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帶數(shù)碼管顯示的交通燈大型作業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告系別：電子工程系班級(jí)：應(yīng)用電子0901學(xué)號(hào)：0503090136姓名：邵景榮指導(dǎo)老師：劉彥華前言當(dāng)前，在世界范圍內(nèi)，一個(gè)以微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)為先導(dǎo)的，以信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)為中心的信息革命方興未艾。而計(jì)算機(jī)技術(shù)怎樣與實(shí)際應(yīng)用更有效地結(jié)合并有效地發(fā)揮其作用是科學(xué)界最熱門的話題，也是當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域。交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，是交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。隨著中國(guó)加入WTO，我們不但要在經(jīng)濟(jì)、文化、科技等各方面與國(guó)際接軌，在交通控制方面也應(yīng)與國(guó)際接軌。俗話說(shuō)“要想富，先修路”，但路修好了如果在交通控制方面做不好道路還是無(wú)法保障暢通安全。作為交通控制的重要組成部分的交通信號(hào)燈也應(yīng)國(guó)際化，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問(wèn)題之一。交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)在城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。隨著城市機(jī)動(dòng)車量的不斷增加，許多大城市如北京、上海、南京等出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況，因此，自80年代后期，這些城市紛紛修建城市高速道路，在高速道路建設(shè)完成的初期，它們也曾有效的改善了交通情況。然而，隨著交通量的快速增長(zhǎng)和缺乏對(duì)高速道路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路的交通狀況必然受高速道路與普通道路耦合處交通情況 的制約。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵?tīng)顩r，越來(lái)越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問(wèn)題。本文主要從單片機(jī)的應(yīng)用上來(lái)實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈智能化的管理，用以控制過(guò)往車輛的正常運(yùn)作。這次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)控制的交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先設(shè)計(jì)出各個(gè)功能模塊、在搭建出完整的硬件系統(tǒng)，選好合適的單片機(jī)型號(hào)并依照硬件鏈接圖設(shè)計(jì)出相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，通過(guò)編譯軟件編譯出可執(zhí)行的目標(biāo)文件，最后做出原理圖并在仿真軟件上仿真出設(shè)計(jì)結(jié)果。河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院大型作業(yè)任務(wù)書(shū)類別： 三年制高職 專 業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù) 班 級(jí): 姓 名： 大型作業(yè)題目： 帶數(shù)碼顯示的交通燈 指導(dǎo)教師姓名： 劉彥華 負(fù)責(zé)人簽字： 劉明黎 2011年 5月 15日- 20 -一、項(xiàng)目功能： 設(shè)計(jì)十字路口紅、黃、綠燈指示與倒計(jì)時(shí)數(shù)碼管顯示的硬件原理圖，并進(jìn)行硬件制作。編程實(shí)現(xiàn)十字路口紅、黃、綠燈指示與倒計(jì)時(shí)數(shù)碼管顯示，具體參數(shù)到獨(dú)山大道與光武路交叉口觀察確定。 二、設(shè)計(jì)要求： 1. 總體設(shè)計(jì)； 2. 硬件設(shè)計(jì)； 3. 軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試； 4. Proteus仿真； 5. 硬件制作與測(cè)試； 三、大型作業(yè)說(shuō)明書(shū)要求： 1. 封面、前言、目錄 2. 大型作業(yè)任務(wù)書(shū) 3. 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 4. 硬件設(shè)計(jì) 5. 軟件設(shè)計(jì)（包括軟件流程圖及源程序清單） 6. 設(shè)計(jì)心得 7. 參考資料 指導(dǎo)教師（簽字）： 劉彥華 2011 年 5月 15日系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)1、 總體設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)基本要求：設(shè)計(jì)十字路口紅、黃、綠燈指示與倒計(jì)時(shí)數(shù)碼管顯示的硬件原理圖，并運(yùn)行硬件制作。編程實(shí)現(xiàn)十字路口紅、黃、綠燈指示與倒計(jì)時(shí)數(shù)碼管顯示，具體參數(shù)到獨(dú)山大道與光武路交叉口觀察確定。 實(shí)現(xiàn)功能：1. 正常情況；東西車道和南北車道上的車輛交替運(yùn)行，每次通行時(shí)間為60s；東西向和南北向轉(zhuǎn)換時(shí)黃燈閃爍3s。東西南北四個(gè)方向，東西綠燈亮60S，再黃燈閃爍3S，最后紅燈亮60S，同時(shí)東西綠燈亮?xí)r，南北紅燈亮60S，綠燈亮60S，黃燈閃亮3S。用LED數(shù)碼管作為模擬交通燈亮與滅的時(shí)間延遲控制的倒計(jì)時(shí)顯示；2. 緊急情況：有緊急通道，即按壓“東西緊急鍵”，則東西方向綠燈，南北方向紅燈；松開(kāi)“東西緊急鍵”，5s后解除東西緊急通行狀態(tài)。 按壓“南北緊急鍵”，則南北方向綠燈，東西方向紅燈；松開(kāi)“南北緊急鍵”，5s后解除南北緊急通狀態(tài)。 交通燈顯示狀態(tài)：東西方向（簡(jiǎn)稱A方向）南北方向（簡(jiǎn)稱B方向）狀態(tài)說(shuō)明紅燈黃燈綠燈紅燈黃燈綠燈滅滅亮亮滅滅A方向通行，B方向截止滅滅閃爍亮滅滅A方向警告，B方向禁行滅亮滅亮滅滅A方向警告，B方向禁行亮滅滅滅滅亮A方向禁行，B方向通行亮滅滅滅滅閃爍A方向禁行，B方向警告亮滅滅滅亮滅A方向禁行，B方向警告二、總體設(shè)計(jì)方案的框圖LED顯示部分?jǐn)?shù)碼管顯示部分單片機(jī)STC89C51芯片單片機(jī)最小系統(tǒng)緊急情況控制部分圖一框圖說(shuō)明： 電源提供方案：采用單片機(jī)控制模塊提供電源。改方案的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)明扼要，節(jié)約成本；缺點(diǎn)是輸出功率不高。 計(jì)時(shí)控制方案：利用89C51內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行定時(shí)，配合軟件延時(shí)實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)。 .顯示控制方案：采用數(shù)碼管與LED相結(jié)合的方法因?yàn)樵O(shè)計(jì)既要求倒計(jì)時(shí)數(shù)字輸出，又要求有狀態(tài)燈輸出等，為方便觀看并考慮到現(xiàn)實(shí)情況，用數(shù)碼管與LED燈分別顯示時(shí)間與提示信息。 緊急情況下：采用外部中斷0來(lái)控制東西緊急情況，用外部中斷1來(lái)控制南北緊急情況。三、落實(shí)實(shí)施： 用C語(yǔ)言編程并用PROTEUS進(jìn)行仿真測(cè)試，看軟件功能是否齊全，最后用實(shí)物圖連接看能否實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能。硬件電路原理與分析1、 原器件清單交通燈控制電路原器件清單元器件名稱參數(shù)數(shù)量元器件名稱參數(shù)數(shù)量IC插座單片機(jī)晶體振蕩器瓷片電容發(fā)光二極管DIP4089C5112MHZ30pF111212電阻電解電容彈性按鍵電阻LED數(shù)碼管12K22uF300313204二、主電路原理本次本次設(shè)計(jì)的交通燈控制器采用單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)作為控制器，由數(shù)碼管顯示紅燈與綠燈時(shí)間，并用LED發(fā)光二極管作為紅、黃、綠三色指示信號(hào)燈，且，紅燈亮30S，黃燈亮5S，綠燈亮25S。其電路原圖二2、 單元電路設(shè)計(jì)：1.單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)（1） 單片機(jī)89C51引腳圖89C51引腳圖下圖：圖三（2） 時(shí)鐘電路和復(fù)位電路單片機(jī)是一種時(shí)序電路，必須供給脈沖信號(hào)才能正常工作，在單片機(jī)內(nèi)部已集成了振蕩電路，只需要使用18、19腳連接晶體振蕩器，并外用兩個(gè)33PF電容，幫助晶振起振，并使其頻率穩(wěn)定。其工作原理如圖所示。MCS-51系列單片機(jī)的有效復(fù)位信號(hào)為兩個(gè)周期以上的高電平。其復(fù)位的實(shí)現(xiàn)通常可以采用開(kāi)機(jī)上電復(fù)位和外部手動(dòng)復(fù)位兩種方式。加電瞬間RST端的電位與VCC相同，隨著RC電路充電電流的減小，RST端的點(diǎn)位逐漸下降。只要保持10ms以上的高電平就能使單片機(jī)有效復(fù)位。它們的工作原理圖如下圖：2.數(shù)碼管顯示電路（1）驅(qū)動(dòng)電路本文采用PNP三極管作為驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的顯示，由于每個(gè)發(fā)光二極管額定電流3-10UA，故在電路中加限流電阻，經(jīng)計(jì)算取該電阻為300。其顯示電路如圖五：圖五（2） 數(shù)碼管顯示方式因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式不同，可以分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩類。本次設(shè)計(jì)采用的是動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)，數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆段同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通有各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字型碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字型碼，但究竟是哪個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，改為就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12毫秒，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上個(gè)位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低，軟件設(shè)計(jì)1、 程序設(shè)計(jì)流程圖開(kāi)始 A綠燈，B紅燈延時(shí)55秒主程序流程圖A綠燈閃爍三次A黃燈，B紅燈延時(shí)2秒A紅燈B綠燈延時(shí)55秒B綠燈閃爍三次A紅燈、B黃燈延時(shí)2秒1. 中斷東西流程圖關(guān)中斷延時(shí)5秒A綠燈，B紅燈開(kāi)中斷保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)關(guān)中斷中斷響應(yīng)返回開(kāi)中斷恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)2. 中斷南北流程圖關(guān)中斷延時(shí)5秒B綠燈，A紅燈開(kāi)中斷保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)關(guān)中斷中斷響應(yīng)返回開(kāi)中斷恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)二、原程序清單#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit dx_green=P10; /東西方向的綠燈sbit dx_yellow=P11;/東西方向的黃燈sbit dx_red=P12;/東西方向的紅燈sbit nb_green=P15;/ 南北方向的綠燈sbit nb_yellow=P16;/ 南北方向的黃燈sbit nb_red=P17; / 南北方向的紅燈uint count_down=30;/注意必須是char型 而不能是uchar型uchar sign;uchar k=0,i=0;uchar disp=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xc0;uchar time=0,0,0,0;uchar wei=0xfe,0xfd,0xf7,0xfb; /數(shù)碼管位選void Countdown() interrupt 1 /倒計(jì)時(shí)及紅綠燈控制函數(shù)TH0=0x3c;TL0=0xb0;i+;if(i=20)i=0;count_down-;if(count_down=7)if(sign)/東西方綠燈亮/南北方紅燈亮dx_green=0;dx_yellow=1;dx_red=1;nb_green=1;nb_yellow=1;nb_red=0;else/東西方紅燈亮/南北方綠燈亮dx_green=1;dx_yellow=1;dx_red=0;nb_green=0;nb_yellow=1;nb_red=1; else if(count_down3)if(sign)/東西方綠燈閃爍/南北方紅燈亮dx_green=!dx_green;nb_red=0;else /東西方紅燈亮/南北方綠燈閃爍dx_red=0;nb_green=!nb_green;else if(count_down=0)if(sign)/東西方黃燈亮/南北方紅燈亮dx_green=1;dx_yellow=0;nb_red=0;else/東西方紅燈亮/南北方黃燈亮dx_red=0;nb_green=1;nb_yellow=0;if(count_down=0)sign=!sign;void time_disp() interrupt 3/數(shù)碼管顯示中斷函數(shù)TH1=(65536-10000)/256;TL1=(65536-10000)%256;k+;if(k3)k=0;time0=count_down/10;time1=count_down%10;time2=count_down/10;time3=(count_down%10)-1;P2=weik;P0=disptimek;void dx_key() interrupt 0TR0=!TR0;dx_green=0;dx_red=1;dx_yellow=1;nb_red=0;nb_green=1;nb_yellow=1;count_down=0;void nb_key() interrupt 2TR0=!TR0;dx_green=1;dx_red=0;dx_yellow=1;nb_red=1;nb_green=0;nb_yellow=1;count_down=0;void main()EA=1;ET0=1;ET1=1;EX0=1;EX1=1;IT0=1;IT1=1;TMOD=0x11;TH0=0x3c;TL0=0xb0;TH1=(65536-10000)/256;TL1=(65536-10000)%256;TR0=1;TR1=1;while(1);三、仿真測(cè)試在程序編寫(xiě)完成后，運(yùn)用Proteus仿真軟件，進(jìn)行仿真。將編好的程序下載到仿真電路圖中的89C52單片機(jī)中，進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，看與設(shè)計(jì)目標(biāo)是否一致如圖3-1和圖3-2，看設(shè)計(jì)的功能是否能夠?qū)崿F(xiàn)，如果有問(wèn)題對(duì)照源程序找出問(wèn)題所在并改正。 圖3-1 圖3-2四、硬件的實(shí)際測(cè)試待確認(rèn)仿真現(xiàn)象與設(shè)計(jì)要求的功能一致且不出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)仿真完成。將編好調(diào)試完成的源程序下載到自己焊接好的硬件電路上進(jìn)行最后的測(cè)試，看各個(gè)設(shè)計(jì)功能是否能夠?qū)崿F(xiàn)。心得體會(huì)短短一個(gè)星期的實(shí)訓(xùn)就這么過(guò)去了，時(shí)間雖短但還算是頗有心得，頗有體會(huì)！剛開(kāi)始很期待這個(gè)試訓(xùn)的到來(lái)，想著肯定會(huì)有桃戰(zhàn)性的工作，但結(jié)果也沒(méi)讓我失望，老師給了兩個(gè)題，一個(gè)是定時(shí)器一個(gè)是交通燈，當(dāng)時(shí)我就在思考選那個(gè)題呢，定時(shí)器工作龐大但老師會(huì)給資料，交通燈看似簡(jiǎn)單但什么都需要自己來(lái)做，定時(shí)器的程序我可能會(huì)看不懂，不好分析，而交通燈的我卻可以憑著自己的實(shí)力搞定。綜合各方面的原因我選擇了交通燈。接下來(lái)的任務(wù)就是忙于工作了，起先是設(shè)計(jì)電路圖（根據(jù)獨(dú)山大道和光武路口交叉道）。通過(guò)在圖書(shū)館和網(wǎng)上查詢資料這一項(xiàng)順利過(guò)關(guān)。然后開(kāi)始核心問(wèn)題，就是程序，這個(gè)是由難度的，最讓我頭疼