單片機課程設(shè)計報告7596

單片機課程設(shè)計報告篇一：單片機課程設(shè)計報告范例單片機課程設(shè)計示例交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計一、總體設(shè)計1、設(shè)計要求：交通燈的任務(wù)要求為：模擬十字路口的交通燈的亮、滅及閃爍基本工作原理：根據(jù)交通燈的亮滅情況，可以分為四種狀態(tài)，利用定時計數(shù)器每20秒產(chǎn)生一次中斷，每產(chǎn)生一次中斷后由是否有特殊情況決定交通燈的狀態(tài)變換。2、硬件和軟件功能的劃分本課題要求實現(xiàn)的功能比較簡單。由單片機的定時/計數(shù)器產(chǎn)生八分之一秒的定時時間，通過軟件的方式實現(xiàn)20秒的定時時間。交通燈的亮滅由8255A控制，PA口控制東西向，PB口控制南北向。3、交通燈狀態(tài)劃分十字路口交通燈如下圖所示，將12個交通燈進(jìn)行編號這12個交通燈共有四個狀態(tài)：狀態(tài)1（S1）：東西紅燈（4、10）亮，南北綠燈（3、9）亮狀態(tài)2（S2）：南北綠燈（3、9）滅，黃燈（2、8）閃爍，東西仍為紅燈（4、10）亮狀態(tài)3（S3）：南北紅燈（1、7）亮，東西綠燈（6、12）亮狀態(tài)4（S4）：東西綠燈（6、12）滅，黃燈（5、11）閃爍，南北仍為紅燈（1、7）亮當(dāng)東西向（或南北向）有特殊情況，開關(guān)K0為低電平則應(yīng)使交通燈處于S3（東西綠燈、南北），開關(guān)K1為低電平則應(yīng)使交通燈處于S1（南北向綠燈、東1/18

西向紅燈），當(dāng)K0、K1均為低電平則取消特殊情況，返回正常顯示情況。二、硬件設(shè)計根據(jù)總體設(shè)計要求，確定系統(tǒng)擴展與功能接口，設(shè)計出系統(tǒng)的電路原理圖。1、系統(tǒng)擴展最小系統(tǒng)，由8031、地址鎖存器和程序存儲器組成。根據(jù)課題要求，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行擴展。地址鎖存器選74LS373，程序程序器選2764（8K），盡管本系統(tǒng)程序不長，但考慮以后擴展方便，選用2764。考慮到交通燈數(shù)量比較多，控制信號比較多，對單片機的I/O口進(jìn)行擴展，使用通用I/O接口芯片8255A來對單片機I/O口進(jìn)行擴展。2、功能接口所謂接口是CPU與外界的連接部件，以實現(xiàn)CPU與外部設(shè)備的最佳耦合和匹配。本課題只要求顯示接口。顯示設(shè)備為2位七段數(shù)碼管。要使用七段數(shù)碼管可以利用8031的串行口、可以利用可編程并行I/O擴展芯片8155或8255。由于仿真系統(tǒng)的限制選用8155。2個共陰極數(shù)碼管自左至右以兩位數(shù)的形式顯示秒數(shù)。為了保證數(shù)碼管的亮度，必須保證輸入電流的大小，因此，選用74LS244作為驅(qū)動放大器（實驗系統(tǒng)內(nèi)部已經(jīng)做好）。3、系統(tǒng)的組成及統(tǒng)一編址I/O端口是CPU與I/O設(shè)備直接通信的地址。單片機系統(tǒng)對I/O端口是采用端口地址與存儲器地址統(tǒng)一編址的方式，即存儲器映射方式。編址技術(shù)分線選法和譯碼法。由于涉及外圍芯片很少，所以采用線選法。系統(tǒng)簡圖如下：由于是線選法，因此芯片地址不是唯一的。而8155與外部數(shù)據(jù)存儲器統(tǒng)一編址，可以與程序程序器重疊編址。因此，我們?nèi)∷鼈兊牡刂啡缦拢?764：0000H~1FFFH存儲程序8155：命令/狀態(tài)口7F80H2/18

PA口7F81H輸出掃描碼（字選碼）PB口7F82H輸出字形碼PC口7F83H接收回復(fù)碼定時器低8位7F84H沒用定時器高8位7F85H沒用RAM3F00H~3FFFH沒用工作方式為：定時器不工作，禁止PA、PB中斷，PC口為輸入方式（方式0），PA口、PB口為輸出方式。因此，工作方式字為03H。4、匯集各芯片及數(shù)碼管的技術(shù)資料，繪制系統(tǒng)原理圖。將8031、74LS373、2764、8155、數(shù)碼管（包括為保證其驅(qū)動電流而添加的驅(qū)動器74LS244）等資料匯集起來，熟悉各芯片的引腳的功能及連接方法，繪制系統(tǒng)原理圖。三、軟件設(shè)計1、系統(tǒng)定義1.1、各種數(shù)據(jù)類型的定義。秒采用采用BCD碼，八分之一秒計數(shù)采用16進(jìn)制。1.2、定義和分配存儲空間、定義標(biāo)志位。堆棧區(qū)安放在片內(nèi)RAM的高端60H~7FH；0區(qū)為工作寄存器；1區(qū)為顯示程序的工作寄存器；地址為3AH的存儲單元內(nèi)存放LED顯示的數(shù)據(jù)，以壓縮BCD碼形式存放設(shè)計一個標(biāo)志單元，地址為3CH，用來標(biāo)示當(dāng)前交通燈的狀態(tài)，共四種狀態(tài)，00H帶表狀態(tài)1，01H代表狀態(tài)2，02H代表狀態(tài)3，03代表狀態(tài)42、軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計程序總體執(zhí)行過程是：上電后系統(tǒng)自動進(jìn)行初始化，定時/計數(shù)器開始工作，檢測標(biāo)志單元3CH，根據(jù)3CH單元中的內(nèi)容讓交通燈處于對應(yīng)的狀態(tài)，然后調(diào)用顯示子程序，將3AH和3BH地址內(nèi)的數(shù)據(jù)在七段數(shù)碼管上顯示出來。接著循環(huán)3/18

檢測3CH單元中的內(nèi)容以及特殊情況控制信號和調(diào)用顯示子程序，讓交通燈處于對應(yīng)的狀態(tài)，將3AH地址內(nèi)的數(shù)據(jù)送七段數(shù)碼管上顯示出來，在整個過程中定時/計數(shù)器中斷始終打開等待定時/計數(shù)器中斷。中斷服務(wù)程序完成狀態(tài)的變換（3CH的值的改變）以及LED顯示內(nèi)容（3AH）的改變。主程序的框圖都如圖所示：3、模塊設(shè)計根據(jù)主程序框圖，定義如下幾個模塊：初始化模塊、狀態(tài)1顯示子程序、狀態(tài)2顯示子程序、狀態(tài)3顯示子程序、狀態(tài)4顯示子程序、出錯處理程序、LED顯示程序、中斷服務(wù)程序。由于在程序運行過程中多次出現(xiàn)需要延時的情況，這里將延時程序也作為一個模塊。3.1、初始化模塊功能：完成變量初始化、8155初始化、定時器初始化和中斷初始化。初始化的框圖如圖所示。根據(jù)框圖寫出如下程序：(注意：后面我們要經(jīng)常對以下程序進(jìn)行補充和修改，利用它對它其模塊或子程序進(jìn)行調(diào)試。因此，要隨時保存不同的版本。為方便起見，以下程序我們稱版本1.0)ORG0000HAJMPSTARTORG000BH；T0中斷入口地址AJMPINT0；中斷服務(wù)程序ORG0030HSTART:MOVSP,#60H；置堆棧頂指針MOV3AH,#20H；時間存儲區(qū)單元初始化MOV3CH,#00HMOVR3,00HMOVR2,00H4/18

MOVA,#80H；8255A初始化，置工作方式MOVDPTR,#0FF2BHMOVX@DPTR,AMOVA，#03H；置8155命令格式MOVDPTR，#0FF20H；指向命令口MOVX@DPTR,AMOVTMOD,#01H；置T0為定時器，工作方式1MOVTH0,0BHMOVTL0,0DCHSETBEA；中斷初始化SETBET0SETBTR0程序中的時間常數(shù)是從要求一秒中斷一次，但8051單片機的最大定時時間達(dá)不到1秒，所以選擇1/8秒作為定時時間。DVCC的晶振頻率為6MHz，則機器周期為2μs。設(shè)時間初值為X，工作方式1時定時器為16位，最大計數(shù)值為216=65536，則：-61/8=（65536-X）×2×10解得X=3036D=0BDCH則TH0=0BH，TL0=0DCH。3.2狀態(tài)1顯示程序模塊功能：交通燈處于狀態(tài)1狀態(tài)1（S1）為東西紅燈（4、10）亮，南北綠燈（3、9）亮，所以本程序模塊即為將3、4、9、10號燈點亮3.2.1、程序由于本模塊的程序比較簡單，只是簡單的將4個高電平打到對應(yīng)的端口就可以了，所以程序框圖略，在這里直接給出程序：DISP1：MOVDPTR，#0FF29HMOVA，#00HMOVX@DPTR，AINCDPTRMOVA，00H；讓所有燈熄滅MOVX@DPTR，AMOVDPTR，#0FF29HMOVA，#03HMOVX@DPTR，AINCDPTRMOVA，0CH5/18

MOVX@DPTR，A；東西紅燈亮，南北綠燈亮RET3.3狀態(tài)2顯示程序狀態(tài)2（S2）為東西紅燈（4、10）亮，南北黃燈黃燈（2、8）閃爍，本程序模塊比狀態(tài)1顯示程序稍稍復(fù)雜一點，除了要將高電平打入對應(yīng)的端口外還要控制黃燈的閃爍，黃燈的閃爍采用軟件延時的辦法實現(xiàn)，即黃燈亮后延時一段時間再滅，然后再延時一段時間再亮。3.3.1程序篇二：單片機交通燈課程設(shè)計報告摘要根據(jù)STC10F04單片機的特點及交通燈在實際控制中的特點，本文提出一種用單片機自動控制交通燈及時間顯示的方法。同時給出了軟硬件設(shè)計方法，設(shè)計過程包括硬件電路設(shè)計和程序設(shè)計兩大步驟，對在單片機應(yīng)用中可能遇到的重要設(shè)計問題都有涉足。本文對十字路口狀態(tài)預(yù)設(shè)為三種，一種是正常狀態(tài)，一種是緊急狀態(tài)，一另種是方程式狀態(tài)。增設(shè)路段遇忙調(diào)整時方程式控制狀態(tài)和緊急情況處理模塊，通過手動控制開關(guān)按鈕A0和A1方便系統(tǒng)在正常狀態(tài)和緊急狀態(tài)、方程式控制間來回切換，進(jìn)一步完善了交通燈控制系統(tǒng)。并分別用紅、黃、綠燈的不同組合來指揮兩個方向通車與禁行，用LED數(shù)碼管作為倒計時指示，實時的控制當(dāng)前交通燈時間使LED顯示器進(jìn)行倒計時工作并與狀態(tài)燈保持同步，在保持交通安全的同時最大限度的提高交通能順暢交替運行。本文介紹了控制基本原理以及控制的表現(xiàn)，同時，論述了系統(tǒng)中交通現(xiàn)狀、交通管理、交通規(guī)則及背景信息。關(guān)鍵詞：自動控制，時間顯示器，外部中斷，延時，方程式控制AbstractAccordingtothecharacteristicsofsingle-chipSTC10F04andtrafficlightsintheactualcontrolofthecharacteristicsofthispaper,a6/18

single-chipautomaticcontrolwithtrafficlightsandthemethodoftimedisplay.Atthesametime,giventhehardwareandsoftwaredesignmethodology,designprocess,includingthehardwarecircuitdesignandprogramdesigntwomajorstepsinthesingle-chipapplicationsthatmaybeencounteredinthedesignoftheimportantissuesareinvolved.Inthispaper,thedefaultstateofthecrossroadsforthree,oneisthenormalstateisastateofemergency,andtheotherisastateformula.AdditionalsectionsofbusystatusadjustmentformulaandanemergencycontrolmoduleThroughthemanualcontrolswitchbuttonconvenienceA0andA1systeminthenormalstateandastateofemergency,theequationbetweenthecontrolswitchbackandforth,andfurtherimprovethetrafficlightcontrolsystem.Andwerered,yellowandgreenlighttodirectdifferentcombinationsoftrafficinbothdirectionsandcut-line,withLEDdigitaltubeasacountdowntotheinstructions,real-timecontrolofthecurrenttimefortrafficlightstoLEDcountdowndisplayworkandtokeeppacewiththestateoflightinthetomaintainsafetywhileminimizingtheincreaseintraffictoalternaterunningsmoothly.Thispaperintroducesthebasicprinciplesofcontrol,aswellastheperformanceofcontrolatthesametime,trafficonthesystemstatus,trafficmanagement,trafficregulationsandbackgroundinformation.Keywords:automaticcontrol;timedisplay;externalinterrupt;delay;controlequation目錄摘要..............................................................................................................................................17/18

Abstract.............................................................................................................................................2目錄...........................................................................................................................................31緒論.........................................................................................................................................41.1交通燈研究的背景和意義..............................................................................................41.2交通燈國內(nèi)外發(fā)展概況..................................................................................................42系統(tǒng)工作原理及設(shè)計方案.......................................................................................................72.1交通燈的工作原理..........................................................................................................78/18

2.2交通燈總體設(shè)計方案......................................................................................................73硬件系統(tǒng)設(shè)計.......................................................................................................................113.1硬件系統(tǒng)組成..............................................................................................................113.1.1單片機最小系統(tǒng).................................................................................................113.1.2信號顯示驅(qū)動電路.............................................................................................153.1.3鍵盤輸入電路.......................................................................................................164交通燈系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計...........................................................................................................184.1軟件總體設(shè)計思想..........................................................................................................189/18

4.2交通控制算法實現(xiàn)..........................................................................................................204.3系統(tǒng)初始化模塊..............................................................................................................214.4信息顯示模塊...................................................................................................................224.4.1信號燈模塊.........................................................................................................224.4.2LED倒計時顯示子程序......................................................................................264.5鍵盤掃描模塊...................................................................................................................295調(diào)式總結(jié)...............................................................................................................................376致謝...................................................................................................................................3810/18

參考文獻(xiàn).........................................................................................................................................39附錄............................................................................................................................................40附錄一程序清單.................................................................................................................40附錄二交通燈PCB圖.......................................................................................................48附錄三交通燈電路原理圖.................................................................................................491緒論1.1交通燈研究的背景和意義交通是城市經(jīng)濟活動的命脈，對城市經(jīng)濟發(fā)展、人民生活水平的提高起著十分重要的作用。城市交通問題是困擾城市發(fā)展、制約城市經(jīng)濟建設(shè)的重要因素。城市道路增長的有限與車輛增加的無限這一對矛盾是導(dǎo)致城市交通擁擠的根本原因。城市街道網(wǎng)絡(luò)上的交通容量的不斷增加，表明車輛對道路容量的要求仍然很高，短期內(nèi)還不可能改變。自從開始使用計算機控制系統(tǒng)后，不管在控制硬件11/18

里取得什么樣的實際進(jìn)展，交通控制領(lǐng)域的控制邏輯方面始終沒能取得重大突破。可以肯定的說，對于減輕交通擁塞及其副作用一特別是對于大的交通網(wǎng)絡(luò)而言，仍然缺乏一種真正的交通響應(yīng)控制策略。計算機硬件能力與控制軟件能力很不相符，由此造成的影響是很多交通控制策略根本不能實現(xiàn)。在少數(shù)幾個例子中，一些新的控制策略確實能得以實現(xiàn)，但他們卻沒能對早期的控制策略進(jìn)行改進(jìn)。由于缺乏能提高交通狀況、特別是缺乏擁塞網(wǎng)絡(luò)交通狀況的實時控制策略，幾乎可以說真正成熟的控制策略仍然不存在.智能化和集成化是城市交通信號控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和研究前沿，而針對交通系統(tǒng)規(guī)模復(fù)雜性特征的控制結(jié)構(gòu)和針對城市交通瓶頸問題并代表智能決策的阻塞處理則是智能交通控制優(yōu)化管理的關(guān)鍵和突破口。因此，研究基于智能集成的城市交通信號控制系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)膶W(xué)術(shù)價值和實用價值。把智能控制引入到城市交通控制系統(tǒng)中，未來的城市交通控制系統(tǒng)才能適應(yīng)城市交通的發(fā)展。從長遠(yuǎn)來看該研究具有巨大的現(xiàn)實意義。1.2交通燈國內(nèi)外發(fā)展概況隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市現(xiàn)代化程度不斷提高，交通需求和交通量迅速增長，城市交通網(wǎng)絡(luò)中交通擁擠日益嚴(yán)重，道路運輸所帶來的交通擁堵、交通事故和環(huán)境污染等負(fù)面效應(yīng)也日益突出，逐步成為經(jīng)濟和社會發(fā)展中的全球性共同問題。交通問題已經(jīng)日益成為世界性的難題，城市交通事故、交通阻塞和交通污染問題愈加突出。為了解決車和路的矛盾，常用的有兩種方法：一是控制需求，最直接的辦法就是限制車輛的增加；二是增加供給，也就是修路。但是這兩個辦法都有其局限性。交通是社會發(fā)展和人民生活水平提高的基本條件，經(jīng)濟的發(fā)展必然帶來出行的增加，而且在我國汽車工業(yè)正處在起步階段的時期，因此限制車輛的增12/18

加不是解決問題的好方法。而采取增加供給，即大量修筑道路基礎(chǔ)設(shè)施的方法，在資源、環(huán)境矛盾越來越突出的今天，面對越來越擁擠的交通，有限的源和財力以及環(huán)境的壓力，也將受到限制。這就需要依靠除限制需求和提供道路設(shè)施之外的其他方法來滿足日益增長的交通需求。交通系統(tǒng)正是解決這一矛盾的途徑之一。智能交通系統(tǒng)是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、電子控制技術(shù)及計算機處理技術(shù)等有效的集成運用于整個地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的實時、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運輸管理系統(tǒng)。對城市交通流進(jìn)行智能控制，可以使道路暢通，提高交通效率。合理進(jìn)行交通控制可以對交通流進(jìn)行有效的引導(dǎo)和調(diào)度，使交通保持在一個平穩(wěn)的運行狀態(tài)，從而避免或緩和交通擁擠狀況，大大提高交通運輸?shù)倪\行效率，還可以減少交通事故，增加交通安全，降低污染程度，節(jié)省能源消耗，本文就是通過對交叉路口交通信號的智能控制，達(dá)到優(yōu)化路口交通流的目的進(jìn)入20世紀(jì)70年代，隨著計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展，以及交通流理論的不斷完善，交通運輸組織與優(yōu)化理論和技術(shù)水平不斷提高，控制手段越來越先進(jìn)，形成了一批商水平有實效的城市道路交通控制系統(tǒng)。早在1977年，Pappis等人就將模糊控制運用到交通控制上，通過建立規(guī)則庫或是專家系統(tǒng)對各種交通狀況進(jìn)行模糊控制，并取得了很好的效果。近年來，歐美日本等相繼建立了智能交通控制系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，大部分都在路口附近安裝磁性環(huán)路檢測器，還使用了新型檢測器等技術(shù)和設(shè)備。這些現(xiàn)代化設(shè)備技術(shù)加上控制理論和現(xiàn)代化科學(xué)管理技術(shù)，使得交通控制系統(tǒng)日益完善。隨著一些研究控制理論的學(xué)者投身到交通控制的研究中，在交通信號控制領(lǐng)域提出了一些新方法、新思路。如13/18

靜態(tài)多段配時控制、準(zhǔn)動態(tài)多段配時控制、最優(yōu)控制、大系統(tǒng)遞階控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，網(wǎng)絡(luò)路由控制等。模糊交通控制已經(jīng)成為了交通信號控制的主流方向之一。國內(nèi)外很多學(xué)者都進(jìn)行了此類研究。交通系統(tǒng)作為一個時變的、具有隨機性的復(fù)雜系統(tǒng)，傳統(tǒng)的人為設(shè)定多種方案或是建立各種預(yù)測模型均比較困難。城市交通控制研究的起源比較早。1868年，英國倫敦燃汽信號燈的問世，標(biāo)志著城市交通控制的開始。1913年，在美國俄亥俄州的Cleveland市出現(xiàn)了世界上最早的交通信號控制。1926年美國的芝加哥市采用了交通燈控制方案，每個交叉口設(shè)有唯一的交通燈，適用于單一的交通流。從此，交通控制技術(shù)和相關(guān)的控制算法得到了發(fā)展和改善，提高了交通控制的安全性、有效性，并減少了對環(huán)境的影響。雖然模糊控制能有效處理模糊信息，但是產(chǎn)生的規(guī)則比較粗糙，利用規(guī)則表查表進(jìn)行控制，運算速度雖然比較快，但沒有自學(xué)習(xí)功能。而且這些研究有些以相序固定為前提。不能保證相序與實際交通流狀況的一致性，影響了綠燈時間的利用率。有些研究則提出了可變相序的模糊控制方法，提高了綠燈時間的利用率，彌補了相序固定的缺點，但同時也存在一些不足。例如目前應(yīng)用比較好的交通系篇三：《單片機課程設(shè)計》報告機械與車輛學(xué)院《單片機課程設(shè)計》報告（2021-2021學(xué)年第一學(xué)期）課程設(shè)計題目：水塔水位控制系統(tǒng)姓名：學(xué)號：班級：指導(dǎo)老師：職稱：時間：成績：14/18

《單片機課程設(shè)計》考查評分表目錄一、課程設(shè)計性質(zhì)和目的................................................................4二、課程設(shè)計的內(nèi)容及要求............................................................41、硬件設(shè)計......................................................................................42、軟件設(shè)計......................................................................................53、功能要求：..................................................................................5三、課程設(shè)計的進(jìn)度及安排............................................................5四、設(shè)計所需設(shè)備及材料................................................................6五、設(shè)計思路及原理分析................................................................7六、流程圖及程序編寫....................................................................7（1）根據(jù)功能要求畫出控制程序流程圖。..................................8（2）根據(jù)控制程序流程圖編寫15/18

C51程序.....................................8七、調(diào)試運行..................................................................................101、軟件測試：................................................................................102、硬件測試：................................................................................11八、結(jié)果及分析..............................................................................12九、心得體會