修改后的+-交通灯控制系统课程设计报告.doc

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1、邵阳学院课程设计（论文）目 录1绪论11.1设计背景11.2设计要求11.3设计思路12系统硬件设计22.1 设计总框图22.2 各模块功能22.3 设计总电路图83系统软件设计93.1程序流程图93.2源程序104系统仿真与调试134.1 电路仿真134.2 系统调试165总结17参考文献18致 谢191 绪论1.1设计背景近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人

2、道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。1.2设计要求本系统采用8051系列单片机AT89C52为中心器件来设计交通灯控制器，实现了通过8051芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间显示的功能；P0口连接交通灯循环点亮，本系统操作简单、扩展功能强。1.3设计思路东西、南北两干道交于一个十字路口，各个路口有一个交通灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间。设东西道比南北道的车流量大，指示灯燃亮的方案如表1.1。表1.1指示灯燃亮的方案10S5S10S5S东西

3、道绿灯亮黄灯亮红灯亮黄灯亮南北道红灯亮黄灯亮绿灯亮黄灯亮 表1.1说明： （1） 当东西方向为绿灯，此道车辆通行；南北方向为红灯，南北道车辆禁止通 过，行人通行。时间为10秒。 （2） 黄灯闪烁5秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。（3） 当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过；南北道为绿灯，此道车辆通过，行人禁止通行。时间为10秒。（4） 这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆就能安全畅通的通行。2系统硬件设计2.1 设计总框图AT89C52 系 统 处 理设计总框图见图2.1： 时间显示 复位按钮 交通灯图2.1 设计总框图2.2 各模块功能2.2

4、.1 AT89C52单片机的信号引脚说明及其功能（2）AT89C52的信号引脚和内部框图AT89C52的引脚排列请参见图2.2。图2.2 AT89C52引脚。AT89C52的内部结构框图如下： 图2.3内部结构图 信号引脚介绍P0.0 P0.7： P0口8位双向口线。P1.0 P1.7 ：P1口8位双向口线。P2.0 P2.7 ：P2口8位双向口线。P3.0 P3.7 ：P3口8位双向口线。：访问程序存储控制信号。当信号为低电平时，对ROM的读操作限定在外部程序存储器；而当信号为高电平时，则对ROM的读操作是从内部程序存储器开始，并可延至外部程序存储器。RST：复位信号。当输入的复位信号延续2

5、个机器周期以上高电平即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作。XTAL1和XTAL2 ：外接晶体引线端。当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。P3口的第二功能P3口的8条口线都定义有第二功能，详见表2.1。表2.1 P3口的第二功能引脚第二功能信号名称P3.0RXD串行数据接收P3.1TXD串行数据发送P3.2外部中断0申请P3.3外部中断1申请P3.4T0定时器/计数器0的外部输入P3.5T1定时器/计数器1的外部输入P3.6外部RAM写选通P3.7外部RAM读选通（2）分别介绍下P0、P1、P2、P3口 P0口P0口的口线逻辑

6、电路如图2.4所示。图2.4 P0口某位结构 P1口P1口的口线逻辑电路见图2.5。图2.5 P1口某位结构 P2口P2口的口线逻辑电路见图2.6。图2.6 P2口某位结构图 P3口P3口的口线逻辑电路见图2.7。图2.7 P3口某位结构（3）时钟电路与复位电路时钟电路时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各地信号之间的相互关系。单片机本身就如一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。单片机的时钟电路，如图2.8所示。图2.8 时钟振荡电路一般电容C1,C2取30pF左右，晶体的振荡频率范围是1.2MH

7、z12 MHz 。晶体振荡频率高, 则系统的时钟频率也高, 单片机运行速度也就快。MCS-51在通常应用情况下，使用振荡频率为的6MHz或12MHz。 单片机的复位电路单片机复位的条件是：必须使RST/VPD 或RST引脚（9）加上持续二个机器周期（即24个振荡周期）的高电平。单片机常见的复位电路如图2.9（a）（b）所示。（a） 上电复位电路 （b） 按键复位电路图2.9 单片机常见的复位电路图2.9（a）为上电复位电路，它是利用电容充电来实现的。在接电瞬间，RST端的电位与VCC相同，随着充电电流的减少，RST的电位逐渐下降。图2.9（b）为按键复位电路。该电路除具有上电复位功能外，若要复

8、位，只需按图2.9（b）中的RESET键，此时电源VCC经电阻R1、R2分压，在RST端产生一个复位高电平。（3）单片机能够运行的最基本配置是：配有为单片机提供时钟信号的振荡电路，如下图2.10所示。配有上电复位或按键复位电路。 要对脚进行处理，选择外部或内部程序存储器。 要为单片机提供一个稳定的、满足单片机工作电压的工作电源。图2.10单片机运行的基本配置2.2.2 交通灯电路的说明及其功能绿黄红交通灯用来显示车辆通行状况，下面以一个十字路口为例，说明一个交通灯的四种状态见图2.11。每个路口的信号的的转换顺序为：绿黄红 ，绿灯表示允许通行，黄灯表示禁止通行，但已经驶过安全线的车辆可以继续通

9、行，是绿灯过渡到红灯提示灯。红灯表示禁止通行。绿灯的时间为10秒，红时间为10秒，黄灯时间为5秒。红黄绿红黄绿绿黄红图2.11交通灯电路2.2.3两位数码显示管简介（1）在交通信号灯的正上方安装一个可以显示绿灯通行时间，红灯等待时间的显示电路，采用数码管显示电路是一种很好的方法。由于东往西方向和西往东方向显示的时间相同，南往北方向和北往南方向显示的时间也相同，两位数码管可以时间的时间为0-99秒完全满足系统的要求。两位数码显示管引脚图如图2.12。 图2.12 两位数码显示管引脚图（2） 两位数码显示器功能介绍： 图中引脚1、2、分别为数码显示选择位，顺序从左至右，低电平有效。引脚A、B、C、

10、D、E、F、G表示的是七段字符，控制数码管显示，高电平有效。引脚DP表示的是小数点，高电平有效。2.3 设计总电路图总电路图如图2.13图2.13 总电路图3系统软件设计3.1程序流程图3.1.1程序总流程图如图3.1所示。第一状态时间是否为9是显示时间加1显示时间加1时间加1时间加1否是否否是时间是否为9时间是否为9否第二状态第二状态是是时间是否为5 第三状态图3.1 程序总流程图3.1.2 延时函数子程序流程图开始 b+bz b=0a+a150 a=0 uchara,bNYNY 结束 图3.2延时函数子程序流程图3.2源程序#include#define uchar unsigned ch

11、ar /定义为uchar类型#define uint unsigned int /定义为uint类型uchar code table=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80, 0x90;/数码管显示09 bit t=1;uchar time_Count; /进行计时uchar ge,shi; /要显示的个位和十位void delay(uchar z) /一个延时函数uchar a,b;for(a=0;a150;a+)for(b=0;bz;b+);void Init_Timer()/定时器的初始化TMOD=0x01;TH0=(65536-5000

12、)/256;TL0=(65536-5000)%256;ET0=1;TR0=1;EA=1;void Seg_Disp()/将个位十位分别显示在数码管上面P2=0xfe;P0=tablege;delay(1);P2=0xfd;P0=tableshi;delay(1);void main()/程序运行的主函数 SP=0x6f;P0=0xff;P2=0xff;Init_Timer();while(1) Seg_Disp(); if(time_Count=200) time_Count=0; ge+; if(t) if(ge=10) ge=0; shi+; if(shi=1) shi=0; t=0; e

13、lse if(ge=6) ge=0;t=1; void timer0() interrupt 1 using 1 /定时器0的操作计时TH0=(65536-5000)/256;TL0=(65536-5000)%256; time_Count+; 4 系统仿真与调试4.1 电路仿真 PROTEUS嵌入式系统仿真软件在设计时已经注意到和单片机各种编译程序的整合了，如它可以和Keil ,Wave6000等编译模拟软件结合使用。具体步骤如下：（1）首先运行PROTEUS VSM 的ISIS，选择SourceDefine Code Generation Tool 菜单项。在Tool下拉列表框中选择代码生

14、成工具，在这一示例中，电路中的微处理器为8051系列单片机，因此选择ASEM51, 单击Browse按钮，选取Wave6000的安装路径。单击OK按钮，结束代码生成工具的定义。选择SourceAdd/Remove Source File 菜单项，将出现Add/Remove Source Code Files对话框。在Code Generation Tool 选项区，单击下三角按钮，选择ASEM51工具。（2） 单击New按钮。电路图绘制完成后, 再添加AT89C52 的应用程序。将鼠标移至AT89C51 上, 单击鼠标右键使之处于选中状态, 在该器件上单击左键, 打开如图11所示的对话框。在

15、Program File 栏添加用C语言编写的程序文件 ,给AT89C52输入晶振频率，此处默认为12MHZ， 单击OK 按钮完成程序添加工作, 下面就可以进行系统仿真了。单击主界面下方的按钮开始系统仿真。PROTEUS VSM 所进行的是一种交互式仿真, 在仿真进行中可以对各控制按钮、开关等进行操作, 系统对输入的响应会被真实的反映出来。在这个例子里, 开始仿真后，开关，按钮通过鼠标单击来改变状态，所改变状态的状态会在LED和数码管显示出来。由于篇幅所限, 以上仅举一例简单介绍了PROTEUS VSM 的使用, 但其强大的系统仿真功能已经得到体现, 用在单片机系统设计的教学方面, 能起到良好

16、的教学效果。其仿真结果如图下图所示图4.1.1 南北通行，东西禁止图4.1.2 东西、南北都禁止通行图4.1.3 东西通行，南北禁止4.2 系统调试(1) 接系统仿真图接线，为了连线方便，实验时，部分线路采用了代号来代替连线。(2) 进行运行，通过观察数码管的显示是否符合要求，如果不符合，则再调试。直至满足要求。总结经过这一段时间的辛勤工作，终于完成了自己的课程。在本次的课程中我主要完成了以下的工作：（1）完成了系统硬件电路设计。单片机主控制电路设计。（2）掌握了电子系统设计的流程，熟悉了一些硬件电路以及软件编程方法。（3）理解了最单片机的各部分组成及特性。（4）熟练使用了各种计算机辅助设计工

17、具完成设计，充分掌握了这些工具的使用。（5）学会了C语言进行加载的过程.更进一步加深了对PROTEUS软件的学习。通过本次的课程设计，受益匪浅，充分意识到自己所学的东西还是非常有限的，不过通过设计，还是学到了一些书本上没有学到的东西，为自己以后的学习奠定了一定的基础。在撰写本文的过程中，深切地体会到当今科技技术飞速的发展，特别是单片机的发展使得许多技术难题迎刃而解，作者坚信，随着科学技术的不断发展，单片机技术的应用将是前途无量。由于本设计涉及到的知识面比较广，再加上本人在相关领域知识的缺乏，所以本设计的性能指标还是有待改善的，然而，模拟仿真证明了本设计的设计思想和设计方法是现实可行的。由于作者

18、水平有限，文中难免有不妥或错误之处，恳请各位老师、同学批评指正。参考文献1 张迎新，等.单片机初级教程M.北京：北京航空航天大学出版社，2000.2 王幸之，等.AT89系列单片机原理与接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社，2004.3 何立民.单片机高级教程M.北京：北京航空航天大学出版社，2000.4 Atmel Corporation. Microcontroller Data Book.2004.5 李维偍，郭强. 液晶显示应用技术M.北京：电子工业出版社，2000.致 谢本本课题的工作是在许老师的亲切关怀和精心指导下完成的，在此对他的关心、指导和教诲表示衷心的感谢!作者在此期间的工作自始至终都是在许老师全面、具体的指导下进行的，许老师在论文选题方面的远见卓识以及在完成课题和论文期间富有启发性的建议是本文工作得以顺利完成的根本保证。他高尚的品德、严谨的学风、一丝不苟的工作态度、孜孜不倦的工作精神和对科学真理的执著追求使我终生受益，这将为我今后的学习和工作打下坚实的基础。感谢我的学友张静、邓海飞等人对我的关心和帮助。他们的关怀是我克服困难，勇往直前的巨大动力。 最后，感谢评阅老师评阅本论文，并提出宝贵意见!19