智能交通燈模擬控制電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、智能交通燈模擬控制電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告（指導(dǎo)老師：李贛平）1 設(shè)計(jì)任務(wù)利用單片機(jī)完成交通信號(hào)燈控制器的設(shè)計(jì)，該交通信號(hào)燈控制器由一條主干道和一條支干道匯合成十字路口，在每個(gè)入口處設(shè)置紅、綠、黃三色信號(hào)燈，紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮則給行駛中的車輛有時(shí)間停在禁行線外。用紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號(hào)燈。2 設(shè)計(jì)方案2.1任務(wù)分析模擬交通燈控制器就是使用單片機(jī)來(lái)控制一些LED和數(shù)碼管，模擬真實(shí)交通燈的功能。2.2 方案設(shè)計(jì)單片機(jī)的 I/O 接口直接和交通燈（LED）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 組同色燈連接在一起，受單片機(jī)

2、 P0.0P2.3 口控制。12 個(gè)發(fā)光二極管采用了共陽(yáng)極的連接方式，因此 I/O 口輸出低電平時(shí)，與之相連的 LED 會(huì)亮，I/O 口輸出高電平時(shí)，與之相連的 LED 會(huì)滅。軟件方案根據(jù)設(shè)計(jì)要求，軟件可由匯編語(yǔ)言完成，也可由C語(yǔ)言完成。程序流程圖如下 程序流程圖（1）單片機(jī)的構(gòu)造89SC51 的基本結(jié)構(gòu) 89SC51 單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器（ROM） 、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在分別加以說(shuō)明。中央處理器：中央處理器是8 位 CPU，含布爾處理器；時(shí)鐘電路；總線控制邏輯。中央處理器（CPU）是

3、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)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出等操控。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM） ： 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）有128KB 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM，可再擴(kuò) 64KB）和特殊功能寄存器 SFR。 89C51內(nèi)部有128個(gè) 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)寄存器單元，他們是統(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)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶自定義的字型表。程序存儲(chǔ)器（ROM）：程序存儲(chǔ)器（ROM）有4KB 的程

4、序存儲(chǔ)器（ROM/EPROM/Flash，可擴(kuò)至 64KB）； 89C51共有4096個(gè)8位掩膜 ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。定時(shí)/計(jì)數(shù)器（ROM）：89CS51 有兩個(gè)16 位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一時(shí)想定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。 并行輸入輸出（I/O）：89C51 共有 4組8位 I/O 口（P0、P1、P2 或 P3） ，用于對(duì)外數(shù)據(jù)傳輸。 中斷系統(tǒng)： 89C51 具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級(jí)優(yōu)先級(jí)別選擇。 時(shí)鐘電路：時(shí)鐘電路：89C51內(nèi)置最高頻率高達(dá)12Hz的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)

5、單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但89C51單片接外置振蕩電容。 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型：一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)的形式， 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)的形式，即哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓（Princeton）結(jié)構(gòu)。 89C51單片機(jī)的時(shí)鐘：89SC51 內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器，但要形成時(shí)鐘脈沖，外部還需附加電路。89SC51 的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有以下兩種。 a. 內(nèi)部時(shí)鐘方式 利用芯片內(nèi)部的振蕩器， 然后在引腳 XTALl 和 XTAL2 兩端跨接晶體振蕩器 （簡(jiǎn)稱晶振

6、），就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路。外接晶振時(shí)，Cl 和 C2 的值通常選擇為 30pF 左右；Cl、C2 對(duì)頻率有微調(diào)作用，晶振或陶瓷諧振器的頻率范圍可在 1.2MHz12MHz 之間選擇。為了減小寄生電容，更好 地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作，振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)引腳 XTALl 和 XTAL2 靠近。b. 外部時(shí)鐘方式 此方式是利用外部振蕩脈沖接入XTALl 或 XTAL2。（2）其他電路復(fù)位電路為了確?？刂葡到y(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠的工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分。 它可以保證程序從指保證程序從指定處開(kāi)始執(zhí)行， 即從程序存儲(chǔ)器的 0000H 地址 單元開(kāi)始

7、執(zhí)行程序。 另外當(dāng)程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死機(jī)狀態(tài)時(shí)需復(fù) 位以重新啟動(dòng)。 上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電實(shí)現(xiàn)的。通電時(shí)，電容兩端相當(dāng)于短路，于是 RST 引腳上為高電平，然后電源通過(guò)電阻對(duì)電容進(jìn)行充電，RST 端 RST RST 電壓慢慢降下來(lái)，降到一定程度時(shí)變?yōu)榈碗娖?，單片機(jī)正常工作。晶振電路單片機(jī)必須在時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下才能進(jìn)行工作。AT89C51 單片機(jī)內(nèi)部具有一個(gè) AT89C51 時(shí)鐘振蕩電路，只需要外接振蕩器，即可為各部分提供時(shí)鐘信號(hào)。 使用晶振電路時(shí)，只要在引腳 XTAL1 和 XTAL2 上外接定時(shí)反饋回路，振蕩器 OSC 就能自激振蕩，產(chǎn)生矩形時(shí)鐘脈沖序列。定時(shí)反饋

8、回路常由石英晶振和微 調(diào)電容組成， 其中石英晶振的頻率是單片機(jī)的重要性能指標(biāo)之一， 時(shí)鐘頻率越高， 單片機(jī)控制器的控制節(jié)拍就越快，運(yùn)算速度也就越快。該電路是用 12MHz 的石英 晶振和兩個(gè) 30p 的電容器。石英晶振的頻率選為典型值 12MHz，這樣有得于得到 沒(méi)有誤差的波特率。電容器 C2 和 C3 是起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用。三項(xiàng)目實(shí)施方案（1）熟悉單片機(jī)原理和編程語(yǔ)言（3）熟悉交通燈控制電路（3）購(gòu)買器件（4）焊接電路（5）調(diào)試（6）撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告四心得體會(huì)這次系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)歷時(shí)兩周的時(shí)間，在這實(shí)驗(yàn)里，我們鞏固了從編程、軟件使用到調(diào)試的專業(yè)知識(shí)，邏輯思維和動(dòng)手能力都得到了很大的提高。要解

9、決的主要問(wèn)題就是程序的設(shè)計(jì)和仿真，雖然初期在設(shè)計(jì)和布局、編程時(shí)思路比較清晰，但是到了細(xì)節(jié)處，也出了不少問(wèn)題，而且很難被檢查出來(lái)。通過(guò)這次系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，對(duì)以前學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行了鞏固，加深了理解，提高了應(yīng)用的能力，而且提高了我們的發(fā)現(xiàn)、分析、解決問(wèn)題的能力，同時(shí)提高了對(duì)專業(yè)的認(rèn)識(shí)及興趣，對(duì)于我們工科生來(lái)說(shuō)，對(duì)以后就業(yè)很有幫助。附錄一電路原理圖附錄二1 單片機(jī)AT89C51一片2 晶振一個(gè)（6MHz）3 瓷片電容2個(gè)（30pF）4 電解電容1個(gè)（1uF）5 1k電阻13個(gè)6 9腳電阻排1個(gè)（4.7k）7 發(fā)光二極管紅色，黃色和綠色各4個(gè)8 USB-A接口1個(gè)9 USB連線1條10 單面萬(wàn)用板1塊（大約70mm×110mm）11 細(xì)導(dǎo)線、焊錫及實(shí)驗(yàn)工具附錄三C51程序#include <reg52.h>delay(char i) char j; unsigned char k; for(;i>0;i-) for(j=120;j>0;j-) for(k=0;k<137;k+);main(void) char count; P0=0xdb; P2=0xf6; delay(40); while(1) P0=0x9e; P2=0xf7; delay(100); for(cou