DJNZ R0,JTD4 AJMP PKEY1/緊急情況/ PKEY3: MOV R0,*10 ;緊急情況通行10s JJ3: MOV R1,*50 ;1秒延時(shí) MOV P3,*0DEH JDS3: LCALL DISPLAY DJNZ R1,JDS3 DJNZ R0,JJ3 MOV P3,*0FFH AJ