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單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計題 目模擬交通燈院 系機(jī)電工程系專業(yè)班級電氣1011姓 名劉德華學(xué) 號99指導(dǎo)教師祖一康2012年 6 月19目錄摘要3第一章單片機(jī)概述.41.1簡介.41.2主要工作特性.41.3功能特性描述.51.4單片機(jī)最小系統(tǒng).5第二章模擬交通燈控制.62.1設(shè)計要求.62.2電路及元器件.62.3程序設(shè)計及下載調(diào)試.8小結(jié).10參考文獻(xiàn).10附錄1 程序.10附錄2設(shè)計實物圖.12摘 要近年來隨著微控技術(shù)的日益完善和飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，它的應(yīng)用必將導(dǎo)致系統(tǒng)控制技術(shù)從根本上發(fā)生變革，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)日益更新 。它在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能化儀表、機(jī)電一體化、家用電器領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，極大地提高了這些領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動化控制。在實際檢測和自動控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個核心部件來使用，僅單片機(jī)方面的知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善 。在社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人們生活水平的日益提高的今天，繁忙的道路交通變得越來越受到廣泛的重視，因此設(shè)計適當(dāng)?shù)慕煌綦娐穼ξ覀兊纳钕⑾⑾嚓P(guān)。十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊?？康木褪墙煌ㄐ盘枱舻淖詣又笓]系統(tǒng)來實現(xiàn)這井然秩序。交通信號燈是城市交通有序、安全、快速運行的重要保障，而保障交通信號燈正常工作就成了保障交通有序、安全、快速運行的關(guān)鍵。當(dāng)今，紅綠燈安裝在各個道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。道路交通信號燈是交通安全產(chǎn)品中的一個類別，是為了加強(qiáng)道路交通管理，減少交通事故的發(fā)生，提高道路使用效率，改善交通狀況的一種重要工具。單片機(jī)是微型計算機(jī)的一個重要分支，是20世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來的一種面向控制的大規(guī)模集成電路塊，具有功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、價格低廉等特點，在各個控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本設(shè)計主要從單片機(jī)的應(yīng)用上來實現(xiàn)十字路口交通燈的智能化管理，用來控制過往車輛的正常、安全、有序運作。根據(jù)8051單片機(jī)及交通燈在實際控制中的特點，本文提出了一種用單片機(jī)模擬控制交通燈并且有時間顯示的方法；同時給出了系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計方法，對在單片機(jī)應(yīng)用中可能遇到的技術(shù)問題都有涉及。8051單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)由8051單片機(jī)、鍵盤、外圍電路、交通燈顯示等模塊組成 。系統(tǒng)除基本交通燈功能外，還有緊急車輛強(qiáng)行通過等交通異常狀況處理等相關(guān)功能。當(dāng)有緊急車輛通過時，將控制鍵按下，使主次干道均為紅燈，確保緊急車輛順利通行，實現(xiàn)設(shè)計的人性化、實際化。1.單片機(jī)概述（芯片簡介）單片機(jī)微型計算機(jī)是微型計算機(jī)的一個重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計算機(jī)簡稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲器和I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)經(jīng)過1、2、3、3代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引角的多功能化，以及低電壓底功耗。1.1 AT89C52簡介AT89C52只是51系列單片機(jī)的一個型號，AT89C52是美國Atmel公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8KB的可反復(fù)檫寫的程序存儲器和12B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)配置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。AT89C52單片機(jī)屬于AT89C51單片機(jī)的增強(qiáng)型，與Intel公司的80C52在引腳排列、硬件組成、工作特點和指令系統(tǒng)等方面兼容。1.2 AT89C52主要工作特性片內(nèi)程序存儲器內(nèi)含8KB的Flash程序存儲器，可擦寫壽命為1000次；片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)含256字節(jié)的RAM；具有32根可編程I/O口線；具有3個可編程定時器；中斷系統(tǒng)是具有8個中斷源、6個中斷矢量、2個級優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)；串行口是具有一個全雙工的可編程串行通信口；具有一個數(shù)據(jù)指針DPTR；低功耗工作模式有空閑模式和掉電模式；具有可編程的3級程序鎖定位；AT89C52工作電源電壓為5（1+0.2）V，且典型值為5V；AT89C52最高工作頻率為24MHz。1.3 AT89C52功能特性描述 At89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng) 可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52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)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路。1.4單片機(jī)最小系統(tǒng)XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89S51X1CRYSTAL12MHzC133pC233pR1100RC310uR21k 圖1.4.0單片機(jī)最小系統(tǒng)2.模擬交通燈控制2.1設(shè)計要求1.設(shè)計并實現(xiàn)單片機(jī)交通燈控制系統(tǒng)，實現(xiàn)以下三種情況的交通燈控制（1）正常情況下雙方輪流點亮交通燈，交通燈的狀態(tài)如表2.1所示。（2）特殊情況下A道放行。（3）有緊急車輛通過時，A、B道均為紅燈。緊急情況優(yōu)先級高于特殊情況。東西方向（簡稱A方向）南北方向（簡稱B方向）狀態(tài)說明紅燈黃燈綠燈紅燈黃燈綠燈滅滅亮亮滅滅A方向通行，B方向禁行滅滅閃爍亮滅滅A方向警告，B方向禁行滅亮滅亮滅滅A方向警告，B方向禁行亮滅滅滅滅亮A方向禁行，B方向通行亮滅滅滅滅閃爍A方向禁行，B方向警告亮滅滅滅亮滅A方向禁行，B方向警告表2.12.2電路及元器件本設(shè)計涉及定時控制東、南、西、北四個方向上的12盞交通信號燈，且出現(xiàn)特殊和緊急情況時，能及時調(diào)整交通燈指示狀態(tài)。在不考慮左轉(zhuǎn)彎行駛車輛的情況下，東、西兩個方向的信號燈顯示狀態(tài)是一樣的，所以，對應(yīng)兩個方向上的6個發(fā)光二級管只用P1口的3根I/O端口線控制即可。同樣道理，南、北方向上的6個發(fā)光二級管可用P1口的另外3根I/O端口線控制。當(dāng)I/O端口線輸出高電平時，對應(yīng)的交通燈滅；反之，當(dāng)I/O端口線輸出低電平時，對應(yīng)的交通燈亮。據(jù)以上分析，我們采用如圖所示的電路連接方法:交通燈控制系統(tǒng)電路根據(jù)電路圖，交通燈控制電路元件清單如表2.2所示。元器件名稱參數(shù)數(shù)量元器件名稱參數(shù)數(shù)量IC插座DIP401電阻10k3單片機(jī)89C521電解電容22uF1晶體振蕩器12MHz1彈性按鍵3瓷片電容30pF2電阻30012發(fā)光二極管122.3程序設(shè)計及下載調(diào)試1.控制程序設(shè)計在正常情況下交通燈狀態(tài)顯示圖如圖2.3.0。交通燈控制流程如圖2.3.1。AT89S52與信號燈連接圖如圖2.3.2 圖2.3.0交通燈狀態(tài)顯示電路開始初始化設(shè)定初值南北紅燈計時25S東西綠燈計時20S東西綠燈閃2S東西黃燈閃3S南北綠燈計時20S東西紅燈計時25S南北綠燈閃2S南北黃燈閃3S圖2.3.1交通燈控制流程圖2.3.2AT89S52與信號燈連接圖3.將已經(jīng)下載好程序的AT89C52芯片安裝到電路板的DIP40插座上，接通電源。1）首先觀察正常情況下交通燈的狀態(tài)，體會定時器的作用。按鍵S1、S2均不按下，使用全速運行的方法調(diào)試程序，觀察A、B道交通燈是否按照項目設(shè)計的要求進(jìn)行輪流放行。如果有誤，分析故障現(xiàn)象確定故障點，采用斷點運行和單步運行相結(jié)合的方法查找程序錯誤，修改程序直至結(jié)果正常；對延時函數(shù)可采用跟蹤的方法來調(diào)試。2）觀察特殊情況時交通燈的狀態(tài)，掌握中斷程序的調(diào)試方法。首先連續(xù)運行程序，使交通燈正常輪流放行。按鍵S1保持打開的狀態(tài)按下S2，觀察S2對應(yīng)的A道綠燈是否點亮。3）觀察緊急情況下交通燈的狀態(tài)，理解中斷優(yōu)先級的概念。連續(xù)運行程序，使交通燈正常輪流放行。按下S1，模擬出現(xiàn)緊急情況，觀察A、B道是否均為紅燈。小結(jié)本系統(tǒng)就是充分利用了8051和8255芯片的I/O引腳。系統(tǒng)統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)Intel8051和可編程并行I/O接口芯片8255A為中心器件來設(shè)計交通燈控制器，實現(xiàn)了能根據(jù)實際車流量通過8031芯片的P1口設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能；紅綠燈循環(huán)點亮，倒計時剩5秒時黃燈閃爍警示（交通燈信號通過PA口輸出，顯示時間直接通過8255的PC口輸出至雙位數(shù)碼管）；車輛闖紅燈報警；綠燈時間可檢測車流量并可通過雙位數(shù)碼管顯示。系統(tǒng)不足之處不能控制車的左、右轉(zhuǎn)、以及自動根據(jù)車流改變紅綠燈時間等。這是由于本身地理位子以及車流量情況所定，如果有需要可以設(shè)計擴(kuò)充原系統(tǒng)來實現(xiàn) 。通過這次課程設(shè)計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在單片機(jī)的基本原理、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設(shè)計思路技巧（特別是匯編語言）的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（C語言版）、王靜霞（主編）楊宏麗、劉俐2009.5附錄1 程序設(shè)計交通燈源程序如下：#include #define uchar unsigned charvoid delay0_5s()uchar i;for(i=0;i10;i+)TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;TR0=1;while(!TF0);TF0=0;void delay_t(uchar t)uchar j;for(j=0;jt;j+)delay0_5s();void main()uchar k;TMOD=0x01;EA=1;EX0=1;EX1=1;IT0=1;IT1=1;while(1)P1=0xf3;delay_t(10);for(k=0;k3;k+)P1=0xf3;del