單片機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計報告

1、長安大學(xué)單片機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計報告 題目：十字路口交通路口控制科目：單片機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計姓名： 學(xué)號：班級：指導(dǎo)老師： 完成時間：目錄1、設(shè)計目標(biāo)32、相關(guān)背景知識33、系統(tǒng)的硬件設(shè)計33.1、電路框圖設(shè)計43.2、系統(tǒng)的硬件組成及方案選擇43.2.2、系統(tǒng)的方案選擇53.3、參數(shù)計算及元器件選擇6元器件選擇如表2（元器件清單）所示64、系統(tǒng)工作流程65、系統(tǒng)仿真85.1仿真的電路圖86、設(shè)計總體評價117、收獲和建議118、附錄131、設(shè)計目標(biāo)任務(wù):利用單片機(jī)設(shè)計一個十字路口交通燈控制器。要求：利用單片機(jī)的定時器產(chǎn)生秒信號，控制十字路口的紅、綠、黃燈交替點亮和熄滅，并且用4 只LED 數(shù)碼管顯示十

2、字路口兩個方向的剩余時間。（1） 東西向通行80秒，南北向通行60秒，緩沖時間3秒。（2） 能用按鍵設(shè)置兩個方向的通行時間（綠、紅燈點亮的時間 ）和暫緩?fù)ㄐ袝r間（黃燈點亮的時間 ）。系統(tǒng)的工作應(yīng)符合一般交通燈控制的要求。2、相關(guān)背景知識隨著社會的飛速發(fā)展，城市交通問題日益凸顯嚴(yán)重，尤其在城市街道的十字交叉路口，頻繁發(fā)生交通問題，為了保證交通秩序和行人安全，一般在每條街上都有一組紅、黃、綠交通信號燈。我國目前使用的信號燈具體含義如下:(l)綠燈亮?xí)r，允許車輛、行人通行，但轉(zhuǎn)彎的車輛不準(zhǔn)妨礙直行的車輛和被放行的行人通行。(2)黃燈亮?xí)r，不準(zhǔn)車輛、行人通行，但已越過停止線的車輛和已進(jìn)入人行通道的行人

3、，可以繼續(xù)通行。(3)紅燈亮?xí)r，不準(zhǔn)車輛、行人通行。(4)綠色箭頭燈亮?xí)r，準(zhǔn)許車輛按箭頭所示方向通行。(5)黃燈閃爍時，車輛、行人須在確保安全的原則下通行。(6)右轉(zhuǎn)彎車輛和T形交叉口右邊無人行橫道的直行車輛，遇黃燈或紅燈時，在不妨礙被放行的車輛和行人通行的情況下可以通行。交通燈控制電路自動控制十字路口的紅、黃、綠交通燈。交通燈通過狀態(tài)轉(zhuǎn)換，指揮車輛行人通行，保證車輛行人的安全，實現(xiàn)十字路口交通管理自動化。模擬交通信號控制下路口的交通情況，是用程序在模擬現(xiàn)實生活中十字路口的交通情況，這樣做是非常有實際意義的。在現(xiàn)實生活中，觀察和調(diào)試一個路口的交通信號燈是要花要化很長的時間。如果將這個過程用程序

4、來模擬，那就可以節(jié)省大量的時間，同時通過改變程序的各種變量值，也可以更容易地反映更多的在現(xiàn)實生活中不常發(fā)生的復(fù)雜情況。得到很多寶貴的數(shù)據(jù)，來指導(dǎo)現(xiàn)實中交通系統(tǒng)的架設(shè)。3、系統(tǒng)的硬件設(shè)計單片機(jī)設(shè)計交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機(jī)直接控制信號燈的狀態(tài)變化，基本上可以指揮交通的具體通行，當(dāng)然，接入LED數(shù)碼管就可以顯示倒計時以提醒行使者，更具人性化。3.1、電路框圖設(shè)計電路的框圖如圖1所示: 圖1 電路框圖據(jù)此，本設(shè)計系統(tǒng)以51單片機(jī)為控制核心，單片機(jī)上電后，系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，同時將時間數(shù)據(jù)倒計時輸入到LED數(shù)碼管上實時顯示。3.2、系統(tǒng)的硬件組成及方案選擇該系統(tǒng)由AT89C5

5、1單片機(jī)、兩位數(shù)共陰極數(shù)碼管、按鍵和LED紅黃綠構(gòu)成。3.2.1、中斷系統(tǒng)：中斷系統(tǒng)的作用主要是對外部或內(nèi)部的終端請求進(jìn)行管理與處理。AT89C51共有5個中斷源，它們是兩個外部事件中斷INT0（P3.2）和INT1（P3.3）、兩個片內(nèi)定時/計數(shù)器溢出中斷TF0和TF1和片內(nèi)串行口中斷TI或RI，這幾個中斷源由TCON和SCON兩個特殊功能寄存器進(jìn)行控制,其中5個中斷源的程序入口地址如表1所示。表1各中斷源的中斷處理程序入口地址序號中斷源入口地址1外部事件中斷INT00003H2定時/計數(shù)器T0溢出中斷000BH3外部事件中斷INT10013H4定時/計數(shù)器T1溢出中斷001BH5串行口接收

6、和發(fā)送中斷0023H3.2.2、系統(tǒng)的方案選擇1）總體流程圖（實現(xiàn)各種狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換）:圖2 總體流程圖2）工作原理由軟件設(shè)置交通燈的初始時間，南北方向通行80秒，東西方向通行60秒，數(shù)碼管采用動態(tài)顯示，P0口送字形碼，P2口送字位選通信號，通過單片機(jī)的P1口控制各種信號燈的燃亮與熄滅。采用中斷方式實現(xiàn)按鍵的功能。圖4 系統(tǒng)框圖3）電路原理圖圖5 電路原理圖3.3、參數(shù)計算及元器件選擇元器件選擇如表2（元器件清單）所示表2 元器件清單名稱個數(shù)備注AT89C51單片機(jī)1/7SEG-MPX2-CC-BULE數(shù)碼管2共陰極數(shù)碼管按鍵3/LED紅黃綠各4個/4、系統(tǒng)工作流程 1）系統(tǒng)啟動后，系統(tǒng)按程序給

7、定的時間工作，即東西向通行60秒，南北向通行40秒，黃燈亮4秒。首先東西向通行，然后南北向通行，如此循環(huán)。2）通行時間的設(shè)置：當(dāng)需要更改主、次干道的通行時間時，可以用設(shè)置鍵、增加鍵、減少鍵”進(jìn)行設(shè)置。 第一次按“設(shè)置鍵”時，東西向的綠燈亮，東西向的LED數(shù)碼管顯示當(dāng)前東西向的通行時間，并且按每秒3次的頻率閃爍（每秒鐘亮3次暗3次），其余的信號指示燈和南北向的LED數(shù)碼管熄滅，此時可以用“增加鍵”和“減少鍵”來改變南北向的通行時間，每按一次鍵，數(shù)碼管的顯示時間增加1秒或減少1秒，長按鍵（按下的時間超過1秒鐘以上），則數(shù)碼管顯示的時間按每秒鐘增加或減少10的速度快速變化 第二次按“設(shè)置鍵”時，東西

8、向的黃燈亮，東西向的數(shù)碼管顯示當(dāng)前東西向黃燈的點亮?xí)r間，并且按每秒3次的頻率閃爍，其余的信號指示燈和南北向的數(shù)碼管熄滅，此時可以用“增加鍵”和“減少鍵”來改變東西向黃燈的點亮?xí)r間。 第三次按“設(shè)置鍵”時，南北向的綠燈亮，南北向的數(shù)碼管顯示當(dāng)前南北向綠燈的通行時間，并且按每秒3次的頻率閃爍，其余的信號指示燈和東西向的數(shù)碼管熄滅，此時可以用“增加鍵”和“減少鍵”來改變南北向綠燈的通行時間。 第四次按“設(shè)置鍵”時，南北向的黃燈亮，南北向的數(shù)碼管顯示當(dāng)前南北向黃燈的點亮?xí)r間，并且按每秒3次的頻率閃爍，其余的信號指示燈和東西向的數(shù)碼管熄滅，此時可以用“增加鍵”和“減少鍵”來改變南北向黃燈的點亮?xí)r間。第五

9、次按“設(shè)置鍵”時，系統(tǒng)退出設(shè)置狀態(tài)，回到交通信號燈狀態(tài)，并且東西向先通行，南北向后通行。“設(shè)置鍵”的功能如表3所示。表3 按鍵功能 圖6 主程序流程圖 圖7 中斷T0流程圖圖8 中斷T1流程圖5、系統(tǒng)仿真5.1仿真的電路圖1）交通燈東西方向綠燈亮、南北方向紅燈亮?xí)r仿真圖。圖92）交通燈東西方向黃燈亮、南北方向紅燈亮?xí)r仿真圖。圖103）交通燈東西方向紅燈亮、南北方向綠燈亮?xí)r仿真圖。圖114）交通燈東西方向紅燈亮、南北方向黃燈亮?xí)r仿真圖。圖125）按下按鍵,調(diào)節(jié)綠燈時間至95秒。圖136、設(shè)計總體評價本系統(tǒng)就是充分利用了AT89C51芯片的I/O引角。系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)為中心器件來設(shè)計

10、交通燈控制器，實現(xiàn)了通過單片機(jī)芯片的P0口控制紅、黃、綠燈的點亮與熄滅；P1和P2口外接數(shù)碼管倒計時顯示各個信號燈的時間。系統(tǒng)設(shè)計簡便、實用性強(qiáng)、操作簡單、程序設(shè)計簡便。系統(tǒng)的不足之處不能控制車的左、右轉(zhuǎn)以及自動根據(jù)車流改變紅綠燈時間等。這是由本身的地理位置以及車流量情況所定，如果有需要可以設(shè)計擴(kuò)充原系統(tǒng)來實現(xiàn)。7、收獲和建議本次課程設(shè)計，是在結(jié)束了相關(guān)理論知識與實驗的學(xué)習(xí)后進(jìn)行的，是對理論知識和實驗的綜合和提高。理論知識的學(xué)習(xí)是為更好的解決實際問題。通過本次課程設(shè)計，我充分意識到自己所學(xué)的東西還是非常有限的，不過通過設(shè)計，還是學(xué)到了一些書本上沒有學(xué)到的東西，為自己以后的學(xué)習(xí)起了很大的幫助，在

11、這個過程中，我真切的感到了，我又知道了很多，同時也掌握了很多以后在工作和生活中能真正用到的很多東西。其次，通過這本次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，唯有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正提高我們自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中，難免會遇到過各種各樣的問題，例如自己知識的很多漏洞，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，實踐經(jīng)驗比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還待急需提高。此次課程設(shè)計之后，我一定把以前所學(xué)過的知識重新溫故。我覺得類似這種課程設(shè)計的實踐真的不錯，通過這些項目練習(xí)，我的自學(xué)能力和解決實際問題的

12、能力得到了提高，可以說是對綜合素質(zhì)全面提升，我想這也是我們上大學(xué)應(yīng)該真正學(xué)到的。最后，感謝老師對我們的教導(dǎo)，使我學(xué)習(xí)了理論知識，打下了堅實的理論基礎(chǔ)，才得以將其應(yīng)用到此次課程設(shè)計中來完成它。參考文獻(xiàn)【1】段晨東.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，2013?！?】霍孟友.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004?！?】裘雪紅.微型計算機(jī)原理與接口技術(shù).西安電子科技大學(xué)出版社，2007?！?】張毅剛.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：高等教育出版社，2004?！?】劉娟.單片機(jī)C語言與PROTUES仿真技能實訓(xùn).中國電力出版社，2010?！?】張靖武.單片機(jī)系統(tǒng)的PROTEUS設(shè)計

13、與仿真.電子工業(yè)出版社,2007。8、附錄25程序如下所示：#include at89x51.h #include control.h /用于顯控制數(shù)碼管示的函數(shù)int EWNowCount; /東西向的顯示秒數(shù)int NSNowCount;/南北向德顯示秒數(shù)int temp ; / 臨時變量，用以判斷路燈轉(zhuǎn)換條件及賦給count的值unsigned int num; /計時次數(shù)，每4000次為一秒unsigned char delay_time; /控制閃爍的延時unsigned char edit; /可設(shè)置紅綠燈初始值unsigned char setClicks;/保存set鍵的按下次

14、數(shù)unsigned char FlashChange;/東西向與南北向計時器轉(zhuǎn)換 char add; /加或者減后的值int EWGreenDef = 80 ; /東西向的默認(rèn)值int EWYellowDef = 3 ;int EWRedDef =63;int NSGreenDef = 60 ; /南北向的默認(rèn)值int NSYellowDef = 3;int NSRedDef = 83 ;int EWGreen;int EWYellow; /定義六個變量 ，用來讀秒int EWRed;int NSGreen;int NSYellow;int NSRed ;int Sum1 ; / EWGree

15、nDef +EWYellowDef+ EWRedDefint Sum2 ; / EWGreenDef+EWYellowDefint Sum3 ; / NSGreenDef+NSRedDefunsigned char n; /用其值來判斷是否為長按鍵void T0_INT(void) interrupt 1/*定時器T0，控制紅綠燈的轉(zhuǎn)換 */ num+;Sum1 = EWGreenDef +EWYellowDef+ EWRedDef;Sum2 = EWGreenDef+EWYellowDef;Sum3 = NSGreenDef+NSRedDef ;if( num =4000 )/*1s = 0

16、.25ms *4000 */ if(temp=EWGreenDef)/* 東西向綠燈讀秒 */ EWNowCount = EWGreen;EWGreenLight();EWGreen-;if(temp=NSRedDef) /* 南北向紅燈燈讀秒 */ NSNowCount = NSRed;NSRedLight();NSRed-;if(tempEWGreenDef) /* 東西向黃燈讀秒 */ EWNowCount = EWYellow;EWYellowLight();EWYellow-;if(tempNSRedDef)/* 南北向綠燈讀秒 */ NSNowCount = NSGreen;NSG

17、reenLight();NSGreen-;if(temp Sum2)/* 東西向紅燈讀秒 */ EWNowCount = EWRed;EWRedLight();EWRed-;if(temp Sum3)/* 南北向黃燈讀秒 */ NSNowCount = NSYellow;NSYellowLight();NSYellow-;if(EWGreen0) EWGreen = EWGreenDef; /* 重新裝載初值 */ if(EWYellow0) EWYellow = EWYellowDef;if(EWRed0) EWRed = EWRedDef;if(NSGreen0) NSGreen = NS

18、GreenDef;if(NSYellow0) NSYellow = NSYellowDef;if(NSRedSum1) temp = 0;num=0;void T1_INT(void) interrupt 3/* 定時器 T1,控制長按鍵 */ if(P0_1=0 | P0_0=0) n+; if(P0_1=1 & P0_0=1) n=0; unsigned char getKey(void) /* 判斷哪個鍵被按下,并返回鍵值 */unsigned char key ;if(P0_0 = 0 | P0_1=0 | P3_3=0)delay_ms(10);if(P0_0=0)/* add鍵 *

19、/ key=2;while(!P0_0);if(n100)add=add+10;if(add=99)add=99;if(P0_1=0)/* decrease鍵 */ key=3;TR1 = 1;while(!P0_1);if(n100)add=add-10;if(add9) add = 9; /* 黃燈設(shè)置不能超過9 */ EWYellowDef = add ;EWYellow = EWYellowDef; /* 加載當(dāng)前的時間 */ EWNowCount = EWYellow ; if(setClicks=3) /* 按 3下set鍵 */ NSGreenDef = add;NSGreen

20、= NSGreenDef;NSNowCount = NSGreen ; if(setClicks=4) /* 按 4下set鍵 */ if(add9) add = 9;NSYellowDef = add ;NSYellow = NSYellowDef ;NSNowCount = NSYellow ; else if(!edit) /* 在非修改狀態(tài)下，不閃爍 */ delay_time = 0;break;case 3:/* 按下decrease鍵進(jìn)行的鍵處理 ,原理同add */ if(edit=1)if(setClicks=1)EWGreenDef = add;EWGreen = EWGr

21、eenDef;EWNowCount = EWGreen ; if(setClicks=2)if(add9) add = 9;EWYellowDef = add ;EWYellow = EWYellowDef;EWNowCount = EWYellow ; if(setClicks=3)NSGreenDef = add;NSGreen = NSGreenDef;NSNowCount = NSGreen ; if(setClicks=4)if(add9) add = 9;NSYellowDef = add ;NSYellow = NSYellowDef ;NSNowCount = NSYellow

22、 ; else if(!edit)delay_time = 0;break; void main()TMOD = 0x22; /*計時器T0和T1，且都用方式2 */TH0 = 6; /*0.25ms */TR0=1; /* 開定時器 */ET0=1;TH1 = 6; /*0.25ms*/ET1=1;EA=1; /* 開中斷 */EWGreen = EWGreenDef;EWYellow = EWYellowDef;EWRed = EWRedDef;NSGreen = NSGreenDef;NSYellow = NSYellowDef;NSRed = NSRedDef;while(1)run(

23、);switch(FlashChange) /* 選擇數(shù)碼管顯示的狀態(tài)(同時顯示或只顯示其中一個) */case 0: EWDispControl(EWNowCount,delay_time);NSDispControl(NSNowCount,delay_time);break;case 1:EWDispControl(EWNowCount,delay_time);break;case 2:NSDispControl(NSNowCount,delay_time);break;Control.hunsigned char led= 0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66,/04

24、0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f /59;void delay_ms(unsigned int a)/延時 a msunsigned int i;while(a-0)i = 70;while(i- 0) ;void EWdispHigh(unsigned char v)/顯示東西向數(shù)碼管P3_7 = 1;P3_6 = 0;P2 = v;delay_ms(2);void EWdispLow(unsigned char v)P3_6 = 1;P3_7 = 0;P2 = v;delay_ms(2);void NSdispHigh(unsigned char v)/顯示南北向數(shù)碼管P3_1 = 1;P3_0 = 0;P1 = v;delay_ms(2);void NSdispLow(unsigned char v)P3_0 = 1;P3_1 = 0;P1 = v;delay_ms(2);void NSDispCon