單片機(jī)交通燈課程設(shè)計交通信號燈設(shè)計

第9頁共9頁單片機(jī)交通燈課程設(shè)計交通信號燈設(shè)計課程設(shè)計課程名稱：交通信號燈設(shè)計學(xué)院：專業(yè)：測控技術(shù)與儀器姓名：學(xué)號：年級：任課老師：2023年X月X日目錄一、【摘要】：^p1二、任務(wù)分析^p與設(shè)計思路2三、總體設(shè)計3四、詳細(xì)設(shè)計41、設(shè)計電路42、交通燈連接電路43、倒計時電路54、仿真電路及效果圖65、元件清單76、軟件框圖87、程序及其清單9五、調(diào)試與運(yùn)行11六、參考資料及【參考文獻(xiàn)】：^p11七、心得體會12一、【摘要】：^p在日常生活中，交通燈作為管理交通、調(diào)協(xié)車輛的一個便捷的手段，起著很大的作用。各種交通工具、行人都要根據(jù)交通燈的變化來決定是否前行，通行的時間的規(guī)定協(xié)調(diào)了它們的步伐，極大的減少了由于交通混亂引起的各種事故的發(fā)生。因此，一個完善的交通系統(tǒng)中，交通燈是必不可少的設(shè)備，一個完善的交通燈程序會更有效的管理當(dāng)前道路中出現(xiàn)的實(shí)際情況，使車輛、行人的行進(jìn)變得更順暢、更和諧。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速開展，我國機(jī)動車輛開展迅速，而城鎮(zhèn)道路建立由于歷史等各種原因相對滯后，交通擁擠和堵塞現(xiàn)象時常出現(xiàn)。如何利用當(dāng)今計算機(jī)和自動控制技術(shù)，有效地疏導(dǎo)交通，進(jìn)步城鎮(zhèn)交通路口的通行才能，減少交通事故是很值得研究的一個課題。目前，國內(nèi)的交通燈一般設(shè)在十字路口，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈加上一個倒計時的顯示器來控制行車。二、任務(wù)分析^p與設(shè)計思路1、任務(wù)分析^p：本次設(shè)計要求：運(yùn)用所學(xué)單片機(jī)原理、模擬和數(shù)字電路等方面的知識，設(shè)計出一臺交通信號燈，模擬路口交通信號。交通燈要求如下：1〕交通信號燈可以控制東西、南北兩個方向的交通，紅綠黃燈用對應(yīng)顏色的發(fā)光二極管代替；2〕用四個2位數(shù)碼管分別顯示東、南、西、北方向的通行時間，東西或南北通行時間為25秒，紅綠燈切換中間黃燈閃爍5秒。目前，我們接觸到的交通燈都位于十字路口，假設(shè)實(shí)際情況為東西南北走向的十字路口，如下列圖：東西南北各三盞燈，每三盞分別為紅、黃、綠三種顏色，總共十二盞燈，而實(shí)際情況下，東西方向燈亮滅一致，南北方向燈亮滅一致，故只需要按東西為一組，南北為一組，兩組交織亮滅來設(shè)計控制系統(tǒng)，即可到達(dá)交通燈系統(tǒng)的控制目的。根據(jù)以上分析^p那么只需要控制東南或者西北六盞燈亮滅規(guī)律就能實(shí)現(xiàn)控制，另外兩組對應(yīng)一致就行了。根據(jù)設(shè)計要求，要求東西或者南北通行25秒，紅綠燈切換中間黃燈閃爍5秒。那么要求綠燈亮放行，放行線，綠燈持續(xù)亮〔通行時間〕25秒，黃燈亮〔警告提醒時間〕5秒，紅燈亮制止通行，制止線，為了簡化設(shè)計，也為25秒。切換過程東西南北均為黃燈閃爍。2、設(shè)計思路基于完成以上任務(wù)分析^p，結(jié)合所學(xué)有關(guān)知識，尤其是本學(xué)期所學(xué)關(guān)于單片機(jī)的中斷系統(tǒng)和定時/計數(shù)器的相關(guān)知識及應(yīng)用，我們知道對于紅、綠、黃兩組各三盞燈的控制，可以通過把這六盞燈分別接到單片機(jī)的六個輸出引腳，假設(shè)用P1口進(jìn)展輸出，那么分配如下：AT89C51P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5L1L2L3L4L5L6(東西紅)〔東西黃〕〔東西綠〕(南北紅)〔南北黃〕〔南北綠〕LED顯示分布通過對P1口P0~P5編程從而實(shí)現(xiàn)控制。而時間的各盞燈的熄滅時間的延時情況，那么用定時/計數(shù)和中斷結(jié)合應(yīng)用實(shí)現(xiàn)控制。而輸出的時間顯示那么每個方向分別用兩個發(fā)光二極管顯示，十位接在P0口，個位接在P2口，對P0口P2口編程即可實(shí)現(xiàn)控制。三、總體設(shè)計1、單片機(jī)內(nèi)部資分布圖：2、硬件原理框圖：交通燈AT89C51時鐘電路LED數(shù)碼管振蕩電路上電復(fù)位電路3、軟件構(gòu)造圖：3、軟件構(gòu)造框圖：主程序顯示子程序調(diào)用實(shí)現(xiàn)功能模塊4、軟硬件分工硬件實(shí)現(xiàn)實(shí)物連接，軟件與硬件連接相對應(yīng)，通過編寫程序，使硬件實(shí)現(xiàn)期望的功能。說的形象些，軟件相當(dāng)于其內(nèi)在本質(zhì)功能，而硬件是將該功能表現(xiàn)出來，讓人們可見罷了。三、詳細(xì)設(shè)計本設(shè)計使用的單片機(jī)為AT89C51。AT89C51是帶有4K字節(jié)閃存的低電壓高性能微處理器。其主要特性：與MCS-51兼容·4K字節(jié)可編程FLASH存儲器·壽命：1000寫/擦循環(huán)·數(shù)據(jù)保存時間：10年·全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz·三級程序存儲器鎖定·128×8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個16位定時器/計數(shù)器·5個中斷·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電形式·片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。1、設(shè)計電路：設(shè)計電路主要由兩局部組成，一局部為P1口與十二個發(fā)光二極管連接電路，另一局部是P0、P2口與八個七段顯示器相連的電路，下面分別詳細(xì)說明。2、交通燈電路：設(shè)計中采用發(fā)光二極管作為交通燈來使用，單片機(jī)的I/O接口直接和交通燈〔發(fā)光二極管〕連接。在十字路口的四組紅、黃、綠三色交通燈中，東西方向道路上的兩組同色燈連接在一起，南北方向道路上的兩組同色的燈也彼此連接在，受單片機(jī)P1.0~P1.5控制。單片機(jī)的I/O接口與交通燈電路的詳細(xì)連接方式為：P1.0~P1.2分別接?xùn)|西方向的紅、黃、綠共6個放光二極管，P1.3~P1.5分別接南北方向的紅、黃、綠共6個發(fā)光二極管。12個發(fā)光二極管采用了共陽極的連接方式，因此I/O口輸出低電平時，與之相連的發(fā)光二極管會亮，I/O口輸出高電平時，相應(yīng)的發(fā)光二極管會滅。交通燈電路如下圖3、倒計時顯示電路：該顯示裝置選用七段數(shù)碼管來顯示交通燈轉(zhuǎn)換的剩余時間，根據(jù)控制要求，每個路口需要兩個數(shù)碼管，這樣四個路口就要求八個數(shù)碼管。有序AT89C51單片機(jī)的I/O作為輸出時，具有較強(qiáng)吸收電流才能，因此我們可以選用共陽型數(shù)碼管，這樣由單片機(jī)的I/O就可以直接驅(qū)動，從而簡化硬件電路的設(shè)計。四個路口倒計時顯示被置在同一時刻顯示一樣的數(shù)字，期中P0口用來顯示時間的十位，P2口用來顯示時間的個位。電路如下列圖所示4、仿真電路及效果圖：〔1〕仿真電路：〔2〕仿真效果：5、元件清單：名稱件數(shù)參數(shù)選擇理由電阻810K限流，以免燒壞數(shù)碼管發(fā)光二極管123色便于仿真顯示AT89C5114K閃存低電壓，高性能八位微處理器七段顯示數(shù)碼管8常用數(shù)字顯示，便于仿真開關(guān)3特殊情況使用6、軟件框圖〔1〕主程序流程圖：3、調(diào)試完燈的顯示后，從0100H開場連續(xù)運(yùn)行，觀察數(shù)碼管顯示的是否正常，假如不正常，那么運(yùn)用單步運(yùn)行或斷點(diǎn)運(yùn)行進(jìn)展分析^p和調(diào)試，直至滿足要求。4、整體運(yùn)行，觀察燈顯示和時間顯示是否都符合要求，假如不符合，那么再調(diào)試。直至滿足要求。六、設(shè)計資料及【參考文獻(xiàn)】：^p1．高惠芳．單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)．科學(xué)出版社，2023.42．胡漢才．單片機(jī)原理及其接口技術(shù)．清華大學(xué)出版社，20233．吳飛青等．單片機(jī)原理與應(yīng)用理論指導(dǎo)．機(jī)械工業(yè)出版社2023.24．Proteus幫助文檔5．KeilC51幫助文檔七、心得體會通過一個星期的交通燈課程設(shè)計，我對單片機(jī)相關(guān)知識有了更深的理解。對于管腳及相關(guān)的控制存放器，有了更進(jìn)一步的穩(wěn)固和理解，尤其是I/O口的實(shí)用及編程，相當(dāng)于重新細(xì)細(xì)復(fù)習(xí)了一遍。特別對protues軟件畫電路圖及仿真的過程，我?guī)缀跏菑牧汩_場學(xué)習(xí)并使用的。說到這里，得感謝小組里同學(xué)們的指導(dǎo)，同時也幸好大家都很繁忙，讓我有更多的獨(dú)立探究學(xué)習(xí)和考慮的空間，將這些東西變成自己的。這次課程設(shè)計的任務(wù)是通過單片機(jī)的I/O口來控制交通燈。主要完成兩大項任務(wù)，第一就是硬件連接圖；第二是編寫相應(yīng)的程序來實(shí)現(xiàn)硬件功能。看似簡單，實(shí)際上需要過硬的知識作為根底，平時看看書考試那樣的過程，是難以完成這樣的任務(wù)的。這次設(shè)計過程中，遇到了很多棘手的問題，很多東西，動起手來束手無策，大多都只得先通過查閱資料或者參考別人做類似課題，才能自己動手設(shè)計畫圖，編程調(diào)試。過程中還錯誤不少，就這個程序吧，我寫了改，改了寫，花了很長時間。還有就是protues軟件仿真原來及整個過程，雖然并不太難，但是我是通過這次才真正弄明白的。通過這次課程設(shè)計，關(guān)于單片機(jī)的知識深化