畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于AT89S52單片機(jī)的簡(jiǎn)易十字路口交通燈設(shè)計(jì)

1、湖南工學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)說明書PAGE 單片機(jī)技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書 基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易交通燈設(shè)計(jì) 院 、 部： 電氣與信息工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 方 掙 掙 指導(dǎo)教師： 桂友超 職稱 講師 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： 電子1004班 完成時(shí)間： 2013-6-4 摘 要 對(duì)基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。系統(tǒng)功能為：以MCS-51 系列單片機(jī)作為控制核心，設(shè)計(jì)并制作交通燈控制系統(tǒng)，東西南北四個(gè)方向具有左拐、右拐、直行及行人4 種通行指示燈，用計(jì)時(shí)器顯示路口通行轉(zhuǎn)換剩余時(shí)間，在特種車輛如119、120 通過路口時(shí)，系統(tǒng)可轉(zhuǎn)為特種車輛放行，其他車輛禁止通行狀態(tài)。 在對(duì)系統(tǒng)功能分析的基礎(chǔ)上，選

2、擇性能較優(yōu)的LED 動(dòng)態(tài)循環(huán)顯示方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)包括硬件和軟件兩大部分。硬件部分包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、交通燈顯示二部分。選用Atmel公司的AT89S52單片機(jī)作為控制核心，東西南北四個(gè)方向設(shè)置了LED 時(shí)間顯示和交通燈顯示，時(shí)間顯示采用二位LED顯示器，交通燈顯示則采用紅綠黃三種高亮發(fā)光二極管來模擬。軟件采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法，主要分為主程序、定時(shí)器中斷服務(wù)子程序、倒計(jì)時(shí)顯示子程序、交通燈模擬顯子程序四部分。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)； AT89S52； 交通燈ABSTRACT Traffic light control system based on SCM (Single Chip Microc

3、omputer) is designed in this paper. System requires that MCS-51 series SCM is used as CPU. Traffic light control system should be designed and made .There are four groups light which indicate to turn left, turn right, and go straight ahead and pedestrian access in east, west, north and south four di

4、rections. Timer shows traffic conversion remainder time.When special vehicles, such as 119,120 go through, the system can automatically allow special vehicles running and other vehicles is prohibited. Based on analysis of the system functions, three schemes areput forward .By comparison, LED dynamic

5、 cycle display scheme has better functions and it is selected to be designed. The design includes hardware part and software part. Hardware hasthree parts .They are SCM system, LED time display, traffic lights. AT89S52 SCM is selected as control CPU. LED display and traffic lights are set in east, w

6、est, north and south four directions. Three LED monitors are used to show time. Highlight and red-green two clor traffic lights are used as traffic lights. Software is designed by module. It is divided into main program, timer interrupting service subroutine, LED display subroutine, traffic display

7、subroutine.Key words: scm；AT89S52 ；traffic light目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc358893921 1 設(shè)計(jì)課題任務(wù)、功能要求說明及總體方案介紹 PAGEREF _Toc358893921 h 1 HYPERLINK l _Toc358893922 1.1設(shè)計(jì)課題任務(wù)與功能要求 PAGEREF _Toc358893922 h 1 HYPERLINK l _Toc358893923 1.2設(shè)計(jì)課題總體方案介紹及工作原理說明 PAGEREF _Toc358893923 h 1 HYPERLINK l _Toc3

8、58893924 2 設(shè)計(jì)課題硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc358893924 h 2 HYPERLINK l _Toc358893925 2.1 設(shè)計(jì)課題硬件系統(tǒng)各模塊功能簡(jiǎn)要介紹 PAGEREF _Toc358893925 h 2 HYPERLINK l _Toc358893926 2.1.1 主控制系統(tǒng)模塊 PAGEREF _Toc358893926 h 2 HYPERLINK l _Toc358893927 2.1.2 按鍵電路 PAGEREF _Toc358893927 h 2 HYPERLINK l _Toc358893928 2.1.3流水燈電路 PAGEREF _To

9、c358893928 h 3 HYPERLINK l _Toc358893929 2.1.4 數(shù)碼管電路 PAGEREF _Toc358893929 h 3 HYPERLINK l _Toc358893930 2.1.5下載口電路 PAGEREF _Toc358893930 h 4 HYPERLINK l _Toc358893931 3 設(shè)計(jì)課題軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc358893931 h 4 HYPERLINK l _Toc358893932 3.1設(shè)計(jì)課題軟件系統(tǒng)各模塊功能簡(jiǎn)要介紹 PAGEREF _Toc358893932 h 4 HYPERLINK l _Toc358

10、893933 3.1.1數(shù)碼管顯示子程序 PAGEREF _Toc358893933 h 4 HYPERLINK l _Toc358893934 3.1.2延時(shí)子程序 PAGEREF _Toc358893934 h 5 HYPERLINK l _Toc358893935 3.1.3 主程序 PAGEREF _Toc358893935 h 5 HYPERLINK l _Toc358893936 3.1.4初始化函數(shù) PAGEREF _Toc358893936 h 5 HYPERLINK l _Toc358893937 3.1.5定時(shí)器0中斷函數(shù) PAGEREF _Toc358893937 h 5

11、 HYPERLINK l _Toc358893938 3.1.6定時(shí)器1中斷函數(shù) PAGEREF _Toc358893938 h 5 HYPERLINK l _Toc358893939 3.2 設(shè)計(jì)課題軟件系統(tǒng)程序流程框圖 PAGEREF _Toc358893939 h 6 HYPERLINK l _Toc358893940 3.2.1主程序流程圖 PAGEREF _Toc358893940 h 6 HYPERLINK l _Toc358893941 3.2.2數(shù)碼管顯示函數(shù)流程圖 PAGEREF _Toc358893941 h 6 HYPERLINK l _Toc358893942 3.2.

12、3 定時(shí)器中斷0函數(shù)流程圖 PAGEREF _Toc358893942 h 8 HYPERLINK l _Toc358893943 3.2.4 定時(shí)器中斷1函數(shù)流程圖 PAGEREF _Toc358893943 h 9 HYPERLINK l _Toc358893944 4設(shè)計(jì)結(jié)論及體會(huì) PAGEREF _Toc358893944 h 10 HYPERLINK l _Toc358893945 4.1設(shè)計(jì)課題的設(shè)計(jì)結(jié)論及使用說明 PAGEREF _Toc358893945 h 10 HYPERLINK l _Toc358893946 4.2設(shè)計(jì)課題的誤差分析 PAGEREF _Toc358893

13、946 h 10 HYPERLINK l _Toc358893947 4.3仿真結(jié)果圖 PAGEREF _Toc358893947 h 11 HYPERLINK l _Toc358893948 4.4 實(shí)物結(jié)果圖 PAGEREF _Toc358893948 h 12 HYPERLINK l _Toc358893949 4.5 心得體會(huì) PAGEREF _Toc358893949 h 16 HYPERLINK l _Toc358893950 結(jié)束語 PAGEREF _Toc358893950 h 17 HYPERLINK l _Toc358893951 致 謝 PAGEREF _Toc35889

14、3951 h 18 HYPERLINK l _Toc358893952 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc358893952 h 19 HYPERLINK l _Toc358893953 附錄A PAGEREF _Toc358893953 h 20 HYPERLINK l _Toc358893954 附錄B PAGEREF _Toc358893954 h 22 HYPERLINK l _Toc358894009 附錄C PAGEREF _Toc358894009 h 23PAGE 271 設(shè)計(jì)課題任務(wù)、功能要求說明及總體方案介紹設(shè)計(jì)課題任務(wù)與功能要求設(shè)計(jì)一個(gè)具有特定功能的十字路口交通燈。該交通

15、燈上電或按鍵復(fù)位后能自動(dòng)顯示系統(tǒng)提示符“P.”， 進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)。按開始鍵則開始工作，按結(jié)束鍵則返回“P.”狀態(tài)。要求甲車道和乙車道兩條交叉道路上的車輛交替運(yùn)行，甲車道為主車道，每次通車時(shí)間為60秒，乙車道為次車道，每次通車時(shí)間為30秒，要求黃燈亮3秒，并且1秒閃爍一次。有應(yīng)急車輛出現(xiàn)時(shí)，紅燈全亮，應(yīng)急車輛通車時(shí)間10秒，同時(shí)禁止其他車輛通過。設(shè)計(jì)課題總體方案介紹及工作原理說明本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)以及其外部設(shè)備組成硬件電路，其中包括單片機(jī)、數(shù)碼管顯示器、按鍵。數(shù)碼管的P0口接段控，P2口接位控。鍵盤接在P1口上。除此之外還有晶振電路，復(fù)位電路，電源電路和下載口電路。 方案設(shè)計(jì)框圖如圖1所示：AT

16、89S52晶振電路復(fù)位電路數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)電路交通燈狀態(tài)顯示電路鍵控電路 圖 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框2 設(shè)計(jì)課題硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)課題硬件系統(tǒng)各模塊功能簡(jiǎn)要介紹2.1.1 主控制系統(tǒng)模塊圖 2.1.1主控制系統(tǒng)模塊2.1.2 按鍵電路圖2.1.2 按鍵電路按鍵電路的設(shè)計(jì)就是在一端公共接地，另一端通過上拉電阻接到P1口，當(dāng)有按鍵按下，相應(yīng)的口就會(huì)變成低電平，產(chǎn)生一個(gè)下降沿。2.1.3流水燈電路圖2.1.3 流水燈電路流水燈電路直接掛接在單片機(jī)的P3口上，采用共陽接法。2.1.4 數(shù)碼管電路圖2.1.4 數(shù)碼管電路數(shù)碼管的段控口接在單片機(jī)的P0上，而位控口通過三極管接在單片機(jī)的P2口上。2.1.5下

17、載口電路 圖 2.1.5 下載口電路下載口的1腳接P1.5口，2腳懸空，3腳接單片機(jī)的復(fù)位口，4腳接P1.7口,5腳接P1.6口，6腳接vcc，7、8、9、10腳接地。3 設(shè)計(jì)課題軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)課題軟件系統(tǒng)各模塊功能簡(jiǎn)要介紹3.1.1數(shù)碼管顯示子程序顯示函數(shù)主要完成數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示，將相應(yīng)的段控碼送往P0口，相應(yīng)的位控碼送往P2口。實(shí)現(xiàn)顯示需要的字符信息。3.1.2延時(shí)子程序其中包括延時(shí)1ms函數(shù)。延時(shí)函數(shù)在顯示函數(shù)中用到，由于時(shí)間比較短，就采用純軟件的方法延時(shí)。3.1.3 主程序主函數(shù)是程序的入口，在主函數(shù)中一直鍵掃描，當(dāng)沒有鍵按下時(shí)一直保證顯示P點(diǎn)。當(dāng)S1鍵按下后，開啟交通燈；當(dāng)

18、S2鍵按下后，關(guān)閉交通燈，當(dāng)S3鍵按下后，是應(yīng)急車道通車。3.1.4初始化函數(shù)初始化函數(shù)主要是對(duì)定時(shí)計(jì)數(shù)器0、定時(shí)計(jì)數(shù)器1的一些設(shè)置和中斷的一些控制。3.1.5定時(shí)器0中斷函數(shù) 函數(shù)是對(duì)交通燈主通道和次通道進(jìn)行定時(shí)，以刷新數(shù)碼管顯示；還控制黃、綠、紅燈的顯示。3.1.6定時(shí)器1中斷函數(shù) 此函數(shù)主要是對(duì)應(yīng)急事件10s的定時(shí)，以及對(duì)主、次通道黃燈閃爍的定時(shí)控制。3.2 設(shè)計(jì)課題軟件系統(tǒng)程序流程框圖3.2.1主程序流程圖圖 3.2.1 主程序流程圖3.2.2數(shù)碼管顯示函數(shù)流程圖圖 3.2.2 數(shù)碼管顯示函數(shù)流程圖3.2.3 定時(shí)器中斷0函數(shù)流程圖 圖 3.2.3 定時(shí)器0中斷函數(shù)流程圖3.2.4 定

19、時(shí)器中斷1函數(shù)流程圖 圖 3.2.4 定時(shí)器1中斷函數(shù)流程設(shè)計(jì)結(jié)論及體會(huì)4.1設(shè)計(jì)課題的設(shè)計(jì)結(jié)論及使用說明本次課程設(shè)計(jì)完成了交通燈所要求的基本功能，經(jīng)測(cè)試，也看到了各燈亮的情況。在設(shè)計(jì)過程中，遇到了很多困難，但積累了許多寶貴經(jīng)驗(yàn)。本次設(shè)計(jì)中， S1鍵按下后，開啟交通燈；當(dāng)S2鍵按下后，關(guān)閉交通燈，當(dāng)S3鍵按下后，是應(yīng)急車道通車。設(shè)計(jì)課題的誤差分析該交通燈在運(yùn)行中存在一定的誤差。由于編程時(shí)采用的是定時(shí)器定時(shí)，時(shí)間不能保證的很精確，因此會(huì)產(chǎn)生一定的誤差。同時(shí)也存在很多硬件系統(tǒng)上的問題。如12MHZ晶振，雖說頻率穩(wěn)定度很高，但終究還是有誤差的。并且也有外部因素的影響，如溫度溫度、濕度等干擾。故應(yīng)該讓

20、單片機(jī)工作在適宜的環(huán)境下，同時(shí)采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，這樣能將誤差降低到最小。4.3仿真結(jié)果圖圖4.3.1 上電顯示班級(jí)、學(xué)號(hào)圖4.3.2 應(yīng)急時(shí)間圖4.3.3 紅燈等待時(shí)間4.4 實(shí)物結(jié)果圖圖4.4.1 上電顯示班級(jí)、學(xué)號(hào)圖4.4.2通車時(shí)間圖4.4.3 紅燈等待時(shí)間圖 4.4.4應(yīng)急時(shí)間4.5 心得體會(huì)第一，在編寫軟件中，在此過程中我更為熟練得掌握匯編語言各種指令的使用方法，掌握了keil軟件的使用。第二，在軟件調(diào)試過程中，使我又一次復(fù)習(xí)了keil和proteus聯(lián)合使用的方法。在調(diào)試時(shí)曾經(jīng)遇到數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示時(shí)間兩位不能同時(shí)顯示，后來經(jīng)過查找資料不斷調(diào)試才領(lǐng)悟到原來在顯示的過程中要循環(huán)顯示才能

21、使得顯示穩(wěn)定下來。 第三，通過這次課程設(shè)計(jì)，我掌握了用單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈的基體方法，增強(qiáng)了我尋找問題，解決問題的能力。培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維，此次課程設(shè)計(jì)的成功不僅幫助我更好地掌握書本知識(shí)，尤其重要的是增強(qiáng)了我的自信，培養(yǎng)了我獨(dú)立思考的能力。但是此次設(shè)計(jì)不中之處是不能實(shí)現(xiàn)左右彎燈，不有人行道控制燈，不能進(jìn)行流量控制。結(jié)束語 本次課程設(shè)計(jì)的過程是艱辛的，不過收獲卻是很大的。本次課程設(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)有了更進(jìn)一步的理解和認(rèn)識(shí)。在此，由于自身能力有限，在課程設(shè)計(jì)中碰到了很多的問題，但通過查閱相關(guān)書籍、資料以及和周圍同學(xué)交流后都得以一一解決。 由于使用的是單片機(jī)

22、作為核心的控制元件，使得電路的可靠性比較高，功能也比較強(qiáng)大，而且可以隨時(shí)的更新系統(tǒng)，進(jìn)行不同狀態(tài)的組合。但是在我們?cè)O(shè)計(jì)和調(diào)試的過程中，也發(fā)現(xiàn)了一些問題，譬如紅燈和綠燈的切換還不夠迅速，紅綠燈規(guī)則效率還不是很高等等，這需要在實(shí)踐中進(jìn)一步完善。致 謝本課題在選題及進(jìn)行過程中得到了桂友超老師的指導(dǎo)以及同學(xué)的熱心幫助，在這里特意感謝在課程設(shè)計(jì)中幫助過我的老師和同學(xué)們。感謝桂老師的嚴(yán)格要求，嚴(yán)教之下才會(huì)更加認(rèn)真的去學(xué)，將知識(shí)歸于己用，所以很感謝桂老師。在此，謹(jǐn)向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！另外，還要感謝所有同學(xué)對(duì)我的指導(dǎo)和幫助，是他們不厭其煩的幫助我學(xué)習(xí)自己不懂的東西。正是由于他們的幫助才讓這此課

23、程設(shè)計(jì)最終可以順利有效的做完。參考文獻(xiàn)1 李廣弟、朱月秀、冷祖祁，單片機(jī)基礎(chǔ)，北京航空航天大學(xué)出版社。2 華成英 童詩白， 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第四版)，高等教育出版社。3 康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字部分(第五版)，高等教育出版社。4 楊居義，單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)，清華大學(xué)出版社。 附錄A圖A1 電路原理圖圖A2 PCB圖附錄B表1 設(shè)計(jì)所用元器件清單序號(hào)名稱、大小數(shù)量1電阻2001個(gè)2電阻47024個(gè)3電阻1K3個(gè)4 電阻4.7K1個(gè)5電容22F1個(gè)6電容33pF2個(gè)718B201個(gè)8AT89S521個(gè)9單排插40個(gè)11四位一體共陽極數(shù)碼管2個(gè)12LED9個(gè)13PNP9個(gè)14四腳按鈕9個(gè)15六腳

24、開關(guān)1個(gè)16USB電源接口1個(gè)17下載口1個(gè)18晶振12MHz1個(gè)附錄C/*項(xiàng)目名稱：交通燈*/*時(shí)間：2013.6.1*/*作者：方掙掙 */* P2口位控口，P0口段控口,P1口按鍵，P3口發(fā)光二極管 */*/#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*共陽數(shù)碼管字型碼數(shù)組*/*0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,P.,滅*/char code dis_code=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,0 xbf,0 x21,0

25、 xff; /*共陽數(shù)碼管位控碼數(shù)組（從右往左點(diǎn)亮，反向驅(qū)動(dòng)）*/char code weikong_code=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f;char find_code8;sbit S2=P10; /S1鍵啟動(dòng)交通燈控制器sbit S3=P11; /S2鍵回歸“班級(jí)”狀態(tài)sbit S4=P12; /S3鍵處理緊急狀況uchar time;void DelayX1ms(uint count) /1ms延時(shí)函數(shù) uint j;while(count-!=0) for(j=0;j80;j+);/*顯示函數(shù)*/void disp()char i;cha