交通燈模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、學(xué) 號(hào) 天津城建大學(xué)實(shí)習(xí)報(bào)告（生產(chǎn)實(shí)習(xí)）起止日期： 2014 年 6 月 16 日 至 2014 年 7 月 11 日學(xué)生姓名班級(jí)成績(jī)指導(dǎo)教師(簽字) 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院2014年 7月 11日天津城建大學(xué)生產(chǎn)實(shí)習(xí)任務(wù)書(shū)20132014學(xué)年 第2學(xué)期設(shè)計(jì)題目： 交通燈模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 完成期限：自 2014 年 6 月 23 日至 2014 年 7 月 3 日共 2 周設(shè)計(jì)依據(jù)、要求及主要內(nèi)容：一實(shí)習(xí)的目的1.進(jìn)一步熟悉和掌握單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和編程原理。2.掌握單片機(jī)的接口技術(shù)及相關(guān)外圍芯片的外特性、控制方法。3.通過(guò)設(shè)計(jì)，掌握以單片機(jī)核心的電路設(shè)計(jì)的基本方法和技術(shù)。4.通過(guò)實(shí)際程序設(shè)計(jì)和調(diào)試

2、，掌握模塊化程序設(shè)計(jì)方法和調(diào)試技術(shù)。5.通過(guò)完成一個(gè)包括電路設(shè)計(jì)和程序開(kāi)發(fā)的完整過(guò)程，了解開(kāi)發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的全過(guò)程，為今后從事相應(yīng)開(kāi)發(fā)打下基礎(chǔ)。二實(shí)習(xí)的基本要求1.認(rèn)真認(rèn)識(shí)設(shè)計(jì)的意義，掌握設(shè)計(jì)工作程序，學(xué)會(huì)使用工具書(shū)和技術(shù)參考資料，并培養(yǎng)科學(xué)的設(shè)計(jì)思想和良好的設(shè)計(jì)作風(fēng)。2.提高模型建立和設(shè)計(jì)能力，學(xué)會(huì)應(yīng)用相關(guān)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算的方法。3.提高獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的能力，逐步增強(qiáng)實(shí)際應(yīng)用訓(xùn)練。4.設(shè)計(jì)的說(shuō)明書(shū)要求簡(jiǎn)潔、通順，電路圖內(nèi)容完整、清楚、規(guī)范。三實(shí)習(xí)主要內(nèi)容a) 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能STC12C5A60S2（引腳排序及基本功能同AT89S51）作為主控芯片，設(shè)計(jì)利用交通燈擴(kuò)展電路實(shí)現(xiàn)十字路口交

3、通燈控制系統(tǒng)，系統(tǒng)要求：1.系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，模擬十字路口交通燈變化。2.按鍵調(diào)整當(dāng)前路口紅燈，綠燈時(shí)間3.可預(yù)置為禁行模式，即全部為紅燈禁止通行狀態(tài)。b) 原理圖設(shè)計(jì)1.原理圖設(shè)計(jì)要符合項(xiàng)目的工作原理，連線要正確。2.圖中所使用的元器件要合理選用，電阻、電容等器件的參數(shù)要正確標(biāo)明。3.原理圖要完整，CPU、外圍器件、外擴(kuò)接口、輸入/輸出裝置要一應(yīng)俱全。c) 程序調(diào)計(jì)1.根據(jù)要求，將總體功能分解成若干個(gè)子功能模塊，每個(gè)功能模塊完成一個(gè)特定的功能。2.根據(jù)總體要求及分解的功能模塊，確定各功能模塊之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)出完整的程序流程圖。d) 程序調(diào)試1.編寫(xiě)相關(guān)程序，并進(jìn)行仿真。2.將程序下載到單片機(jī)，進(jìn)行

4、運(yùn)行調(diào)試。e) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1.原理圖設(shè)計(jì)說(shuō)明簡(jiǎn)要說(shuō)明設(shè)計(jì)目的，原理圖中所使用的元器件功能及在圖中的作用，各器件的工作過(guò)程及順序。2.程序設(shè)計(jì)說(shuō)明對(duì)程序設(shè)計(jì)總體功能及結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)各子模塊的功能以及各子模塊之間的關(guān)系作較詳細(xì)的描述。3.畫(huà)出工作原理圖，程序流程圖并給出相應(yīng)的程序清單。目錄第一章 元器件、電路介紹1.1電阻 色環(huán)標(biāo)示主要應(yīng)用圓柱型的電阻器上，如：碳膜電阻、金屬膜電阻、金屬氧化膜電阻、保險(xiǎn)絲電阻、線繞電阻。在早期，一般當(dāng)電阻的表面不足以用數(shù)字表示法時(shí)，就會(huì)用色環(huán)標(biāo)示法來(lái)表示電阻的阻值、公差、規(guī)格。 主要分兩部分。 第一部分：靠近電阻前端的一組是用來(lái)表示阻值。 兩位有效數(shù)的電阻值，用

5、前三個(gè)色環(huán)來(lái)代表其阻值，如：39，39K，39M。 三位有效數(shù)的電阻值，用前四個(gè)色環(huán)來(lái)代表其阻值，如：69.8，698，69.8K，一般用于精密電阻的表示。 第二部分：靠近電阻后端的一條色環(huán)用來(lái)代表公差精度。 第一部分的每一條色環(huán)都是等距，自成一組，容易和第二部分的色環(huán)區(qū)分。 三色環(huán)電阻：第一色環(huán)是十位數(shù)，第二色環(huán)是個(gè)位數(shù)，第三色環(huán)代表倍率。 四色環(huán)電阻：第一、二環(huán)分別代表兩位有效數(shù)的阻值；第三環(huán)代表倍率；第四環(huán)代表誤差。 五色環(huán)電阻：第一、二、三環(huán)分別代表三位有效數(shù)的阻值；第四環(huán)代表倍率；第五環(huán)代表誤差。 如果第五條色環(huán)為黑色，一般用來(lái)表示為繞線電阻器，第五條色環(huán)如為白色，一般用來(lái)表示為保險(xiǎn)

6、絲電阻器。如果電阻體只有中間一條黑色的色環(huán)，則代表此電阻為零歐姆電阻。 六色環(huán)電阻：六色環(huán)電阻前五色環(huán)與五色環(huán)電阻表示方法一樣，第六色環(huán)表示該電阻的溫度系數(shù)。 圖1-1 色環(huán)電阻色環(huán)電阻識(shí)別技巧： 技巧1：先找標(biāo)志誤差的色環(huán)，從而排定色環(huán)順序。最常用的表示電阻誤差的顏色是：金、銀、棕，尤其是金環(huán)和銀環(huán)，一般絕少用做電阻色環(huán)的第一環(huán)，所以在電阻上只要有金環(huán)和銀環(huán)，就可以基本認(rèn)定這是色環(huán)電阻的最末一環(huán)。 技巧2：棕色環(huán)是否是誤差標(biāo)志的判別。棕色環(huán)既常用做誤差環(huán)，又常作為有效數(shù)字環(huán)，且常常在第一環(huán)和最末一環(huán)中同時(shí)出現(xiàn)，使人很難識(shí)別誰(shuí)是第一環(huán)。在實(shí)踐中，可以按照色環(huán)之間的間隔加以判別：比如對(duì)于一個(gè)五道

7、色環(huán)的電阻而言，第五環(huán)和第四環(huán)之間的間隔比第一環(huán)和第二環(huán)之間的間隔要寬一些，據(jù)此可判定色環(huán)的排列順序。技巧3：在僅靠色環(huán)間距還無(wú)法判定色環(huán)順序的情況下，還可以利用電阻的生產(chǎn)序列值來(lái)加以判別。比如有一個(gè)電阻的色環(huán)讀序是：棕、黑、黑、黃、棕，其值為：10010000=1M誤差為1%，屬于正常的電阻系列值，若是反順序讀：棕、黃、黑、黑、棕，其值為1401=140，誤差為1%。顯然按照后一種排序所讀出的電阻值，在電阻的生產(chǎn)系列中是沒(méi)有的，故后一種色環(huán)順序是不對(duì)的。 表1-1 色環(huán)識(shí)別表銀金黑棕紅橙黃綠藍(lán)紫灰白無(wú)有效數(shù) 字0123456789數(shù)量級(jí)10-210-110010 11021031041051

8、06107108109允許偏差（%）105120.50.250.10.0520溫度關(guān)系/（10 /）10050152510511.2電容 電容分直標(biāo)法、色標(biāo)法和數(shù)標(biāo)法3種。 電容的基本單位用法拉（F）表示，其它單位還有：毫法（mF）、微法（uF）、納法（nF）、皮法（pF）。沒(méi)有極性，沒(méi)有數(shù)字標(biāo)示。1.3電感 電感線圈是將絕緣的導(dǎo)線在絕緣的骨架上繞一定的圈數(shù)制成。直流可通過(guò)線圈,直流電阻就是導(dǎo)線本身的電阻,壓降很小;當(dāng)交流信號(hào)通過(guò)線圈時(shí),線圈兩端將會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),自感電動(dòng)勢(shì)的方向與外加電壓的方向相反,阻礙交流的通過(guò),所以電感的特性是通直流阻交流,頻率越高,線圈阻抗越大。電感在電路中可與電容組

9、成振蕩電路。電感一般有直標(biāo)法和色標(biāo)法,色標(biāo)法與電阻類(lèi)似。如：棕、黑、金、金表示1uH（誤差5%）的電感。 電感的基本單位為：亨（H）1.4極性元件識(shí)別二極管：二極管的識(shí)別，小功率二極管的N極（負(fù)極），在二極管外表大多采用一種色圈標(biāo)出來(lái)，有些二極管也用二極管專用符號(hào)來(lái)表示P極（正極）或N極（負(fù)極），也有采用符號(hào)標(biāo)志為“P”、“N”來(lái)確定二極管極性的。發(fā)光二極管的正負(fù)極可從引腳長(zhǎng)短來(lái)識(shí)別，長(zhǎng)腳為正，短腳為負(fù)。 圖1-2 二極管三級(jí)管：晶體三極管（簡(jiǎn)稱三極管）是內(nèi)部含有2個(gè)PN結(jié)，并且具有放大能力的特殊器件。其中三極分別為基極、集電極、發(fā)射極。它分NPN型和PNP型兩種類(lèi)型，這兩種類(lèi)型的三極管從工作

10、特性上可互相彌補(bǔ)，所謂OTL電路中的對(duì)管就是由PNP型和NPN型配對(duì)使用。三極管基極、集電極、發(fā)射極判定方法： (a) 判定基極。用萬(wàn)用表R100或R1k擋測(cè)量管子三個(gè)電極中每?jī)蓚€(gè)極之間的正、反向電阻值。當(dāng)用第一根表筆接某一電極，而第二表筆先后接觸另外兩個(gè)電極 均測(cè)得低阻值時(shí)，則第一根表筆所接的那個(gè)電極即為基極b。這時(shí)，要注意萬(wàn)用表表筆的極性，如果紅表筆接的是基極b。黑表筆分別接在其他兩極時(shí)，測(cè)得的阻值 都較小，則可判定被測(cè)管子為PNP型三極管；如果黑表筆接的是基極b，紅表筆分別接觸其他兩極時(shí)，測(cè)得的阻值較小，則被測(cè)三極管為NPN型管如 9013，9014,9018。(b) 判定三極管集電極c

11、和發(fā)射極e。(以PNP型三極管為例)將萬(wàn)用表置于R100或R1K擋，紅表筆基極b，用黑表筆分別接觸另外兩個(gè)管腳時(shí)，所測(cè)得的 兩個(gè)電阻值會(huì)是一個(gè)大一些，一個(gè)小一些。在阻值小的一次測(cè)量中，黑表筆所接管腳為集電極；在阻值較大的一次測(cè)量中，黑表筆所接管腳為發(fā)射極。 圖1-3 三極管 電解電容：代號(hào)：E/C；極性：本體上標(biāo)有“+”、“-”字樣。一般黑色記號(hào)邊為負(fù)極。1.5發(fā)射電路工作原理 由QI,Lrl(U形印刷線）,Cr1,C1,C2構(gòu)成射頻振蕩發(fā)射電路，通過(guò)調(diào)節(jié)Crl將發(fā)射頻率控制在250MHz-300MHz范圍內(nèi)（一般選250MHz)，在這一頻率范圍內(nèi)，可使外界干擾信號(hào)降到最小，有利于發(fā)射性能的提

12、高。Q2,Q3,X1等元件組成門(mén)鈴控制信號(hào)振蕩器，X1一般選用頻率為32.768kHz的電子表所用石英晶體。按下微動(dòng)開(kāi)關(guān)ANI，由Q2,Q3,X1產(chǎn)生的低頻門(mén)鈴控制信號(hào)，經(jīng)R3加到QI基極，對(duì)射頻振蕩發(fā)射電路進(jìn)行“幅度鍵控”調(diào)制輻射，紅色LED點(diǎn)亮；斷開(kāi)AN1電路因斷電而無(wú)射頻輻射。發(fā)射器采用9V疊層電池供電，由Q4,Q5組成穩(wěn)壓電路，將工作電壓穩(wěn)壓在3.73V（實(shí)測(cè)值），以保證發(fā)射器不受電池電壓降低的影響。 圖1-4 發(fā)射電路原理圖1.6接收電路工作原理 由QI、Lrl,Cr1,C4等組成超再生接收電路。Lrl（用中0.9mm漆包線繞制）、Crl是確定高頻振蕩頻率的諧振回路，當(dāng)天線接收到的由

13、發(fā)射器輻射出來(lái)的載波信號(hào)時(shí)，諧振電路與其發(fā)生諧振，并由C4形成正反饋，因而在電路兩端產(chǎn)生很高的電壓。由L1（高頻扼流圈）、R2,C2等組成低頻振蕩，產(chǎn)生熄滅（又稱淬滅、淬熄）電壓，使高頻振蕩處于間歇工作狀態(tài)。在該電路中高頻振蕩和熄滅電壓由同一個(gè)晶體管Q1完成，所以這種超再生接收電路被稱為“自熄式”超再生接收電路，廣泛應(yīng)用于無(wú)線遙控小家電之中。由超再生電路接收并檢波解調(diào)出來(lái)的門(mén)鈴控制信號(hào)，經(jīng)R3、C6濾波（主要抑制超再生接收電路特有的“沙沙”噪聲），再經(jīng)C13藕合加到IC 1腳。 IC 1為六反相器CD4069，微弱的門(mén)鈴控制信號(hào)先由FI,F2,F3組成的三級(jí)高增益放大器放大，其中R19、R20

14、、R21為反饋電阻同時(shí)又起偏置作用，將CMOS反相器的工作點(diǎn)偏置在高低電平轉(zhuǎn)換曲線閡值附近，利用閡值點(diǎn)附近的一段線性區(qū)，使數(shù)字集成電路在特殊條件下能夠?qū)π⌒盘?hào)進(jìn)行線性放大。在門(mén)鈴控制信號(hào)得到高倍放大的同時(shí)，一些雜波信號(hào)同樣也得到高倍放大，將對(duì)接收電路形成干擾，為此設(shè)一級(jí)X1晶體選頻（穩(wěn)頻），濾掉干擾信號(hào)，并且加一級(jí)由F4,R18,D2組成的整形電路，對(duì)門(mén)鈴控制信號(hào)進(jìn)行整形，再經(jīng)F5、F6并聯(lián)緩沖輸出，最后經(jīng)R17加至IC2腳。IC2型號(hào)HT2810D，是能夠發(fā)出“叮咚”響聲的專用門(mén)鈴音樂(lè)芯片，腳為觸發(fā)端，腳為輸出端。每當(dāng)腳受到一次門(mén)鈴控制信號(hào)觸發(fā)時(shí)，腳的輸出經(jīng)Q2放大，微型揚(yáng)聲器SP接連發(fā)出兩

15、次“叮咚一叮咚”響聲，同時(shí)紅色LED發(fā)光。 圖1-5 接收電路原理圖第二章 焊接過(guò)程3.1實(shí)施焊接(1)焊接之前應(yīng)先將被焊工件加熱可融化溫度，為了便于熱傳導(dǎo)，烙鐵頭上沾上少許焊料，同時(shí)要掌握好烙鐵頭的角度。盡可能增加與被焊工件的接觸面積。(2)當(dāng)焊接點(diǎn)達(dá)到適當(dāng)溫度時(shí)，利用焊料由低溫到高溫流動(dòng)特點(diǎn)，焊料應(yīng)填充在焊點(diǎn)上距電烙鐵加熱部位最遠(yuǎn)的地方。切忌直接接觸烙鐵頭來(lái)熔化焊料，將焊料簡(jiǎn)單的堆附在焊接點(diǎn)上。這樣做有可能掩蓋了因被焊工件溫度不夠或氧化嚴(yán)重而造成的虛、假焊。有些導(dǎo)線和元件看上去較光亮，實(shí)際上表面仍有一層氧化層，直接焊上后形成焊錫包住引腳，看上去是一個(gè)封閉的焊點(diǎn)，也很可能形成虛焊。(3)在焊

16、接點(diǎn)上的焊料熔化后，應(yīng)將僅靠在焊接點(diǎn)上的烙鐵頭根據(jù)焊接點(diǎn)的形狀移動(dòng)，以使熔化的焊料在助焊劑的幫助下充分浸潤(rùn)被焊工件表面，滲入被焊面的縫隙。(4)在焊接時(shí)，有人習(xí)慣用烙鐵頭作為運(yùn)載焊錫的工具，這是不正確的。因?yàn)槭止ず附油ǔＪ怯糜泻竸┑暮噶?，若烙鐵頭先接觸焊料，并作為運(yùn)載工具，那么焊劑在高溫下早就分解揮發(fā)，使焊接時(shí)已處于無(wú)焊劑狀態(tài)，容易產(chǎn)生焊接缺陷。焊接時(shí)要一手拿烙鐵，一手拿焊錫絲，邊加熱邊提供焊料。(5)如果停止填充焊料后仍繼續(xù)加熱，就會(huì)使已形成的焊料流淌，助焊劑完全揮發(fā)，從而造成焊點(diǎn)面積太大、表面粗糙、拉尖，失去光澤；如果填充焊料時(shí)過(guò)早離開(kāi)電烙鐵，加熱時(shí)間太短，則溫度不夠，焊點(diǎn)不能充分浸潤(rùn)，造

17、成松香焊，虛焊等不完全焊接。(6)當(dāng)烙鐵離開(kāi)焊點(diǎn)后，應(yīng)讓其自然冷卻，嚴(yán)禁用嘴吹或其它強(qiáng)制冷卻方法，以免發(fā)生焊錫燙傷的危險(xiǎn)或被焊物因外力而改變位置。3.2焊后處理當(dāng)焊接結(jié)束后，應(yīng)檢查有無(wú)漏焊、錯(cuò)焊（極性焊反）、短路、虛焊等現(xiàn)象，清理PCBA板上的殘留物如：錫渣、錫碎、元件腳等。第三章 調(diào)試過(guò)程 發(fā)射調(diào)整：裝上12V電池，用萬(wàn)用表測(cè)發(fā)射電流（電流表跨接在K兩端），應(yīng)在3到8mA間，若用手觸摸C2兩端時(shí)電流應(yīng)大幅升高，說(shuō)明已起振。 接收調(diào)整：裝上2節(jié)5號(hào)電池，測(cè)量接收整機(jī)電流小于lmA，按下發(fā)射機(jī)開(kāi)關(guān)K不放，將發(fā)射機(jī)放在待調(diào)的接收機(jī)附近，用無(wú)感起子微調(diào)CL如果調(diào)到某點(diǎn)，門(mén)鈴發(fā)出聲音，就說(shuō)明接收機(jī)和發(fā)

18、射機(jī)的頻率大致相同；反義微調(diào)CL直到距離最遠(yuǎn)即可。在安裝好各個(gè)部件后，按動(dòng)門(mén)鈴按鈕，可以聽(tīng)見(jiàn)叮咚的聲音，并且測(cè)量電路中的輸出電壓，它的數(shù)值應(yīng)與理論值大致符合，否則說(shuō)明電流出現(xiàn)了故障，設(shè)法查找出故障并加以排除。 圖4-6 門(mén)鈴實(shí)物圖第四章 總結(jié)遙控門(mén)鈴是實(shí)習(xí)的第一個(gè)任務(wù)，此次課程設(shè)計(jì)的主要目的就是提高我們的基礎(chǔ)理論知識(shí)、基本動(dòng)手能力，使我們對(duì)日常的電子產(chǎn)品以及相關(guān)電路處理原理及方法有較為全面的了解，從老師手中接過(guò)所發(fā)的元器件，我先把電路板上的電路圖認(rèn)真看了一遍，然后開(kāi)始焊接。每焊一個(gè)元器件都要仔細(xì)觀察不能焊錯(cuò)，尤其是集成電路，缺口要與焊接面相對(duì)應(yīng)，集成電路焊不能長(zhǎng)時(shí)間燙熱，否則很容易壞掉，三級(jí)管

19、在安裝時(shí)，一定要注意極性不要插反，將三極管平面面向自己，腳向下，自左向右，分別為e,b,c腳，安裝時(shí)必須注意。經(jīng)過(guò)自己的細(xì)心與耐心，同學(xué)的幫助，再三調(diào)試后門(mén)鈴終于響起，在門(mén)鈴響起那一剎那，我內(nèi)心的激動(dòng)與成就感不是言語(yǔ)所能形容的。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足之處，焊接過(guò)程也是一個(gè)很考驗(yàn)?zāi)托牡倪^(guò)程，看到了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高，設(shè)計(jì)思維也要加強(qiáng)。當(dāng)然，在設(shè)計(jì)電路的艱辛的同時(shí)，更讓我體會(huì)到成功的喜悅和快樂(lè)。參考文獻(xiàn)1周良權(quán) 傅恩錫 李世馨 編 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）M.北京:高等教育出版社,20052張玉蓮 編 電子CAD(Protel99SE)實(shí)訓(xùn)

20、指導(dǎo)書(shū)（第一版）M.西安電子科技大學(xué)出版社，20073林春景 編模擬電子線路(21世紀(jì)普通高等教育電子信息類(lèi)規(guī)劃教材) （第一版）M. 機(jī)械工業(yè)出版社，20094楊利軍 電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)教程 中南大學(xué)出版社5周良權(quán) 方向喬數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版社 2008-3附錄 發(fā)射板清單序號(hào)名稱規(guī)格數(shù)量位置1按鈕12電容1001R13電容10K1R74電容22K3R2345電容180K1R56電容220K1R67電容10p2C18電容5p1C29電容222p1C310微調(diào)1CL11電感1LI12開(kāi)關(guān)1K13F3紅1LED11490142Q121590181Q3接收板清單序號(hào)名稱規(guī)格數(shù)量位置1電容

21、1000u1C122電容10u1C103電容1u1C54電容104p1C115電容103p1C96電容222p1C67電容152p2C38電容102p1C79電容39p2C4/810電容5p2C1/211電阻1M3R7/8/912電阻470K1R513電阻120K1R114電阻47k1R615電阻10K1R216電阻5.6K1R317電阻1K1R1018電阻5101R419電感 1LI2090181Q12190141Q2221N41481D123音樂(lè)片1IC224CD40691IC1第一章 總體設(shè)計(jì)方案、方案框圖1.1芯片的選擇與簡(jiǎn)單介紹1.1.1主控芯片主控芯片采用AT89S52單片機(jī)（其管

22、腳圖如圖所示）。單片機(jī)，亦稱單片微型計(jì)算機(jī)。它是把中央處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、程序存儲(chǔ)器（ROM）輸入/輸出端口（I/0）等主要計(jì)算機(jī)功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生加快了人類(lèi)改造世界的步伐，但是它畢竟體積大。于是，微型計(jì)算機(jī)（即單片機(jī)）在這種情況下誕生了?？v觀生活的各個(gè)領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機(jī)上各種儀表的控制，從計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC卡、電子寵物等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。 圖1-1 AT89S52管腳圖 單片機(jī)以體積小、功能全、性價(jià)比等諸多優(yōu)點(diǎn)而獨(dú)具特色，在工業(yè)控制

23、、尖端武器、通信設(shè)備、家用電器等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中獨(dú)占鰲頭。如果說(shuō)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)課，那么單片機(jī)以其系統(tǒng)硬件構(gòu)架完整、價(jià)格低廉、學(xué)生能動(dòng)手等特點(diǎn)，成為工科學(xué)生硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課。MCS-51單片機(jī)是指由美國(guó)INTEL公司（大名鼎鼎的INTEL）生產(chǎn)的一系列單片機(jī)的總稱，這一系列單片機(jī)包括了好些品種，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機(jī)都是在8051的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來(lái)的，所以人們習(xí)慣于用8051來(lái)稱呼MCS-51系列單片機(jī)。8051單片機(jī)包含中央處理器（CPU）、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(R

24、AM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線,現(xiàn)在我們分別加以說(shuō)明：1.中央處理器（CPU）中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）8051內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問(wèn)，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個(gè)，可存放讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表

25、。3. 程序存儲(chǔ)器(內(nèi)部ROM)程序存儲(chǔ)器用于存放程序和固定不變的常數(shù)等。通常采用只讀存儲(chǔ)器，且其又多種類(lèi)型，在89系列單片機(jī)中全部采用閃存。AT89S51內(nèi)部配置了4KB閃存。 （1）定時(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM)： 定時(shí)/計(jì)數(shù)器用于實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)功能。AT89S51共有2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。（2）并行輸入輸出(I/O)口： 8051共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。每個(gè)口都由1個(gè)鎖存器和一個(gè)驅(qū)動(dòng)器組成。它們主要用于實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備中數(shù)據(jù)的并行輸入與輸出，有些I/O口還有其他功能。4.全雙工串行口 A89S51內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)

26、傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。5.時(shí)鐘電路： 時(shí)鐘電路的作用是產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘脈沖序列。6.中斷系統(tǒng)： 中斷系統(tǒng)的作用主要是對(duì)外部或內(nèi)部的終端請(qǐng)求進(jìn)行管理與處理。AT89S51共有5個(gè)中斷源，其中又2個(gè)外部中斷源和3個(gè)內(nèi)部中斷源。7. 定時(shí)/計(jì)數(shù)器8051有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。1.1.2MAX7219MAX7219/MAX7221是一種集成化的串行輸入/輸出共陰極顯示驅(qū)動(dòng)器,它連接微處理器與8位數(shù)字的7段數(shù)字LED顯示，也可以連接條線圖顯示器或者64個(gè)獨(dú)立的LED。其上包括一個(gè)片上的B型BCD編碼

27、器、多路掃描回路，段字驅(qū)動(dòng)器，而且還有一個(gè)8*8的靜態(tài)RAM用來(lái)存儲(chǔ)每一個(gè)數(shù)據(jù)。 只有一個(gè)外部寄存器用來(lái)設(shè)置各個(gè)LED的段電流。 MAX7221與SPI、 QSPI以及 MICROWIRE相兼容，同時(shí)它有限制回轉(zhuǎn)電流的段驅(qū)動(dòng)來(lái)減少EMI（電磁干擾）。 一個(gè)方便的四線串行接口可以聯(lián)接所有通用的微處理器。 每個(gè)數(shù)據(jù)可以尋址在更新時(shí)不需要改寫(xiě)所有的顯示。MAX7219/MAX7221同樣允許用戶對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)選擇編碼或者不編碼。 整個(gè)設(shè)備包含一個(gè)150A的低功耗關(guān)閉模式，模擬和數(shù)字亮度控制，一個(gè)掃描限制寄存器允許用戶顯示1-8位數(shù)據(jù)，還有一個(gè)讓所有LED發(fā)光的檢測(cè)模式。 圖1-2 max7219管腳圖

28、1.2系統(tǒng)方框圖電 源數(shù)碼管顯示部分AT89S52交通燈時(shí)間顯示部分時(shí) 鐘電 路鍵盤(pán)控制 部分第2章 單元模塊、電路原理圖2.1單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)以80S52為核心,外加時(shí)鐘和復(fù)位電路,電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,抗干擾能力強(qiáng),成本相對(duì)較低,非常符合本設(shè)計(jì)的所有要求。89C51單片機(jī)系列是MCS-51系列的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,是當(dāng)前8位單片機(jī)的典型代表,采用CHMOS工藝,即互補(bǔ)金屬氧化物的HMOS工藝, CHMOS是CMOS和HMOS的結(jié)合,具有HMOS高速度和高密度的特點(diǎn),還具有CMOS低功耗的特點(diǎn)。 時(shí)鐘電路在單片機(jī)的外部通過(guò)XTAL1,XTAL2這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容,構(gòu)成穩(wěn)定

29、的自激振蕩器.本系統(tǒng)采用的為12MHz的晶振,一個(gè)機(jī)器周期為1us,C2,C3為30pF。復(fù)位電路分為上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位,RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端,復(fù)位信號(hào)是高電平有效.上電自動(dòng)復(fù)位通過(guò)電容C1和電阻R4來(lái)實(shí)現(xiàn),按鍵手動(dòng)復(fù)位是圖中復(fù)位鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)的。2.2 時(shí)間顯示電路因?yàn)橄到y(tǒng)要求南北和東西方向的信號(hào)燈時(shí)間不一樣，所以就利用單片機(jī)的P0口送出數(shù)據(jù)的段碼，位選信號(hào)用P2口送出，用動(dòng)態(tài)掃描的方法顯示東西、南北的倒計(jì)時(shí)間(如圖-4所示)。數(shù)碼管使用共陰數(shù)碼管，需要接上470歐上拉電阻以提供足夠大的電流來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，數(shù)碼管的每段的電流是約10毫安。2.3交通燈電路 圖2-3 交通燈電路本設(shè)計(jì)利

30、用單片機(jī)的p0口來(lái)驅(qū)動(dòng)和控制各種信號(hào)燈的燃亮和燃亮?xí)r間，在實(shí)際中，交通燈的信號(hào)燈需要用高電壓控制，在這里我們只是模擬一下它的控制信號(hào)，所以我們就只用單片機(jī)的信號(hào)引腳直接來(lái)控制發(fā)光二極管，如圖2-3所示，交通燈狀態(tài)顯示電路由東西南北四個(gè)方向各三個(gè)LED燈組成，分別顯示四個(gè)方向上紅、黃、綠三個(gè)狀態(tài)，用以指示十字路口各方向車(chē)輛的行駛。通過(guò)軟件編程，可使路口交通變化情況為：南北方向（主干道）車(chē)道和東西方向（支干道）車(chē)道兩條交叉道路上的車(chē)輛交替運(yùn)行，主干道每次通行時(shí)間都設(shè)為30秒、支干道每次通行間為20秒；在綠燈轉(zhuǎn)為紅燈時(shí)，要求黃燈先亮5秒鐘，才能變換運(yùn)行車(chē)道；黃燈亮?xí)r每秒閃亮一次。2.4時(shí)鐘電路 圖2

31、-4 時(shí)鐘電路如圖2-4所示，采用內(nèi)部時(shí)鐘產(chǎn)生方式，在XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體或陶瓷振蕩器，與內(nèi)部反相器構(gòu)成穩(wěn)定的自擊蕩器。其發(fā)出的時(shí)鐘脈沖直接送入片內(nèi)定時(shí)控制部件。2.5交通燈狀態(tài)分析 圖2-5 交通燈狀態(tài)分析第三章 軟件流程圖 開(kāi) 始 開(kāi) 始 初 始 化按下啟動(dòng)按鍵設(shè)定綠燈倒計(jì)時(shí)時(shí)間設(shè) 定 初 值 南北紅燈亮30s設(shè)定紅燈倒計(jì)時(shí)時(shí)間東西綠燈亮25s按下禁行按鍵東西黃燈亮5s路口全部亮紅燈南北綠燈亮25s 返 回南北黃燈亮5s 東西紅燈亮30s結(jié)束是否繼續(xù)是否鍵盤(pán)子程序：BYTE keyscan(void) /鍵盤(pán)掃描函數(shù)，使用行列反轉(zhuǎn)掃描法 unsigned char cord_

32、h,cord_l;/行列值中間變量 P1=0x0f; /行線輸出全為0 cord_h=P1&0x0f; /讀入列線值 if(cord_h!=0x0f) /先檢測(cè)有無(wú)按鍵按下 delay(1); /去抖 if(P1&0x0f)!=0x0f) cord_h=P1&0x0f; /讀入列線值 P1=cord_h|0xf0; /輸出當(dāng)前列線值 cord_l=P1&0xf0; /讀入行線值 while(P1&0xf0)!=0xf0);/等待松開(kāi)并輸出 delay(1); return(cord_h+cord_l);/鍵盤(pán)最后組合碼值 return(NO_Key); /返回該值 圖3-6 鍵盤(pán)掃描原理圖第四

33、章 調(diào)試過(guò)程 Keil C51是美國(guó)keil Soft ware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境將這些部分組合在一起。 首先使用keil C51編寫(xiě)程序，然后將編好的程序“.C”文件用Keil C51轉(zhuǎn)換成“.hex”文件，最后將程序下載到單片機(jī)板中，系統(tǒng)上電，燒進(jìn)程序即可開(kāi)始測(cè)試，觀察紅綠燈運(yùn)行情況。在調(diào)試過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)綠燈不能夠正常點(diǎn)亮，后經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)IO口連接錯(cuò)誤，重新接線

34、后交通燈能夠正常運(yùn)行。通過(guò)按鍵可以改變路口的紅綠燈時(shí)間，我們考慮到底需要哪幾個(gè)按鍵來(lái)控制時(shí)間，最后確定設(shè)定一個(gè)啟動(dòng)按鍵、一個(gè)綠燈時(shí)間確定按鍵、一個(gè)紅燈時(shí)間確定按鍵，還有一個(gè)禁行鍵，其他按鍵為設(shè)置時(shí)間按鍵。第五章 結(jié)果分析 南北方向車(chē)道和東西方向車(chē)道兩條交叉道路的車(chē)輛交替運(yùn)行，南北方向每次通行時(shí)間設(shè)為30秒、東西方向通行時(shí)間設(shè)為25秒，時(shí)間可以在程序中修改。同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)紅燈、黃燈、綠燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換，紅綠燈轉(zhuǎn)換時(shí)間為5秒，轉(zhuǎn)黃期間黃燈亮?？梢詼?zhǔn)確顯示每個(gè)狀態(tài)所剩余的時(shí)間，按下禁行普通車(chē)輛鍵，東西南北方向都亮紅燈。通過(guò)按鍵可以設(shè)定當(dāng)前路口的紅綠燈時(shí)間。其中出現(xiàn)的問(wèn)題是數(shù)碼管中倒計(jì)時(shí)太快，通過(guò)增加延遲時(shí)間

35、減慢倒計(jì)時(shí)。綠燈不能夠正常點(diǎn)亮，后經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)I/O口連接錯(cuò)誤，重新接線后交通燈能夠正常運(yùn)行。工作模式時(shí)間的智能切換也不能進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，以及對(duì)通過(guò)道口車(chē)流量的統(tǒng)計(jì)、車(chē)輛速度的檢測(cè)和拍攝功能等都還沒(méi)實(shí)現(xiàn)，這些功能有待于我們進(jìn)一步的研究。 圖5-5 正常工作模式 圖5-6 禁行模式第六章 總結(jié) 首先我們確定了系統(tǒng)交通控制的總體設(shè)計(jì)，包括，十字路口具體的通行禁行方案設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)應(yīng)擁有的各項(xiàng)功能，在這里，本設(shè)計(jì)除了有信號(hào)燈狀態(tài)控制能實(shí)現(xiàn)基本的交通功能，還增加了倒計(jì)時(shí)顯示提示，基于實(shí)際情況，又增加了緊急狀況處理和通行時(shí)間可調(diào)這兩項(xiàng)特特殊功能。 通過(guò)這次單片機(jī)實(shí)訓(xùn)課程學(xué)習(xí)，才深刻體會(huì)到自己實(shí)際操作能力的匱

36、乏，在這次實(shí)踐中，我得到了一次用所學(xué)知識(shí)與技能分析和解決問(wèn)題的可貴的鍛煉機(jī)會(huì)，使我深刻鄰會(huì)了單片機(jī)的基本原理和單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的過(guò)程。課程設(shè)計(jì)讓我把以前學(xué)習(xí)到的知識(shí)得到鞏固和進(jìn)一步的提高認(rèn)識(shí)，對(duì)已有知識(shí)有了更深層次的理解和認(rèn)識(shí)。在此，由于自身能力有限，在課程設(shè)計(jì)中碰到了很多的問(wèn)題，我通過(guò)查閱相關(guān)書(shū)籍、資料以及和周?chē)瑢W(xué)交流得到解決。參考文獻(xiàn)1余發(fā)山 王福忠 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù) M.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社 2008.2吳黎明 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)M.北京：科學(xué)出版社 2003.3劉樂(lè)善 微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用M.北京： 華中科技大學(xué)出版社 2004.4張靖武.單片機(jī)系統(tǒng)的PROTUSE設(shè)

37、計(jì)和仿真M.電子工業(yè)出版社 2007.5黃智偉.凌陽(yáng)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)J. 北京航空航天大學(xué)出版社.2007.(6)6蔣輝平，周?chē)?guó)雄. 基于Proteus的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真實(shí)例M.機(jī)械工業(yè)出版社 2009.附錄A交通燈程序：#include reg51.h#includeabsacc.htypedef unsigned char BYTE;typedef unsigned int WORD;/*管腳定義*/sbit LOAD=P22; /MAX7219的片選sbit DIN=P21; /MAX7219的串行數(shù)據(jù)sbit CLK=P20; /MAX7219的時(shí)鐘sbit L1=P00; /東

38、西綠sbit L2=P01; /東西黃sbit L3=P02; /東西紅sbit L4=P03; /南北綠sbit L5=P04; /南北黃sbit L6=P05; /南北紅/*MAX7219寄存器定義*/#define YIMA 0x09 /譯碼控制寄存器#define LIANGDU 0x0A /亮度控制寄存器#define SAOMIAO 0x0B /掃描控制寄存器#define GUANDUAN 0x0C /關(guān)斷控制寄存器#define CESHI 0x0F /測(cè)試控制寄存器/*/#define p1#define NO_Key 0xffBYTE m,num,count;BYTE hdsj,ldsj,key;BYTE szsj2;bit sflag;bit hdb;bit ldb;bit aj_ok;/*函數(shù)聲明*/void wr