2022年基于C51交通灯与直流稳压可调课程设计报告_.docx

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1、精品学习资源南华高校电气工程学院电子技术课程设计设计题目： 交通灯及直流可调稳压电源专业： 自 动 化同学姓名 :安 鸟 鸣学 号:起迄日期 : 2021 年 11 月 8 日 2021 年 12 月 30 日指导老师 :欢迎下载精品学习资源目录1 引言12 课程要求以及内容12.1 交通灯12.2 直流可调稳压电源13 设计思路及方法23.4 交通灯及直流稳压电源地总体框图24 硬件电路设计及仿真34.1 单片机系统34.2 交通灯框图34.3 信号灯亮灭地定时34.4 直流可调稳压电源部分55 系统电路图和 PCB 图75.1 直流可调电源仿真图85.2 直流可调电源仿真图示波器显示结果9

2、5.3 PCB 原理图105.4 交通灯仿真图116 主要原件地参数156.1 tip122 ， tip127 地参数156.2 irf3205 参数167 系统制作与测试177.1 实物图187.2 实物仿真187.3 详细分析实物198 元器件清单209 总结2110 主要参考文献22欢迎下载精品学习资源1 引言本系统采纳 51 系列单片机 ATMEL89C51为核心掌握器件来设计交通信号灯掌握器，实现亮绿灯通行，亮黄灯闪耀，亮红灯禁止通行地功能，并显示通行，按键信号灯加时.本系统使用性强，操作简洁，简洁实现，扩展功能强，可自行修改程序扩展自己想要实现地功能.关键词：单片机、交通灯、车流量

3、、自动掌握、时间显示2 课程要求以及内容：2.1 交通灯：1） 主干道方向通行，支干道方向禁止通行，历时60s.2） 主干道方向禁止通行，支干道方向仍旧禁止通行，历时5s.3） 主干道方向禁止通行，支干道方向通行，历时60s.4） 主干道方向仍旧禁止通行，支干道方向停车，历时5s.2.2 直流可调稳压电源：1） 输入沟通电压为工频电压；2） 输出直流电压分3-6V 、6-9V 、 9-12V 三档；3） 输出电流 1A；4具有过电流及短路爱护功能.13 设计思路及方法方法 1：交通灯用MSP430G2553 掌握 ,由于 MSP430G2553 芯片自带 ADC, 所以不需外接ADC0804

4、测直流可调电压 .但 MSP430G2553 地 I/O 口只有 16 位，需外接芯片增加I/O.方法 2：采纳 NE555, 锁存器，数码管，ADC0804 ， DM74LS48 ， SN74LS175 等主要芯片 .方法 3：交通灯主要用 89C51 掌握，用 ADC0804 测直流可调电压，1602 液晶显示 .综合以上三种方法，挑选方法3.欢迎下载精品学习资源图 3.4 实现交通灯及直流稳压电源地总体框图通过按键掌握交通灯红灯，绿灯地显示时间，并且可暂停，1602 显示.直流可调稳压电源调至5v 为单片机供电， CPU 处理 AD 转换数据，掌握交通灯.复位电路能复位系统 .直流可调稳

5、压电源可通过拔码开关调档.电压通过AD 转换 1602 显示范畴为 2.7-14.7v, 具有过流爱护，大于1A 时短路爱护 .2方法 3 详细内容如下： 交通灯部分：课程要求以及内容为：1） 主干道方向通行，支干道方向禁止通行，历时60s.2） 主干道方向禁止通行，支干道方向仍旧禁止通行，历时5s.3） 主干道方向禁止通行，支干道方向通行，历时60s.4） 主干道方向仍旧禁止通行，支干道方向停车，历时5s.欢迎下载精品学习资源4 单片机系统单片机最小系统 ,或者称为最小应用系统,是指用最少地元件组成地单片机可以工作地系 统.对 51 系列单片机来说 ,最小系统一般应当包括:单片机、晶振电路、

6、复位电路.下面给出一个 51 单片机地最小系统电路图.3欢迎下载精品学习资源图 4.1 单片机最小系统4欢迎下载精品学习资源开头初始化xi 红灯， nan 绿灯Time 可调xi 黄灯， nan 黄闪三下xi 绿灯， nan 红time 可调xi 黄灯， nan 黄闪三下图 4.2 交通灯框图4.3 信号灯亮灭地定时在单片机应用系统中，实现定时地方法一般有以下四种：方法 1：软件定时：让运算机执行一段程序来进行大事延时.这个程序段本身份没有支配其他地执行目地，只是利用该程序段地执行花费地一个固定时间.通过适当地挑选指令和支配循环次数，可调剂这段程序执行所需花费地时间地长短.其特点是定时时间精确

7、，不需外加硬件电路，但占用时间.因此软件定时地时间不宜过长.方法 2：硬件定时：利用硬件电路实现定时.其特点是不占用时间，通过转变电路元器件参数调来节定时，但使用不够敏捷便利.对于时间较长地定时，常用硬件电路来实现.5方法 3：可编程定时器：通过专用地定时计数器芯片来实现.其特点是通过对系统时钟脉 冲进行计数实现定时，定时地时间可通过程序地设定地方法转变，使用敏捷便利.也可实现欢迎下载精品学习资源对外部脉冲地计数功能.方法 4：单片机交通掌握器地设计，当定时计数器设置为计数工作方式时，技术器对来自输入引脚 T0 和 T1 地外部信号计数，外部信号地下降沿将触发计数.最高检测频率为振荡频率地二十

8、四分之一 .计数器对外部输入信号地占空比没有特殊地限制，但必需保证输入信号地高电平与低电平地连续时间在一个机器周期以上.当设置了定时器地工作方式并启动定时器工作后，定时器就安倍设定地工作方式独立工作，不在占用 CPU 地操作时间，只有在计数器计满溢出时才能中断CPU 当前地操作 .综合以上 4 种，得出方法 4 好.4.4 直流可调稳压电源部分：（ 1）电网供电电压沟通220V 有效值 50Hz ，要获得低压直流输出，第一必需采纳电源变压器将电网电压降低获得所需要沟通电压.（2） 降压后地沟通电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）.（3） 脉动大地直流电压须经过滤波电路变

9、成平滑，脉动小地直流电，即将沟通成份滤掉， 保留其直流成份 .（4） 滤波后地直流电压，便可得到基本不受外界影响地稳固直流电压输出，供应电压表.其中，(1) 电源变压器：是降压变压器，它地作用是将220V 地沟通电压变换成整流滤波电路所需要地沟通电压 Ui. 变压器地变比由变压器地副边按确定，变压器副边与原边地功率比为P2/P1=n，式中 n是变压器地效率 .(2) 整流电路：利用单向导电元件，将50HZ 地正弦沟通电变换成脉动地直流电.(3) 滤波电路：可以将整流电路输出电压中地沟通成分大部分滤除.滤波电路滤除较大地波纹成分，输出波纹较小地直流电压U1.常用地整流滤波电路有全波整流滤波、桥式

10、整流滤波等 .欢迎下载精品学习资源图图然然然 34图图5 系统电路图和 PCB 图图 5.1 直流可调电源仿真图直流可调电路分析电位器 R4,R5,R6 分别 200k ， 100k ， 50k，为 1 档， 2 档， 3 档 3-6v， 6-9v ， 9-12v ，设 Ui欢迎下载精品学习资源为 tip122 G 端地电压 ， UiR10，其中 R10=R8=10K,R1=330 ,转变 R4欢迎下载精品学习资源R1R4R10R8地阻值，当 R4=0 时， Ui=0.5U0 ，U0=2 *12=17v. 此时 tip122 Ug=8.5v ， Uc= R7*Ic ，Ic 为 tip122 集

11、电极地电流 .当 R4=200k 时， U0=1/22*17v.欢迎下载精品学习资源a1I AICBO1 .1.3I AIC 2I C1a2 IKICBO 2; .2IAIGIC 2 .4a 2IGI CBO11a1ICBO 2a 2.5I DQKN VGSQIC1IK欢迎下载精品学习资源IAVT 2.6欢迎下载精品学习资源其中 IC1 为 tip122 集电极电流， IC2 为 tip127 发射极地电流，跟据 tip122 ， tip127 地电流，来转变 irf320G 极地电压，来掌握输出电压.同理当拔码开关挑选R5,R6 时，原理是一样地，只是输出地电压不一样.欢迎下载精品学习资源图

12、 5.3 pcb 原理图欢迎下载精品学习资源图 5.3.1pcb图 5.3.2pcb 3D 图欢迎下载精品学习资源图 5.4 交通灯仿真图交通灯详细分析：在满意交通灯（ 1），（ 2），（ 3），（ 4）基础上，通过按键掌握交通灯红灯，绿灯地显示时间，并且可暂停，1602 显示 .该目地是为了在实际交通路线上车流量地大小，来掌握南，北方向红绿灯地时间.直流稳压可调电源：通过功放管 tip122 ， tip127 ，大电流 irf320 ，为电流放大，该直流稳压可调电源通过三级放大，输入级，中间极，输出极 .三级放大电路地优点，可以有效削减直流稳压可调电源本身地功率消耗，有利于电源地功率提高 .

13、6 主要原件地参数6.1 tip122 ， tip127 地参数：欢迎下载精品学习资源6.2 irf3205 参数：IR 地 HEXFET 功率场效应管 irf3205 采纳先进地工艺技术制造，具有极低地导通阻抗.irf3205 这种特性，加上快速地转换速率，和以牢固耐用著称地HEXFET 设计，使得irf3205 成为极其高效牢靠、应用范畴超广地器件. 基本参数 :电压 Vgs Rds on 测量 :10V电压 , Vds 典型值 :55V 电流 , Id 连续:110A Qg Typ： 97.3 nC FET 极性 : N 型沟道欢迎下载精品学习资源图 7.1 实物图欢迎下载精品学习资源图

14、 7.2 实物工作图欢迎下载精品学习资源图 7.2.1 实物低底层连线图7.3 详细分析实物：7.3.1 直流可调稳压电源：欢迎下载精品学习资源通过 12v 地变压器变压，然后经过整流稳压，稳压理论值大约为1.414*12=16.9v ，由于变压器实际地转换有12.4v 左右，所以稳压实际值为17.6v.然后经 tip122 与 tip127 对管进行两级掌握，掌握irf320 地 G 端口， irf320 为 cmos 功放管，是电压掌握电流型，这样可以 有效减小电源自身功率地消耗.在做电源时，电源结构地总电容不能太大，不然会导致无功功率地增大，有功功率地下降，进而导致电源地效率下降.通过拔

15、码开关转换档位（1， 2， 3 档），在实际测量地范畴2.3 14.7v 左右 .但在 2.3 2.7v 之间有一个电阻很热，该电阻为330 欧，缘由是有很高地电压加在其上面，用万能表测量为 12.8v 左右，输出电压地削减导致该电阻功率上升，电阻发热.调剂负载电阻地大小，电压表测量负载两端电压没有变化，说明在电流较小地情形下，电压很稳固.然后可以通过 adc804 转换， CPU 处理，经 1602 液晶显示 .详细见图 7.27.3.2 交通灯：将拔码开关转换档位挑选2 挡，调剂电位器地大小，使输出为5v，给单片机供电 .图 7.2显示电压为 5.031v ，且无波动，说明AD 转换很精确

16、 .交通灯地时间显示为nan，xi. 按键S1,S2,S3D 地功能分别为； S1 掌握 nan地时间，每按一下S1 键， nan 方向地红灯显示时间加 1s， xi 方向地绿灯显示时间加1s.每按一下 S2 键， nan 方向地绿灯显示时间加1s，xi 方向地红灯显示时间加1s.并且 1602 液晶显示，详细见图7.2.实际作用是南西方向车流量，依据南西方向地车流量来掌握红绿地时间. 按一下 S3 键，不管交通灯是什么状态都将暂停.再按一下从原先地状态计数.S3 键地实际作用是当发生事故时可急暂停.8 元器件清单元件名称元件序号型号主要参数数量单片机U1AT89C5112M HZ1排阻P5A

17、103J10k 1电阻R15-20金属膜电阻1k 6开关S1-4/4欢迎下载精品学习资源晶振Y1XTAL12M HZ1电容C2,C6RAD-0.322pF2LEDD2-D15Diode电流10mA131N4149ADC芯片ADC1ADC0804精度 1/255 v1电容C5RAD-0.3150pF1电容C2,C4RAD-0.30.1uF11602P4/1接口P1-3三角封装/3电阻R7-14金属膜电10k 8阻电桥D1D-38整流1极性电容C1,C32200uF,10整流100uF电位器R4-6RPot20 ,100k50k ,1拔码开关S5DIP-6三档位1三极管Q1TIP122TO-220

18、1三极管Q2TIP127TO-2201CMOS 管Q3IRF320TO-2201电阻R21-24金属膜电330 3阻欢迎下载精品学习资源电阻R1金属膜电阻220 1散热片/3保险丝F1/2A19 总结：在做课程设计地过程中，我发觉自己地实际操作才能不是很好，其中单面pcb 地排版和连线花了最多地时间，直流可调稳压电源地原理图是跟据电子技术模拟书本第10 章和第5， 6 章地图修改和凑出来地.源程序部分，由于我买了51 单片机，自己写一些，凑一点.交通灯部分由于是用51 单片机掌握，所以简洁.通过这次课程设计我发觉课本上是理论，到实物仍有很大地距离 .期望自己再接再厉.10 主要参考文献1 康华

19、光 .模电.高等训练出版社2005 年版2 康华光 .数电.高等训练出版社2005 年版3 黄松岭 .仪器设计基础教程.清华高校出版社 .2021 年版4 阳小华 .高校 C/C+ 语言程序设计 .电子工业出版社 .2021 年版5郭天祥 .51 单片机 C 语言教程 .电子工业出版社 .2007 年版11 附录（部分源程序）#include #include#define LCD1602_DA TAPINS P0#define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit K1=P31 ；sbit K4=P32 ；sbit K2=P30

20、 ；sbit INTR= P36 ；/输出sbit WR1 = P35 ；/时钟sbit RD1 = P34 ；/输入欢迎下载精品学习资源sbit CS= P33 ；sbit LCD1602_E=P27 ；sbit LCD1602_RW=P25 ；sbit LCD1602_RS=P26 ；sbit RED_A=P22 ；/ 东西向指示灯sbit YELLOW_A=P20；sbit GREEN_A=P21 ；sbit RED_B=P23 ；/南北向指示灯sbit YELLOW_B=P24；sbit GREEN_B=P37 ；long int date1 ；uint a=4,b=4, temp ；

21、uint Time_Count=0,Flash_Count=0,Operation1_Type=1,Operation_Type1=1；unsigned char table1= nan: ；unsigned char table2= xi: ；uchar num,num0=4,num1=4,miao =0,fen=0,shi=11 ；/,ri=30,yue=12 ；uint number1=55,number2=55,number3=200,number4=200 ；/,nian=2021 ；void delaymsuint xuint i,j ；fori=x ； i0 ；i- forj=1

22、10 ；j0 ；j- ；void AD_initvoidCS = 1；WR1 = 1 ；RD1 = 1 ；P1=0XFF ；delayms10 ；void AD_startP1=0XFF ；CS = 0；WR1 = 1 ；WR1 = 0 ；delayms10 ；WR1 = 1 ；delayms10 ；void LcdWriteComuchar com/写入命令欢迎下载精品学习资源LCD1602_E = 0 ；/使能 LCD1602_RS = 0 ；/挑选发送命令LCD1602_RW = 0 ；/挑选写入LCD1602_DATAPINS = com；/放入命令Lcd1602_Delay1ms1

23、；/等待数据稳固LCD1602_E = 1 ；/ 写入时序Lcd1602_Delay1ms5 ； /保持时间LCD1602_E = 0 ；void LcdWriteDatauchar dat/写入数据LCD1602_E = 0 ； /使能清零LCD1602_RW = 1 ； /挑选写入LCD1602_RS = 0 ；LCD1602_DATAPINS = dat ； / 写入数据Lcd1602_Delay1ms1 ；LCD1602_E = 1 ； /写入时序Lcd1602_Delay1ms5 ； / 保持时间LCD1602_E = 0 ；void keyscanLcd1602_Delay1ms1

24、0 ；/延时消抖欢迎下载精品学习资源ifK1=0Lcd1602_Delay1ms10 ；ifK1=0/ TR0=TR0 ；number3+=60 ；num0=num0+1 ；a=num0；while.K1 ；欢迎下载精品学习资源ifK2=0Lcd1602_Delay1ms10 ；ifK2=0/ TR0=TR0 ；number4+=60 ；num1=num1+1 ；b=num1 ；while.K2 ；ifK4=0Lcd1602_Delay1ms10 ；ifK4=0TR0=TR0 ；/ number4+=100 ；while.K4 ；void mainuchar i,j ；TH0=65536-10

25、000/256 ；TL0=65536-10000%256 ；TH1=65536-10000/256 ；TL1=65536-10000%256 ；AD_init ；LcdInit ；LcdInit ；/ IntConfiguration ；TMOD=0x11 ；IE=0x8a ；TR0=1 ；TR1=1 ；LcdWriteCom0x86 ；LcdWriteDatav ；LcdWriteCom0x8a ；fori=0 ；i6 ； i+欢迎下载精品学习资源LcdWriteDatatable2i；Lcd1602_Delay1ms5 ；LcdWriteCom0x80+0x49 ；forj=0 ； j6

26、；j+LcdWriteDatatable1j；Lcd1602_Delay1ms5 ；while1keyscan；AD_start ；ifINTR.=0；INTR=0 ；date1= AD_Read ；date1=date1*39 ；/ 定时器 0 中断函数void T0_INT interrupt 1TH0=65536-10000/256 ；TL0=65536-10000%256 ；switchOperation1_Typecase 1:/东西向绿灯与南北向红灯亮5s RED_A=0 ；YELLOW_A=0；GREEN_A=1 ；RED_B=1 ；YELLOW_B=0 ；GREEN_B=0 ；

27、number1=number1-1 ；ifnumber1=0a-；number1=55 ；if+Time_Count.=number3 return；/5s（100*50ms ）切换Time_Count=0 ；Operation1_Type=2 ；欢迎下载精品学习资源a=num0；/ number1+ ；break；case 2:/ 东西向黄灯开头闪耀，绿灯关闭if+Time_Count.=10 return；Time_Count=0 ；YELLOW_A=YELLOW_A；GREEN_A=0 ；if+Flash_Count.=10 return；/ 闪耀Flash_Count=0 ；Opera

28、tion1_Type=3 ；break；case 3:/东西向红灯与南北向绿灯亮5s RED_A=1 ；YELLOW_A=0；GREEN_A=0 ；RED_B=0 ；YELLOW_B=0 ；GREEN_B=1 ；ifnumber2=0b-；number2=55 ；if+Time_Count.=number4 return；/5s（ 100*50ms ）切换Time_Count=0 ；Operation1_Type=4 ；b=num1；/ number2+ ；break；case 4:/南北向黄灯开头闪耀，绿灯关闭if+Time_Count.=10 return；Time_Count=0 ；YELLOW_B=YELLOW_B；GREEN_A=0 ；if+Flash_Count.=10 return；/ 闪耀Flash_Count=0 ；break；void TIME_INT interrupt 3TH0=65536-10000/256 ；TL0=65536-10000%256 ；switchOperation_Type1欢迎下载