課程設(shè)計(jì)交通燈

1、目錄1、原理分析21.1設(shè)計(jì)任務(wù)21.2性能指標(biāo)32、方案選擇32.1任務(wù)分析32.2方案設(shè)計(jì)32.3方案選擇4電路原理圖繪制及仿真（mutilsim）43.1元件型號43.2電路原理圖53.2.1時鐘電路圖：53.2.2復(fù)位電路圖63.2.3led交通燈顯示電路63.2.4單片機(jī)最小系統(tǒng)圖：73.2.4仿真結(jié)果7pcb圖（protel）繪制94.1繪制原理圖以及網(wǎng)絡(luò)表95綜合調(diào)試105.1軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試105.2硬件設(shè)計(jì)125.2.1電源電路125.2.2單片機(jī)最小系統(tǒng)125.2.3 led顯示電路135.3結(jié)果分析136、總結(jié)131、原理分析1.1設(shè)計(jì)任務(wù)我們利用單片機(jī)設(shè)計(jì)了簡單的交通信號

2、燈模型，該可以模擬實(shí)現(xiàn)交通信號燈的紅綠黃燈變換，達(dá)到引導(dǎo)交通的效果?？刂破饔梢粭l支干道路和一條主干道路匯合成十字路口，在每個入口處設(shè)置紅、綠、黃三色信號燈，紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮則給行駛中的車輛有時間停在禁行線外。用紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號燈。如圖1-1所示。 圖1-11.2性能指標(biāo)（1）處于常允許通行的狀態(tài)，支干道有車來時才允許通行。主干道亮綠燈時，支干道亮紅燈；支干道亮綠燈時，主干道亮紅燈。（2）綠燈亮到紅燈亮的轉(zhuǎn)換過程中，要亮5秒黃燈作為過渡。黃燈亮?xí)r，原紅燈按1hz的頻率閃爍。2、方案選擇2.1任務(wù)分析模擬交通燈控制器就是使用單片機(jī)來控制一些led 燈的亮滅來指示交通

3、運(yùn)行，模擬真實(shí)交通燈的功能。當(dāng)南北方向黃燈熄滅，而紅燈亮，東西方向紅燈熄滅，而綠燈亮，東西方向開始通車，通車的時間到后，東西方向的綠燈熄滅，而黃燈亮，黃燈亮后由東西方向切換到南北方向，東西方向黃燈熄滅，紅燈亮；而南北方向紅燈熄滅，綠燈亮，如此不斷循環(huán)。紅、黃、綠交替閃亮，閃亮間隔我們可以由程序進(jìn)行設(shè)置，根據(jù)不同路段的長期交通狀況最終決定間隔的長短，由此方便的管理十字路口的車輛及行人交通。2.2方案設(shè)計(jì) 本方案主要是通過對基于單片機(jī)的多控制、多閃爍方式的led彩燈循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，來達(dá)到本設(shè)計(jì)的要求。其硬件構(gòu)成框圖如圖所示，以單片機(jī)為核心控制，由單片機(jī)最小系統(tǒng)（時鐘電路、復(fù)位電路、電源）led發(fā)光

4、二極管和5v直流電源電路組成。我們采用的是p3口如圖2-1所示2.3方案選擇采用單片機(jī)控制其優(yōu)點(diǎn)是電路集成度高，工作原理簡單，清晰明了，自定義編程，控制的圖案花樣多，移植性好等。時鐘電路復(fù)位電路stc89c51單片機(jī)led燈直流5v電源電路圖2-1單片機(jī)交通燈循環(huán)控制系統(tǒng)硬件框圖電路原理圖繪制及仿真（mutilsim）3.1元件型號本課程設(shè)計(jì)采用的元件有：單片機(jī)：stc89c51（雙列直插）電阻：200（13個）4.7k（1個）電容：普通電容33uf(2個) 電解電容10uf（1個）晶振：12mhz（一個）led：發(fā)紅光（4個）發(fā)黃光（4個） 發(fā)綠光（4個）電源：干電池3.2電路原理圖3.2.

5、1時鐘電路圖：3.2.2復(fù)位電路圖3.2.3led交通燈顯示電路3.2.4單片機(jī)最小系統(tǒng)圖：3.2.4仿真結(jié)果protus仿真過程及結(jié)果：當(dāng)南北方向燈亮紅燈時候，東西方向綠燈亮：時東西方向通行，南北方向禁止通行；當(dāng)東西方向出現(xiàn)不黃燈閃爍時候，此時間隔幾秒。之后變成東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮,東西禁止通行；當(dāng)間隔一段時間過后南北方向黃燈閃爍，東西方向仍紅燈禁止通行；直到南北方向再次變紅，東西方向變成綠色，此時南北禁止，東西通行；從復(fù)位開始程序便運(yùn)行起來，各個方向的燈亮滅均按照以上他、圖例的順序循環(huán)往復(fù)進(jìn)行。pcb圖（protel）繪制4.1繪制原理圖以及網(wǎng)絡(luò)表設(shè)計(jì)步驟：1，建立一個工程，再分

6、別新建pcb圖，原理圖，pcb庫，原理圖庫 3，在原理圖上，按照仿真的圖形原理，在library中尋找自己所需要的元件相應(yīng)在拖到原理圖上，若library中沒有相應(yīng)的元件，則需要自己原理圖庫中畫出該，并在pcb庫中畫出與實(shí)際相符合的元件，而且與之對應(yīng)。在設(shè)計(jì)原理圖時候，可能考慮到單面或者雙面板的情況下，或許會加入適當(dāng)?shù)呐裴槨?4，原理圖畫好以后，直接點(diǎn)擊，自動生成pcb圖，后在pcb圖中擺放好各個器件的位置，分別檢查在100mial的距離下，元件與元件的位置在實(shí)際操作中可能出現(xiàn)的問題，比如發(fā)光二極管的放置，必須在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)后再進(jìn)行精確布線，因?yàn)榭紤]到自己制作pcb板，所以我們一般選擇單面布線，

7、在布線的過程中，交通燈的放置與單片機(jī)總很不好布上合理的線，所以，再次需要修改原理圖，加入排針等，使之能夠比較好的在單面布線。在布線的過程中，應(yīng)注意線的寬度等等一系列的問題。布完線之后覆銅，在其過程中可能會出現(xiàn)一些錯誤的警告，則需要我們修改線寬或者是線離覆銅區(qū)的距離。 5，覆銅結(jié)束后，我們再次檢查元件等的細(xì)節(jié)，防止出錯。若一切正常，則我們用word輸出圖形。5綜合調(diào)試5.1軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成，上述硬件原理圖搭建完成上電之后，我們還不能看到多控制、多閃爍方式的led燈系統(tǒng)循環(huán)點(diǎn)亮的現(xiàn)象，我們還需要告訴單片機(jī)怎么樣進(jìn)行控制，即編寫程序控制單片機(jī)管腳電平的高低變化，來實(shí)現(xiàn)l

8、ed的明滅。軟件編程是多控制、多閃爍方式的led燈系統(tǒng)中的一個重要的組成部分，是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在本設(shè)計(jì)中我們采用的是stc89c51的p3口，我們用到的p3.0 p3.5分別連接需要控制的led燈，并且采用的是低電平點(diǎn)亮，采用了主程序調(diào)用延時子程序的方法，程序見附錄軟件調(diào)試結(jié)果：程序流程圖：程序開始延時是否結(jié)束點(diǎn)亮東西方向的綠燈、南北方向的紅燈點(diǎn)亮東西方向的紅燈、南北方向的綠燈延時是否結(jié)束是是否否復(fù)位 圖5-15.2硬件設(shè)計(jì)5.2.1電源電路對于一個完整的電子設(shè)計(jì)來講，首要問題就是為整個系統(tǒng)提供電源供電模塊，電源電路的穩(wěn)定可靠是系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)，我們采用的是干電池5.2.2單片機(jī)

9、最小系統(tǒng)要使單片機(jī)工作起來，最基本的電路的構(gòu)成由單片機(jī)、時鐘電路、復(fù)位電路等組成。單片機(jī)最小系統(tǒng)如下圖5-2所示時鐘電路：本系統(tǒng)采用單片機(jī)內(nèi)部方式產(chǎn)生時鐘信號，用于外接一個12mhz石英晶體振蕩器和2個33pf微調(diào)電容，構(gòu)成穩(wěn)定的的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部的時鐘電路。復(fù)位電路：確定單片機(jī)工作的起始狀態(tài)，完成單片機(jī)的啟動過程。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有上電自動復(fù)位和手動按鍵復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用手動按鍵復(fù)位，該復(fù)位方式同樣具有上電自動復(fù)位功能。 圖5-25.2.3 led顯示電路led顯示電路(如圖所示)實(shí)際上是由12個led和12個電阻構(gòu)成的電路。發(fā)光二極管與電阻對應(yīng)串聯(lián),然后接在與之相對應(yīng)

10、的p3口上。通過軟件編程對p3口輸出低電平使之實(shí)現(xiàn)該交通功能最后將keil里編譯、鏈接后的.hex文件添加到protus的仿真圖，將得到預(yù)期的結(jié)果。5.3結(jié)果分析在不斷修改程序后，能夠模擬真實(shí)交通燈的功能。當(dāng)南北方向黃燈熄滅，而紅燈亮，東西方向紅燈熄滅，而綠燈亮，東西方向開始通車，通車的時間到后，東西方向的綠燈熄滅，而黃燈亮，黃燈亮后由東西方向切換到南北方向，東西方向黃燈熄滅，紅燈亮；而南北方向紅燈熄滅，綠燈亮，如此不斷循環(huán)。6、總結(jié)本次的課程設(shè)計(jì)有劉振全，周燕，肖博文三位同學(xué)共同完成；劉振全同學(xué)負(fù)責(zé)所有的元器件的購買以及其它一切前期的準(zhǔn)備工作；周燕負(fù)責(zé)用protel軟件繪制原理圖以及用pro

11、tus進(jìn)行仿真；肖博文主要負(fù)責(zé)硬件電路的搭載，程序的調(diào)試以及下載。在本次課程設(shè)計(jì)中我們小組遇到了很多的問題，總結(jié)出來如下：(1).設(shè)計(jì)初期，用protus繪制原理圖進(jìn)行仿真時候，無論我們怎樣的改換電源的電壓高低，都無法將所有的燈都亮起來。后來，經(jīng)過搜集資料以及逛論壇知道了這是因?yàn)榉抡鏁r候軟件自動將各個發(fā)光極管的電壓個點(diǎn)不足。所以，加載三極管穩(wěn)壓電路之后果然可以全亮了；(2).在繪制原理圖的時候，我們各個成員學(xué)會了用protel軟件繪制原理圖。并且學(xué)會了原件的貼片封裝形式，但是后來才知道貼片電阻是要在工廠里才能進(jìn)行生產(chǎn)，但是我們依然繪制出來貼片封裝的電路板的原理圖。(3).程序的仿真以及調(diào)試過程

12、中遇見了比較小的問題，在這個過程中我們運(yùn)用c語言的知識，解決掉了以上問題；(4).在進(jìn)行硬件的連接過程中，出現(xiàn)了一些較為低級的小失誤，比如：在插原件的時候把萬用板給弄反咯，導(dǎo)致不能焊接，連接原件時候我們用焊錫當(dāng)作連線，導(dǎo)致在后來修改時候就麻煩了；并且在硬件搭載成功之后，接通電池組電源之后，剛開始我們可以觀察到一切運(yùn)轉(zhuǎn)正常，但是等到跑一會之后，程序開始不穩(wěn)定，有時候跑飛了。經(jīng)過小組成員認(rèn)真探討查閱資料之后，確定了是由于電池組的電壓不足，所以導(dǎo)致單片機(jī)的工作不穩(wěn)定，從而將程序有時候跑飛。但是又鑒于實(shí)際應(yīng)用中我們用到的電源是交流穩(wěn)壓的電源，所以本設(shè)計(jì)就沒必要加穩(wěn)壓電路了；(5).在后期工作中，我們發(fā)

13、現(xiàn)程序如果要是加載計(jì)時顯示的功能的話就會更加的完美了。由于時間和能力有限就沒有增加計(jì)時顯示功能?？傊?，在這次綜合設(shè)計(jì)的過程中，我們?nèi)唤M員一起學(xué)習(xí)了如何用protus進(jìn)行軟件的仿真，如何繪制電路板等技能，雖然這個過程中我們的設(shè)計(jì)仍然有不足之處，我們會在以后的工作或者學(xué)習(xí)時候?qū)⑦@些不足之處補(bǔ)足。但是最凸顯的地方就是將我們組員的程序書寫調(diào)試以及硬件電路連接時候的專業(yè)技能有很大的提高，讓我們將課本的知識運(yùn)用到這些實(shí)際的工程中去。但同時，我們小組成員還學(xué)會了做工程時候的計(jì)劃以及實(shí)際搭載電路時候可能遇見一些意想不到的問題。以后我們會將這次的綜合課程設(shè)計(jì)作為一次經(jīng)驗(yàn)，做到舉一反三。附錄：程序:#inclu

14、de#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit red1=p30; /將p3口置1sbit yellow1=p31;sbit green1=p32;sbit red2=p33;sbit yellow2=p34;sbit green2=p35;void delay(uchar j) /延時部分uchar k;uint i;for(i=0;i2556;i+)for(k=0;k0;t-) yellow1=yellow1; red2=red2;/東西方向燈熄滅 delay(10); red1=0;/東西方向的紅燈熄滅 red2=1;/南北方向的紅燈亮 green1=1;/東西方向的綠燈