課程設(shè)計（論文）-基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計.doc

*技術(shù)學(xué)院基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計說明書系 別： * _ _年 級: 10級 專 業(yè)： * 姓 名: * 學(xué) 號： 1001020232 導(dǎo)師姓名： * 職 稱： 教授 2013年6月10日3目錄1前言12系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)要求23.系統(tǒng)設(shè)計33.1 系統(tǒng)設(shè)計總體框圖33.2 各模塊原理說明33.2.1、最小系統(tǒng)AT89C52模塊33.2.2、74HC245芯片模塊43.2.3、顯示模塊功能53.2.4、控制按鈕模塊63.3 系統(tǒng)總原理圖說明73.4 系統(tǒng)印刷版圖73.5 系統(tǒng)的操作說明73.6 系統(tǒng)操作注意事項7參考文獻(xiàn)8致謝語9附錄10附錄一.電路總原理圖10附錄二.系統(tǒng)印刷電路板圖11附錄三.電路原件清單12附錄四.源程序131前言自從1858年英國人，發(fā)明了原始的機(jī)械扳手交通燈之后，隨后的一百多年里，交通燈改變了交通路況，也在人們?nèi)粘Ｉ钪姓紦?jù)了重要地位，隨著人們社會活動日益增加，經(jīng)濟(jì)發(fā)展，汽車數(shù)量急劇增加，城市道路日漸擁擠，交通燈更加顯示出了它的功能，使得交通得到有效管制，對于交通疏導(dǎo)，提高道路導(dǎo)通能力，減少交通事故有顯著的效果近年來隨著單片機(jī)芯片的發(fā)展，單片機(jī)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多，單片機(jī)往往作為一個核心部件來使用，在實時檢測和自動控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，僅單片機(jī)方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實現(xiàn)這井然秩序呢？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。本系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)以及單片機(jī)最小系統(tǒng)和三極管驅(qū)動電路以及外圍的按鍵和數(shù)碼管顯示等部件，設(shè)計一個基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計。設(shè)計通過兩位一體共陰極數(shù)碼管顯示，并能通過按鍵對定時進(jìn)行設(shè)置。本系統(tǒng)實用性強(qiáng)、操作簡單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。設(shè)計通過STC89C52單片機(jī)以及單片機(jī)最小系統(tǒng)和74HC245驅(qū)動數(shù)碼管（數(shù)碼管更亮，白天看的很清楚）以及外圍的按鍵和數(shù)碼管顯示等部件，數(shù)碼管倒計時顯示時間。2系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)要求 1、用單片機(jī)STC89C52設(shè)計一個交通燈系統(tǒng)，并用數(shù)碼管顯示時間，LED指示通行。2、用74HC245來驅(qū)動4個數(shù)碼管，使數(shù)碼管在白天顯得更亮些。3、按鍵功能：黃燈常亮（深夜模式）、禁行、東西通行、南北通行、時間加、時間減、切換、確定。電路供電電源4.5v。3.系統(tǒng)設(shè)計3.1 系統(tǒng)設(shè)計總體框圖 STC89C52 單片機(jī)紅黃綠信號燈8段LED數(shù)碼管復(fù)位電路最小系統(tǒng)外圍接口按鍵控制驅(qū)動顯示 單片機(jī) 圖3-1系統(tǒng)設(shè)計總體框圖3.2 各模塊原理說明3.2.1、最小系統(tǒng)AT89C52模塊AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。52單片機(jī)最小系統(tǒng)原理說明：4.5V電源：給系統(tǒng)供電。晶振：給單片機(jī)運(yùn)行提供脈沖。EA接高電平：表示運(yùn)行內(nèi)部程序存儲器下載的程序。圖3-2 最小系統(tǒng)主要管腳說明：VCC（40腳）：供電電壓GND（20腳）：接地。 RST：復(fù)位輸入。/EA/VPP(31腳)：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。只選用偏外存儲器，否則單片機(jī)上電或復(fù)位后選用片內(nèi)程序存儲器。XTAL1（19腳）：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2(18腳)：來自反向振蕩器的輸出。3.2.2、74HC245芯片模塊 74HC245是一款高速CMOS器件，74HC245引腳兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。 74HC245八路收發(fā)器在發(fā)送和接收兩個方向上都具有正相三態(tài)總線兼容輸出。74HC245的輸出使能端（OE）用于實現(xiàn)輕松級聯(lián)，而發(fā)送/接收端（DIR）用于控制方向。OE控制輸出，使得總線被有效的隔離。）輸出。 管腳說明：圖3-3 74HC245芯片引腳圖（1）、第1腳DIR，為輸入輸出端口轉(zhuǎn)換用，DIR=“1”高電平時信號由“A”端輸入“B”端輸出，DIR=“0”低電平時信號由“B”端輸入“A”端輸出。 （2）、第29腳“A”信號輸入輸出端，A0=B0、A7=B7，A0與B0是一組，如果DIR=“1”O(jiān)E=“0”則A1輸入B1輸出，其它類同。如果DIR=“0”O(jiān)E=“0”則B1輸入A1輸出，其它類同。 （3）、第1118腳“B”信號輸入輸出端，功能與“A”端一樣，不再描述。 （4）、第19腳OE，使能端，若該腳為“1”A/B端的信號將不導(dǎo)通，只有為“0”時A/B端才被啟用，該腳也就是起到開關(guān)的作用。 （5）、第10腳GND，電源地。 （6）、第20腳VCC，電源正極。3.2.3、顯示模塊功能顯示模塊分別是碼管顯示和LED顯示，數(shù)碼管倒計時顯示可以提醒駕駛員在信號燈顏色發(fā)生改變的時間、在“停止”和“通過”兩者間作出合適的選擇。駕駛員和行人普遍都愿意選擇有倒計時顯示的信號控制方式，并且認(rèn)為有倒計時顯示的路口更安全。倒計時顯示是用來減少駕駛員在信號燈色改變的關(guān)鍵時刻做出復(fù)雜判斷的一種方法，它可以提醒駕駛員燈色發(fā)生改變的時間，幫助駕駛員在“停止”和“通過”兩者間作出合適的選擇 。通過兩種顯示結(jié)合，是本設(shè)計更合理可靠。如下圖3-4所示。圖3-4 顯示模塊功能圖3.2.4、控制按鈕模塊 本系統(tǒng)要求的按鍵控制不多，且I0口足夠，可直接采用獨(dú)立式。按鍵可以設(shè)置系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，禁行狀態(tài)為數(shù)碼管均顯示“00”，紅燈全亮；復(fù)位按鍵可以將整個系統(tǒng)復(fù)位；東西通行是東西方向的綠燈亮，南北方向上的紅燈亮；南北通行為南北方向上的綠燈亮，東西方向上的紅燈亮；時間加減可以設(shè)置通行和等待通行的時間；切換按鍵可以切換加減的方向時間。通過安檢模塊的控制，使得整個系統(tǒng)具有靈活性，實用性。如下圖3-5所示。 圖3-5 控制按鈕模塊3.3 系統(tǒng)總原理圖說明當(dāng)接通4.5v電源后，按下電源開關(guān)，南北方向數(shù)碼管顯示“25”。數(shù)碼管開始倒計時，到5秒的時候，黃燈跟蜂鳴器鳴響5下，將切換紅綠黃燈。按鍵1運(yùn)行、按鍵2黃燈常亮（深夜模式）、按鍵3 紅燈常亮（緊急模式）、按鍵4復(fù)位、按鍵5東西通行、按鍵6南北通行、按鍵7時間加、按鍵8時間減、按鍵9停止。系統(tǒng)總原理圖見附13.4 系統(tǒng)印刷版圖 見附錄23.5 系統(tǒng)的操作說明1.接好電路中的電源供電線、驅(qū)動電路開關(guān)與負(fù)載供電線。2.檢查好電路板中沒有短路現(xiàn)象、電源供電線、驅(qū)動電路開關(guān)與負(fù)載供電線、負(fù)載供電線都接好后通電使用。3.電路安裝好后，通電即可正常使用。3.6 系統(tǒng)操作注意事項1.通電使用前先對照電路板與電路圖是否有錯焊、漏焊、短路、開路、元器件相碰等現(xiàn)象，有要處理好后再使用。2.通電使用前先檢查好電路板是否與電源供電線、驅(qū)動電路開關(guān)與負(fù)載供電線、負(fù)載供電線之間相互接反，不得在接錯的情況下通電，要處理好后再使用。3.通電使用時人體不得與電路板線路任何一個部位相碰，防止觸電，注意安全。4.應(yīng)把電極片與電路板隔離，避免電極片與電路板上元器件相碰觸發(fā)生短路現(xiàn)象。 5.通電時應(yīng)把電路板放在絕緣物體上，避開其他導(dǎo)電物體避免發(fā)生短路現(xiàn)象。6.使用時聞到燒焦味、發(fā)現(xiàn)元器件或集成塊冒煙燒毀應(yīng)立即斷開電源，待電路板查明原因處理好后才可以繼續(xù)通電使用。7.調(diào)試電路時應(yīng)小心操作，避免萬用表筆或其它導(dǎo)電工具造成人為短路。8.跟換電路板元件、焊接時應(yīng)斷開電源后再操作避免造成元器件擊穿或電路短路現(xiàn)象。參考文獻(xiàn)1李建忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.西安電子科技大學(xué)出版社，20082胡輝.單片機(jī)原理及應(yīng)用設(shè)計M.中國水利水電出版社，20063徐愛鈞.8051單片機(jī)實踐教程M.北京電子工業(yè)出版社，20054樓然苗,李光飛.51系列單片機(jī)設(shè)計實例M.北京航空航天大學(xué)出版社，20065邱關(guān)源.電路M.北京：北京高等教育出版社，20066全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽組委會.北京:北京理工大學(xué)出版社,2004年8月. 7韓全立.趙德申編著.微機(jī)控制技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008 8王守中，聶元銘. 51單片機(jī)開發(fā)入門與典型實例M. 北京：人民郵電出版社，2009 9鐘富昭，張晨. 8051單片機(jī)典型模塊設(shè)計與應(yīng)用M. 北京：人民郵電出版社，200710胡學(xué)海. 單片機(jī)及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計M. 北京：北京電子工業(yè)出版社，200111陳小忠，黃寧.單片機(jī)接口技術(shù)實用子程序M，北京：北京人民郵電出版社，200512李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1992.13何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)大全.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994.14張毅剛. 單片機(jī)原理及接口技術(shù).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,199915劉麗莎、黃輝先、湯紅忠.單交叉口模糊交通控制器的研究 M. 北京：北京高16蔣汝根、錢丹浩.基于AT89C52單片機(jī)的交通燈模擬控制系統(tǒng)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 致謝語時光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時節(jié)，春夢秋云，聚散真容易，在這美麗的季節(jié)，我在電腦上敲出了最后一個字，心中涌現(xiàn)的不是想象已久的歡欣，卻是難以言喻的失落。 在這次的畢業(yè)設(shè)計作品過程中，讓我學(xué)到很多。看是簡單的東西，其中還是有小細(xì)節(jié)需要注意，不能馬虎。就如做板時，布線的粗細(xì)；焊接時，不能虛焊；調(diào)試時，正負(fù)極要分清等等。首先，我要感謝我的父母，使您們用給了我上大學(xué)的機(jī)會，是您們用辛勤汗水讓我完成大學(xué)三年的學(xué)業(yè)，您們辛苦了。其次我要感謝我的導(dǎo)師邱興陽老師，您在百忙中抽出時間耐心地指導(dǎo)我，對畢業(yè)作品提出不足并教我怎么去改進(jìn)創(chuàng)新。再次，感謝翁娟釵輔導(dǎo)員，您在生活上和工作上給了我很大的幫助。還要感謝各學(xué)科的老師們，如李清生老師、鄭維清老師、葉志瓊老師、趙立瓊老師、邱興陽老師、李志杰老師、陳輝煌老師、林壽光老師、陳麗霞老師、鄭永生老師、揚(yáng)阿弟老師，謝海琴老師等傳授了我很多知識，在學(xué)業(yè)上給了我很大幫助。使我真切切的體會到了老師們的良苦用心，系部的所有老師，對我們的學(xué)習(xí)、生活，健康都十分的關(guān)注。最后，要感謝我的同學(xué)們，在畢業(yè)作品制作中所遇到的問題，同學(xué)們都會放下自己手中的事，不惜占用自己的寶貴時間來幫助我解難。在平時的生活了，他們能包容我的缺點給予我?guī)椭?在此，對所有幫助過我的人表示衷心的感謝。-附錄附錄一.電路總原理圖附錄二.系統(tǒng)印刷電路板圖附錄三.電路原件清單名稱規(guī)格數(shù)量主要功能或作用按鈕6*6*59分別控制黃燈常亮（深夜模式）、禁行（緊急模式）、東西通行、南北通行、時間加、時間減、切換、確定。電容30P2單片機(jī)時鐘振蕩電容10UF1單片機(jī)復(fù)位電阻2203限流排阻10K2單片機(jī)單片機(jī)AT89C20521CPU晶體12M1單片機(jī)時鐘振蕩芯片74HC2451放大驅(qū)動數(shù)碼管顯示三極管90121驅(qū)動蜂鳴器蜂鳴器12*9.5MM1信號燈切換時報警兩位一體共陰數(shù)碼0.364倒計顯示芯片底座40腳1保護(hù)引腳芯片底座20腳1保護(hù)引腳發(fā)光二極管（紅）5MM4交通燈路口顯示發(fā)光二極管（綠）5MM4交通燈路口顯示發(fā)光二極管（黃）5MM4交通燈路口顯示發(fā)光二極管3MM1電源顯示自鎖開關(guān)8*8MM1控制VCCUSB電源線60MM1連接USB口DC座3.5*1.3MM1直流電源插座插針2外接電源接線PCB板155MMX100MM1附錄四.源程序#include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define time 50000 #define on 0 #define off 1sbit RED_ZHU = P00; /南北 紅燈 sbit YELLOW_ZHU = P01;/南北 黃燈sbit GREEN_ZHU = P02; /南北 綠燈 sbit RED_ZHI = P03; /東西 紅燈sbit YELLOW_ZHI = P04; /東西 黃燈sbit GREEN_ZHI = P05; /東西 綠燈sbit P23 = P34;sbit P22 = P35; /東西方向數(shù)碼管位選sbit P21 = P36;sbit P20 = P37; /南北方向數(shù)碼管位選sbit int0_key = P32;sbit int1_key = P33;void display1(uchar,uchar);void display2(uchar,uchar);void delayms(uint k);uchar temp1,temp2,temp3,temp4,temp5,temp6;/*=倒計時=*/uchar N = 50,Y = 45,Z = 50,M = 75,G = 80,U =80;uchar C50ms,t0;uchar seg = 1;uchar flag=0,led_data_temp;void InitialT1(void) TMOD = 0x11; /定時器0,1工作在方式1TH1 = (65536 - time)/256; /相當(dāng)于(65536-time)/256;TL1 = (65536 - time)%256;/初值為time(50ms)TR1 = 1;/開定時器1中斷ET1 = 1;/允許定時器1中斷 ET0 = 1;TH0 = (65536 - time)/256;TL0 = (65536 - time)%256; EX0 = 1; /允許外部中斷0IE0 = 1;/啟動外部中斷0PX0 = 1;EX1=1;IE1=1;EA = 1; /開總中斷void int0(void) interrupt 0/外中斷0 flag = 0;led_data_temp = P0;t0 = 20;if(!int0_key) delayms(10);if(!int0_key)while(!int0_key);TH0 = (65536 - time)/256;TL0 = (65536 - time)%256;TR1 = 0; TR0 = 1;EX0 = 0;EX1 = 0;C50ms = 0;void int1(void) interrupt 2/外部中斷1 t0=15; flag = 1;led_data_temp = P0;if(RED_ZHU = 0) & (GREEN_ZHI = 0)|(YELLOW_ZHI = 0)&(RED_ZHU = 0) P0 = 0xff; GREEN_ZHU = 0; RED_ZHI = 0;else /if(RED_ZHI = 0)&(GREEN_ZHU = 0)P0 = 0xff; GREEN_ZHI = 0; RED_ZHU = 0;if(!int1_key) delayms(10);if(!int1_key)while(!int1_key);TH0 = (65536 - time)/256;TL0 = (65536 - time)%256;TR1 = 0; TR0 = 1;EX0 = 0;EX1 = 0;C50ms = 0;void ISRT0(void) interrupt 1/定時器0中斷服務(wù)子程序 temp1 = N,temp2 = Y,temp3 = Z,temp4 = M,temp5 = G,temp6 = U;TH0 = (65536 - time)/256;TL0 = (65536 - time)%256; /重裝初值timeYELLOW_ZHU=1; /如果在黃5S時進(jìn)行熄滅黃燈YELLOW_ZHI=1;if(!flag)P0 = 0xf6;C50ms+;if(C50ms 19) t0-; C50ms = 0;if(t0 = 0) P0 = led_data_temp;N = temp1,Y = temp2,Z = temp3,M = temp4,G = temp5,U = temp6;TR0 = 0;/禁止定時器1中斷TR1 = 1;/開定時器1中EX1 = 1;/EX0 = 1;C50ms = 0;return; void ISRT1(void) interrupt 3 /定時器1中斷服務(wù)子程序 TH1 = (65536 - time)/256;TL1 = (65536 - time)%256; /重裝初值timeC50ms+;if(C50ms 19) N-; M-; Y-; Z-; G-; U-