交通信號(hào)燈控制器設(shè)計(jì)方案

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)院信息工程學(xué)院班級(jí) 電信11 姓名設(shè)計(jì)起止日期2012.12. 242012.12.283 / 12設(shè)計(jì)題目：交通信號(hào)燈控制器設(shè)計(jì)任務(wù)（主要技術(shù)參數(shù)）：設(shè)計(jì)一個(gè)交通信號(hào)燈控制器電路，電路功能：紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮，倒計(jì)時(shí)剩5秒時(shí)黃燈亮以警示作用。首先，南北方向紅燈和東西方向綠燈亮 35秒；然后，南北方向紅燈和東西方向黃燈亮 5秒；接著，南北方向綠燈和東西方向紅燈亮 35秒；最后，南北方向黃燈和東西方向紅燈亮 5秒。按時(shí)間先后依次閃動(dòng)，此為一個(gè)循環(huán)共80秒，當(dāng)循環(huán)結(jié)束時(shí)回到循環(huán)開始, 形成一個(gè)不斷循環(huán)的交通信號(hào)燈控制器電路。指導(dǎo)教師評(píng)語：簽字:成績:設(shè)計(jì)（論文）說明書用紙NO.1交通信

2、號(hào)燈控制器沈陽大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書NO.9目 錄1、實(shí)訓(xùn)I目的12、設(shè)計(jì)方案論證 12.1 設(shè)計(jì)電路的基本工作原理 12.2 設(shè)計(jì)電路采用的軟件介紹 22.3 設(shè)計(jì)電路采用的方案 32.4 AT89C51及部分端口介紹 33、設(shè)計(jì)結(jié)果與分析53.1 設(shè)計(jì)電路圖（程序描述） 53.2 仿真結(jié)果84、設(shè)計(jì)體會(huì)95、參考文獻(xiàn)91、實(shí)訓(xùn)目的電子基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)是繼模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)、電子 技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程后，電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)技能方面 綜合性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練課程，是電子技術(shù)基礎(chǔ)的一個(gè)部分，其目的和任務(wù)是通過一 周的時(shí)間，讓學(xué)生掌握 EDA的基本方法，熟悉一種EDA軟件，并能利用

3、EDA 軟件設(shè)計(jì)一個(gè)電子技術(shù)綜合問題，為以后進(jìn)行工程實(shí)際問題的研究打下設(shè)計(jì)基 礎(chǔ)。通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生能熟練掌握一種 EDA軟件的使用方法，能熟練進(jìn)行電 路設(shè)計(jì)。軟件可包括 Proteus, multisim, protel, matlab, Viewlogic 等通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生能利用 EDA軟件進(jìn)行至少一個(gè)電子技術(shù)綜合問題的設(shè) 計(jì)。通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生初步具有分析、尋找和排除電子電路中常見故障的能 力。通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生能獨(dú)立寫出嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹⒂欣碚摳鶕?jù)的、實(shí)事求是的、文理通順的字跡端正的課程設(shè)計(jì)報(bào)告。2、設(shè)計(jì)方案論證2.1 設(shè)計(jì)電路的基本工作原理如圖1為電路的基本工作原理。南北方向紅燈和東西方向

4、綠燈亮35秒南北方向紅燈和東西方向黃燈亮1秒南北方向綠燈和東西方向綠燈亮35秒南北方向黃燈和東西方向綠燈亮3秒圖i基本工作原理圖2.2 設(shè)計(jì)電路采用的軟件介紹Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅 具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最 好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真軟件），從原理圖布圖、代碼調(diào)試到 單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正

5、實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33 AVR、ARM、8086 和 MSP430 等，2010 年又增 沈陽大學(xué)5 / 12課程設(shè)計(jì)說明書NO.9加了 Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。 在編譯方面， 它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。2.3 設(shè)計(jì)電路采用的方案近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控 制檢測(cè)技術(shù)日益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)

6、中， 單片機(jī)往往 作為一個(gè)核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)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(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。交通信號(hào)燈控制方式很多。這次任務(wù)采用 MSC-51系列單片機(jī)AT89C51來設(shè)計(jì)交通燈控制器， 從而實(shí)現(xiàn)通過P2 口設(shè)置紅、綠燈亮?xí)r間的功能；紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮，倒計(jì)時(shí)剩5秒時(shí)黃燈亮以警示作用。此設(shè)計(jì)方案實(shí)用性強(qiáng)、操作簡單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。2.4 AT89C51及部分端口介紹如圖2為AT89C51 。JPi 0C1403 vccPL1匚2薛ZIPOjOIADO)P12C

7、3VS：P0J fWI)pi ir4nPi 4匚5垢Zl IT ；內(nèi)。P1.5-C63SZl PO iP1 SCfM：P0 ”檢制Pl 7r 匚©Zl M HRsrC32J PDJfADT)(rxdo1砒叩11ZIEWVFPUMM P3-1C11w：Al f>PROG12給J悶up5T?j P3 1C11?*也r 4罌則 P3r4CM273博/陽力P33 匚162&(WRJP3.4C嚴(yán)口鼻4儀切rQITZ42 陵3S”)XTAL2CW刈Zl P2&QUSXIAL1CIV同3 raj MNIK20Z1P20；%：圖 2 AT89C51AT89C51是一種帶4K字節(jié)

8、閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory 的低電壓，高性能 CMOS8 位微 處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ) 器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL 的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單 片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種

9、靈活性高且價(jià)廉的方案。AT89C51的主要特性：與MCS-51兼容；4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器；壽命： 1000寫/擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年；全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz;三級(jí)程序存儲(chǔ) 器鎖定；128*8位內(nèi)部RAM ; 32可編程I/O線；兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；5個(gè) 中斷源；可編程串行通道；低功耗的閑置和掉電模式；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。AT89C51部分管腳說明：VCC:供電電壓。GND :接地。P2 口： P2 口為一 個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流， 當(dāng)P2 口被寫“1時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入 時(shí)，P2

10、 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的 高八位。在給出地址“1時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在FLASH編程和校 驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。XTAL1 :反向振蕩放大器的輸入及 內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2:來自反向振蕩器的輸出。3、設(shè)計(jì)結(jié)果與分析3.1設(shè)計(jì)電路圖（程序描述）rai«1 rn zwx *0 3囪 i

11、ll 4皿 題Ef *0 BM1 POTjn?打*加Pi illVI i11我隔導(dǎo)P7T>W圖3完整電路圖如圖3為本次設(shè)計(jì)的完整電路圖。上下兩組燈為南北方向的信號(hào)燈，左右兩 組燈為東西方向的信號(hào)燈此外還包括時(shí)鐘震蕩電路和復(fù)位電路。 為了提高亮燈時(shí) 間的精確度，本次設(shè)計(jì)采用定時(shí)器計(jì)時(shí)來控制各個(gè)方向的亮燈時(shí)間。時(shí)鐘周期T是時(shí)序中最小的時(shí)間單位。具體計(jì)算就是 1/時(shí)鐘源。時(shí)鐘周期= 1/11059200 s0機(jī)器周期CPU完成一個(gè)操作的最短時(shí)間。一個(gè)機(jī)器周期是 12個(gè) 時(shí)鐘周期。包含2個(gè)定時(shí)器：定時(shí)器0和定時(shí)器1。定時(shí)器：每經(jīng)過一個(gè)機(jī)器周 期，寄存器加1。因此，可以將機(jī)器周期看作為計(jì)數(shù)周期。位

12、76543210符號(hào)TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0表1表1,特殊功能寄存器TCON, TF:定時(shí)器溢出標(biāo)志。溢出時(shí)，該位自動(dòng)置1。中斷執(zhí)行時(shí)硬件清零，或者軟件清零。TR：定時(shí)器運(yùn)行控制位，置1開始計(jì) 時(shí)，滿0停止計(jì)時(shí)。表2位76543210符號(hào)T1GATET1C/TT1M1T1M0T0 GATET0C/TT0M1T0M0表2,特殊功能寄存器TMOD , T1和T0分別代表單片機(jī)兩個(gè)計(jì)數(shù)器，GATE: 該位被置位時(shí)為門控位。僅當(dāng) TR1被置位并且INT1腳為高，定時(shí)器開始計(jì)數(shù)。 當(dāng)該位被清零時(shí)，只要TR1被置位，定時(shí)器1馬上開始計(jì)數(shù)。C/T：該位為0的時(shí) 候，用作定時(shí)器，該位為

13、1的時(shí)候，用做計(jì)數(shù)器。#include<reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit D1=P2A0;sbit D2=P2A1；sbit D3=P2A2;sbit E1=P2A3;sbit E2=P2A4;sbit E3=P2A5；main()uint c,i=100;TMOD=0x01; /12(65536-x)/11059200=0.05x=19456TH0=0x4c;TL0=0x00;TR0=1;while(1)if(1=TF0)TF0=0；TH0=0x4c;TL0=0x00;i+；switc

14、h(c=i/100)case 1:case 2:case 3:case 4:case 5:case 6:case 7:D1=0;D2=0;D3=1;E1=1;E2=0;E3=0; break;case 8:D1=0;D2=0;D3=1;E1=0;E2=1;E3=0; break;case 9:case 10:case 11:case 12:case 13:case 14:case 15:D1=1;D2=0;D3=0;E1=0;E2=0;E3=1; break;case 16:D1=0;D2=1;D3=0;E1=0;E2=0;E3=1; break;default:i=100;break;沈陽大

15、學(xué)11 / 123.2仿真結(jié)果圖4仿真結(jié)果如圖4為電路的仿真結(jié)果。4、設(shè)計(jì)體會(huì)上個(gè)星期的模電課程設(shè)計(jì)讓我懂得了不少，當(dāng)看到這個(gè)實(shí)訓(xùn)課成設(shè)計(jì)時(shí)內(nèi)心 不由得興奮起來，因?yàn)榍叭齻€(gè)題目就是模電上的，而且第一個(gè)我還做過，抱著更 進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，我果斷的放棄了前三個(gè)題目?？紤]到這學(xué)期自學(xué)的單片機(jī)并對(duì)其 有了點(diǎn)認(rèn)識(shí)，就選了個(gè)電路相對(duì)簡單的題目。通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我明白了學(xué)習(xí)是要靠自己的，而且還有經(jīng)常去復(fù)習(xí)實(shí) 踐。在寫程序時(shí)，本來想著用延時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)電路的控制， 經(jīng)過大量的調(diào)試發(fā)現(xiàn) 時(shí)鐘存在時(shí)間誤差，于是我就考慮用定時(shí)器，用過定時(shí)來控制電路，這有不得不 讓我重新去看視頻翻看資料，但結(jié)果很不錯(cuò)，誤差幾乎沒有了。除此之外還進(jìn)一 步了解和掌握了 proteus軟件的應(yīng)用。5、參考文獻(xiàn)1謝宋和，甘 勇.單片機(jī)模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例M.北京：電子工 業(yè)出版社,1999.5 : 20-252潘新民，王燕芳.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)M,第2版.北京：電子工業(yè)出版 社，2003.4 : 305-3503范立南，謝子殿.單片機(jī)原理及應(yīng)用教程M.北京：北京大學(xué)出版社，2006.1 : 123-1304 Newman W M, Sbroull R F. Principles of Interactive Computer GraphicsM. New York: McGraw Hill, 1979.10: 10