單片機(jī)課程設(shè)計十字路口的交通燈控制電路

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1、蘇州科技學(xué)院單片機(jī)課程設(shè)計報告 蘇州科技學(xué)院 單片機(jī)課程設(shè)計 單片控制的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計 姓 名： XX 學(xué) 號： zzzzzzzzz 專業(yè)班級： xxxx 指導(dǎo)老師： 徐樹梅 所在學(xué)院： 機(jī)電工程系 2012年6月1日 摘要 本設(shè)計是單片機(jī)控制的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通運(yùn)輸中出現(xiàn)了一些傳統(tǒng)方法難以解決的問題。道路擁擠現(xiàn)象日趨嚴(yán)

2、重，造成的經(jīng)濟(jì)損失越來越大，并一直保持大比例的增長?，F(xiàn)在交通系統(tǒng)已不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。由于生活水平的提高，人們對交通運(yùn)輸?shù)陌踩约胺?wù)水平提出了更高的要求。在交通中管理引入單片機(jī)交通燈控制代替交管人員在交叉路口服務(wù)，有助于提高交通運(yùn)輸?shù)陌踩?、提高交通管理的服?wù)質(zhì)量。并在一定程度上盡可能的降低由道路擁擠造成的經(jīng)濟(jì)損失，同時也減小了工作人員的勞動強(qiáng)度。 當(dāng)前，國內(nèi)大多數(shù)城市正在采用“自動”紅綠交通燈，它具有固定的“紅燈—綠燈”轉(zhuǎn)換間隔，并自動切換。它們一般由“通行與禁止時間控制顯示、紅黃綠三色信號燈和方向指示燈”三部分組成。

3、 現(xiàn)在我們利用“自動控制”控制交通燈的方法。將事先編制好的程序輸入單片機(jī)，利用單片機(jī)的定時、查詢、中斷功能；能夠根據(jù)十字路口兩個方向上車輛動態(tài)狀況，采用查詢的方式，根據(jù)具體情況，自動給予時間通行，其中利用中斷方式來處理特殊情況。這樣既方便駕駛員、路人，同時還可以緊急處理一些緊急實況。同樣具有紅、黃、綠燈的顯示功能，為駕駛員、路人“照明”。 中國車輛數(shù)量不斷增加，交通控制在未來的交通管理中起著越來越重要的作用。智能交通燈的管理比重修一條馬路無論在經(jīng)濟(jì)、交通運(yùn)行速率上都有很好的效益、更加節(jié)約資源。使交管人員有更多的精力投入到管理整個城市交通控制，帶來更大的經(jīng)濟(jì)和社會效益,為創(chuàng)造美好的城市交通形

4、象發(fā)揮更多的作用。 1 系統(tǒng)總體方案 1.1設(shè)計要求： 1）南北方向（主干道）車道和東西方向（支干道）車道兩條交叉道路上的車輛交替運(yùn)行，主干道每次通行時間都設(shè)為30秒、支干道每次通行間為20秒。 2）在綠燈轉(zhuǎn)為紅燈時，要求黃燈先亮5秒鐘，才能變換運(yùn)行車道； 3）黃燈亮?xí)r，要求每秒閃亮一次。 4）東西方向、南北方向車道除了有紅、黃、綠燈指示外，每一種燈亮的時間都用顯示器進(jìn)行顯示（采用計時的方法）。 5）當(dāng)有突發(fā)事情發(fā)生時(如有救護(hù)車通過時),可通過按鍵將各個路口設(shè)置成紅燈,只讓救護(hù)車通過。 1.2設(shè)計任務(wù)： 1）東西、南北車輛交替運(yùn)行

5、2）綠燈轉(zhuǎn)為紅燈時，黃燈閃亮（間隔1秒）。 3）能顯示剩余時間。 4）能對交通運(yùn)行進(jìn)行控制。 1.3總體設(shè)計 單片機(jī) 中斷按鍵 復(fù)位電路 晶振電路 數(shù)碼顯示 LED顯示 2 硬件設(shè)計 2.1單片機(jī)選型：AT89C52 與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 、8k可反復(fù)擦寫(大于1000次）Flash ROM、 時鐘頻率：0Hz～24Hz 、 三級加密程序存儲器 、 32個雙向I/O口 、2個串行中斷，可編程UART串行通道、3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷 、2個外部中斷源，共8個中斷源、低功耗空閑和掉電模式、軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能、

6、2個讀寫中斷口線、3級加密位、看門狗定時器 、雙數(shù)據(jù)指針。 功能特性描述 AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。AT89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)

7、構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路，8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash ROM。 P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏 輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入端用。 　在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，P0口被分時轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 在Flash 編程時，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P1 端口寫

8、“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。 此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。 P1端口引腳號第二功能： 　P1.0 T2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 P1.1 T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制） P2 口：P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出

9、緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個TTL邏輯門電路。對端口P2 寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。 　　在訪問外部程序存儲器或16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR 指令）時，P2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX @RI 指令）時，P2 口輸出P2 鎖存器的內(nèi)容。 Flash 編程或校驗時，P2亦接收高位地址和一些控制信號。 　　P3 口：P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。P3 口輸出緩

10、沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個TTL 邏輯門電路。對P3 口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。 P3 口還接收一些用于Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 　　P3 口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能。 P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。 P3端口引腳第二功能： P3.0 RXD(串行輸入口) P3.1 TXD(串行輸出口) P3.2 INTO(外中斷0) P3.3 IN

11、T1(外中斷1) P3.4 TO(定時/計數(shù)器0) P3.5 T1(定時/計數(shù)器1) P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通) RST——復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG——當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）

12、。 如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。 PSEN——程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。 EA/VPP——外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果

13、加密位LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。 如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。 FLASH存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。 引腳結(jié)構(gòu)圖如下所示： 引腳結(jié)構(gòu)圖 2.2復(fù)位電路：上電+按鈕 復(fù)位電路原理圖 當(dāng)8051的ALE及/PSEN兩引腳輸出高電平，RST引腳高電平到時，單片機(jī)復(fù)位。RST/VPD端的高電平，若直接由啟動瞬間產(chǎn)生，則為啟動復(fù)位，若通過按動按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位稱手動復(fù)位。圖中，上電時，接通電源，電容器C相當(dāng)于瞬間短路，+5V加到了RST/VPD端

14、，該高電平使8051全機(jī)復(fù)位。若運(yùn)行過程中，需要程序從頭執(zhí)行，只需按動按鈕開關(guān)，則直接把+5V加到了RST/VPD端，從而復(fù)位。顯然，該電路即可以上電復(fù)位，也可以手動復(fù)位，是常用復(fù)位電路之一。 2.3晶振電路 晶振電路原理圖 晶振電路采用外部晶振電路，使用兩個1uF電容并聯(lián)接地，并在中間再并聯(lián)晶振，保持外部晶振電路的振蕩頻率與8051的內(nèi)部頻率一致,保持了電路中所提供的始終頻率穩(wěn)定。 2.4數(shù)碼管顯示：7SEG-MPX2-CC 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 此處采用的數(shù)碼管時共陰極數(shù)碼管，G、F、E、D、C、B、A七個端口是輸入端口，對其各位進(jìn)行賦值，置位則亮，復(fù)位則滅，用此來顯示出

15、相應(yīng)的數(shù)字；1、2兩端口用來控制高位和低位的選通顯示，只要對端口置位，便可以選擇該端口，并對其所代表的位進(jìn)行賦值，顯示。 2.5發(fā)光二極管顯示 每個路口都采用了三個LED燈來顯示，分別代表了紅黃綠三種燈，來模擬路口交通燈的變換。 2.6鍵盤：獨(dú)立鍵盤+中斷 采用開關(guān)來控制進(jìn)入中斷，可以在路口出現(xiàn)緊急情況時，拉動開關(guān)，來使得紅綠燈發(fā)生相應(yīng)的改變，已處理緊急情況下的車輛通行。 3 軟件設(shè)計 3.1總體流程圖 調(diào)支路通行子程 開 始 中斷初始化 調(diào)主干道黃燈閃爍子程 調(diào)主干道通行子程序 調(diào)支

16、路黃燈閃爍子程 判斷是否有開關(guān)中斷? 中斷處理 中斷返回（到子程序處） NO YES 3.2 緊急中斷子程序流程圖 斷點(diǎn)入棧保護(hù) 狀態(tài)參數(shù)設(shè)置 送狀態(tài)字至端口 狀態(tài)響應(yīng) 斷點(diǎn)返回 開 始 開 始 3.3循環(huán)流程控制思路： 中斷 東西綠燈 南北紅燈 東西黃燈閃 南北紅燈亮 東西紅燈 南北綠燈 東西紅燈亮 南北黃燈閃 4 Proteus軟件仿真

17、 4.1 正常運(yùn)行狀態(tài) 4.2 中斷運(yùn)行狀態(tài) 4.3 黃燈閃爍狀態(tài) 5 源程序代碼 #include #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char uchar temp,aa,nn; sbit rn=P2^0; sbit yn=P2^1; sbit gn=P2^2; sbit rw=P2^3; sbit yw=P2^4;

18、 sbit gw=P2^5; sbit shi=P3^6; sbit ge=P3^7; /*對要使用的單片機(jī)各個口進(jìn)行定義*/ bit flag=0; uchar code table[]={ 0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c, 0x39,0x5e,0x79,0x71}; /*將數(shù)字0123456789的16進(jìn)制數(shù)定義成數(shù)組用以顯示*/ void delay(uint z); void

19、 disp(uint n); void yn_flash(void); void yw_flash(void); void xint0(); void timer0(); void LED_ON(); void xint1(); void LED_OFF(); void rnzhu(); void rwzhi(); /*將所使用的子函數(shù)定義*/ void main() { uint num; num=0; aa=0; TMOD=0x01; TH0=(65536-50000)/2

20、56; TL0=(65536-50000)%256; EA=1; ET0=1; TR0=1; EX0=1; IT0=0; EX1=1; IT1=1; /*中斷初始化*/ while(1) { rnzhu(); yn_flash(); rwzhi(); yw_flash(); /*主函數(shù)中顯示部分*/ } } void delay(uint z) /*延時子函數(shù)*

21、/ { uint x,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); } void timer0() interrupt 1 /*定時器初始化*/ { TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; aa++; if(aa==18) { aa=0; flag=1; } } void disp(uint n) /*顯示子函數(shù)*/ { while(!

22、flag) { ge=0; P0=table[n%10]; delay(50); shi=1;ge=1; shi=0; P0=table[n/10]; delay(50); shi=1;ge=1; } if(flag==1) flag=0; } void rnzhu() /*主干道的紅綠燈和數(shù)碼管顯示子函數(shù)*/ { uint num; num=30; disp(num); while(num<=30&

23、&num>0) { num--; P2=0xde; disp(num); } } void rwzhi() /*支路的紅綠燈和數(shù)碼管顯示子函數(shù)*/ { uint num; num=20; while(num<=20&&num>0) { P2=0xf3; disp(num); num--; } } void yn_flash(void) /*主干道的黃燈和數(shù)碼管顯示子函數(shù)*/ {

24、 uint a; for(a=5;a>0;a--) { P2=0xdd; yn=1; delay(100); yn=0; disp(a); } } void yw_flash(void) /*支路的黃燈和數(shù)碼管顯示子函數(shù)*/ { uint a; for(a=5;a>0;a--) { P2=0xeb; yw=1; delay(100); yw=0; disp(a); } } void xint0() interrupt

25、2 /*中斷定義*/ { TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; LED_ON(); } void LED_ON() /*開關(guān)控制燈的子函數(shù)*/ { uint b; rn=0; rw=0; gn=1; gw=1; yn=1; yw=1; for(b=5;b>0;b--) { ge=0;shi=1; P0=table[

26、b]; delay(1000); ge=1; shi=1; } return; } 6 原理圖 6.1 系統(tǒng)原理圖 6.2 PCB版圖 課程設(shè)計體會 課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握單片機(jī)的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。 這次的單片機(jī)課程設(shè)計大概用了一周的時間，在這一周的時間當(dāng)中，雖然開始遇到了很

27、多的困難，但是由于合理地進(jìn)行設(shè)計安排，分工合作，并各自查閱了相關(guān)的資料，最后在大家共同努力下我們順利地完成了本次單片機(jī)課程設(shè)計，同時也學(xué)到了很多東西。 回顧起此次單片機(jī)課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在整整一星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。例如我們在設(shè)計數(shù)碼管顯示的時候，剛開始的時候，由于對數(shù)碼管引腳的不熟悉，我們都無法讓數(shù)字顯示，后來發(fā)現(xiàn)時十位和個位的置位、復(fù)位發(fā)生了問題，我們對此進(jìn)行了修改，可以正確的顯示出十位及個位的數(shù)值，但是數(shù)字的顯示不穩(wěn)定，不停

28、的跳動，我們?yōu)榇瞬殚喠撕芏嗟馁Y料，但還是未能解決，最后我們不停地對程序進(jìn)行修改，終于發(fā)現(xiàn)了問題所在，在顯示子程序上存在缺陷未能快速的切換對十位、個位的置位和復(fù)位，經(jīng)過這樣的修改，終于可以完美的顯示時間了。我們也更好地掌握了對數(shù)碼管的使用，這都是課堂上學(xué)不到的知識。 這次的單片機(jī)課程設(shè)計是通過實踐操作和理論相結(jié)合，提高動手實踐能力，提高科學(xué)的思維能力。與此同時，我們也對分工合作有了進(jìn)一步的認(rèn)識，只有通過合理的分工合作，我們們才能夠在短短一周的時間內(nèi)完成設(shè)計任務(wù)，相信這對以后在社會上工作和學(xué)習(xí)會有很多幫助，讓我們能更好的進(jìn)入工作狀態(tài)。最重要的是，這次課程設(shè)計也增加了我們對問題的研究

29、和探討，們以后的學(xué)習(xí)中會有更多的幫助。 單片機(jī)為我們的主要專業(yè)課之一，對我們還是很有幫助的，課程設(shè)計也是為我們以后的工作提前進(jìn)行了一次練手，也是我們學(xué)習(xí)生活之中少有的一次自己探索、研究，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的機(jī)會。當(dāng)然要做好一個課程設(shè)計也不是很簡單的，我認(rèn)為有以下幾步： （1） 在設(shè)計程序之前，對所用單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個系統(tǒng)的了解，知道該單片機(jī)內(nèi)有哪些資源； （2） 要有一個清晰的思路和一個完整的的軟件流程圖，善于將大的程序段縮小為每個子函數(shù)來實現(xiàn)； （3） 在設(shè)計程序時，不能妄想一次就將整個程序設(shè)計好，反復(fù)修改、不斷改進(jìn)是程序設(shè)計的必經(jīng)之路； （4） 要養(yǎng)成注釋程序的好習(xí)慣，寫程序

30、是應(yīng)該思路清晰，結(jié)構(gòu)明了，應(yīng)該讓人一看就能明 白你的思路，方便資料的保存和交流； （5） 我們們應(yīng)該將每次遇到的問題記錄下來，并分析清楚，以免下次再碰到同樣的問題的 ； 在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。我們們通過查閱大量有關(guān)資料，并在小組中互相討論，交流經(jīng)驗和自學(xué)，若遇到實在搞不明白的問題就會及時請教老師，或者與其他小組成員討論，共同解決，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。通過這次課程設(shè)計我們也發(fā)現(xiàn)了自身存在的不足之處，雖然感覺理論上已經(jīng)掌握，但在運(yùn)用到實踐的過程中仍有意想不到的困惑，經(jīng)過一番努力才得以解決。 通過這次課程設(shè)計使我更加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，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正將一個東西學(xué)好學(xué)透，從而提高自己的實際動手能力和獨(dú)立思考的能力。我想這對于我今后的學(xué)習(xí)生活和工作都會是有很大幫助的！ 17