單片機(jī)控制應(yīng)用實(shí)訓(xùn)說明書LED燈模擬交通燈

1、編號(hào)： 單片機(jī)控制應(yīng)用 實(shí)訓(xùn)說明書 題題 目：目： led 燈模擬交通燈燈模擬交通燈 院院 （系）：（系）： 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 專專 業(yè)：業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 2012 年年 1 月月 07 日日 目目 錄錄 1 設(shè)計(jì)任務(wù)和性能指標(biāo)設(shè)計(jì)任務(wù)和性能指標(biāo).1 1.1 設(shè)計(jì)任務(wù).1 1.2 性能指標(biāo).1 2 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案.2 2.1 任務(wù)分析.2 2.2 方案設(shè)計(jì).2 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).3 3.1 單片機(jī)的最小系統(tǒng).3 3.2 電源電路.4 3.3 數(shù)碼管顯示時(shí)間電路設(shè)計(jì).4 3.4 信號(hào)燈控制

2、電路設(shè)計(jì).5 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).5 4.1 主程序設(shè)計(jì).5 5 調(diào)試及性能分析調(diào)試及性能分析.6 5.1 調(diào)試分析.6 5.1.1 軟件調(diào)試.6 5.1.2 硬件調(diào)試.6 5.1.3 系統(tǒng)功能調(diào)試.6 6 心得體會(huì)心得體會(huì).6 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).8 附錄附錄 1 系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)原理圖.9 附錄附錄 2 系統(tǒng)仿真圖系統(tǒng)仿真圖.10 附錄附錄 3 程序程序設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理.11 1 設(shè)計(jì)任務(wù)和性能指標(biāo)設(shè)計(jì)任務(wù)和性能指標(biāo) 1.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 我們利用單片機(jī)設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單的交通信號(hào)燈模型，該可以模擬實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)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

3、路口，在每個(gè)入口處設(shè)置紅、綠、黃三色信號(hào)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(shí)間停在禁行線外。用紅、綠、 黃發(fā)光二極管作信號(hào)燈。如圖上圖所示。 1.2 性能指標(biāo) （1）處于常允許通行的狀態(tài)，支干道有車來時(shí)才允許通行。主干道亮綠燈時(shí)， 支干道亮紅燈；支干道亮綠燈時(shí)，主干道亮紅燈。 （3）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 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案 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 和數(shù)碼管，模擬真實(shí)交通燈 的功能。當(dāng)南北方向通車時(shí)綠燈亮，而東西方向紅燈亮；當(dāng)通車的時(shí)間到后， 南北

4、方向綠燈熄滅，而黃燈亮，黃燈亮后由南北方向切換到東西方向通車。 此時(shí)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(shí)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，利用數(shù)碼管倒計(jì)數(shù)顯示間隔等， 用于管理十字路口的車輛及行人交通。 2.2 方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心部件的模擬交通燈，利用 8051 系列單片機(jī)作為斷碼驅(qū)動(dòng)器，8051 作為位碼驅(qū)動(dòng)，led 九斷數(shù)碼管作為計(jì)時(shí)顯示用，用發(fā)光二極管指示交通的通行，使兩個(gè) 方向都亮紅燈，綠燈亮

5、通行，紅燈亮停止通行。 本設(shè)計(jì)利用定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)，配合軟件計(jì)數(shù)器，調(diào)用中斷程序使定時(shí)器定，達(dá)到定時(shí) 5s 的 目的，同時(shí)調(diào)用顯示程序，顯示到計(jì)時(shí)的時(shí)間，用單片機(jī) at89c51 作為核心部件,9 路 at89c51 總線驅(qū)動(dòng)器作為字形驅(qū)動(dòng)芯片和 6 路驅(qū)動(dòng) 74ls07 位選碼作為中心器件來設(shè)計(jì)交通 燈控制器，實(shí)現(xiàn)了交通燈的控制，顯示時(shí)間直接通過 89c51 的 p0 口輸出；交通燈信號(hào)通過 p0 口輸出,本交通燈系統(tǒng)簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，成本低，使用維護(hù)方便，軟件功能強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn) 定可靠等優(yōu)點(diǎn)。 單片機(jī)可選用 at89c51，它與 8051 系列單片機(jī)全兼容，但其內(nèi)部帶有 4kb 的 flas h

6、rom，設(shè)計(jì)時(shí)無需外接程序存儲(chǔ)器，為設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來極大的方便。南北向和東西向各 采用 2 個(gè)數(shù)碼管計(jì)時(shí)，同時(shí)需要對(duì)該方向的指示燈的點(diǎn)亮?xí)r間進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。鍵盤系統(tǒng)可以 根據(jù)系統(tǒng)的需要設(shè)置不同的鍵的個(gè)數(shù)，可以選擇線式鍵盤或矩陣式鍵盤，若單片機(jī)的 io 口不夠用時(shí)，可以考慮擴(kuò)展 8255 或 8155 滿足系統(tǒng)的要求。 8051 單片機(jī) 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.1 單片機(jī)的最小系統(tǒng) 89c51 單片機(jī)它是硬件電路的核心部分，時(shí)鐘電路晶振使用 12mhz。 單片機(jī)系統(tǒng)的時(shí)鐘電路 3.2 電源電路設(shè)計(jì) 電源用 5v 直流變壓器直接供電。 3.3 數(shù)碼管顯示電路 顯示電路采用 8 個(gè)共陰數(shù)碼管，p

7、1 口作為數(shù)碼管的輸入， p00、p01、p02、p03、p04、p05 分別作為東西南北四路數(shù)碼管的位選端。 數(shù)碼管顯示電路 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 4.1 主程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序流程圖 開始 參數(shù)初始化 顯示子程序 中斷處理 緊急中斷子程序 設(shè)計(jì)流程圖 5 調(diào)試及性能分析調(diào)試及性能分析 5.1 調(diào)試分析 5.1.1 軟件調(diào)試軟件調(diào)試 軟件調(diào)試主要是利用 proteus 仿真軟件完成電路的搭建，運(yùn)行以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中 的錯(cuò)誤及時(shí)改正。 5.1.2 硬件調(diào)試硬件調(diào)試 用單片機(jī)電路實(shí)驗(yàn)板按照設(shè)計(jì)的電路連接好設(shè)計(jì)所需的電路進(jìn)行模擬，模擬成功， 實(shí)現(xiàn)了預(yù)期設(shè)計(jì)的模擬功能。 硬件調(diào)試主要是檢測(cè)硬件電路是

8、否有短路、斷路、虛焊等。具體步驟及 測(cè)試結(jié)果如下： （1）檢查電源與地線是否全部連接上，用萬用表對(duì)照電路原理圖測(cè)試各導(dǎo) 線是否完全連接，對(duì)未連接的進(jìn)行修復(fù)。 （2）參照原理圖，檢查各個(gè)器件之間的連接是否連接正確，是否存在虛焊， 經(jīng)測(cè)試，各連接不存在問題。 （3）以上兩項(xiàng)檢查并修復(fù)完后，給該硬件電路上電，電源指示燈點(diǎn)亮。 芯片初始化 東西方向紅燈亮，南北方向黃燈閃爍 5 秒 東西方向紅燈亮 5 秒，南北方向綠燈亮 5 秒 東西方向綠燈亮 5 秒，南北方向紅燈亮 5 秒 東西方向黃燈閃爍 5 秒，南北方向紅燈亮 5.1.3 系統(tǒng)功能調(diào)試系統(tǒng)功能調(diào)試 通過軟件仿真顯示，系統(tǒng)基本能完成要求，由于設(shè)計(jì)思

9、路出現(xiàn)問題，鍵盤 沒有正確的做出來，沒有鍵盤電路，緊急情況也可以通過一個(gè)按鈕來采取相關(guān) 的動(dòng)作。 6 心得體會(huì)心得體會(huì) 為期二周的課程設(shè)計(jì)很快就結(jié)束了，在這次設(shè)計(jì)過程里我們體驗(yàn)了從設(shè)計(jì)、 畫板、編程、焊板到調(diào)試的整個(gè)過程。 對(duì)于 led 交通燈這個(gè)題目，由于學(xué)過單片機(jī)這個(gè)課程，做過類似相關(guān)的實(shí) 驗(yàn)，覺得這個(gè)比較簡(jiǎn)單而且做出的東西也比較直觀，在確定題目之后，查閱了 大量的資料，初步完成了電路設(shè)計(jì)方案。 這個(gè)軟件的上學(xué)期也學(xué)過了，但是學(xué)的時(shí)候感覺很簡(jiǎn)單，但是到了具體設(shè)計(jì) 的時(shí)候，問題不斷的出來，比如有的器件庫里面沒有封裝，要自己花封裝，這 時(shí)候就很容易出問題，比如焊盤的大小，有的器件上焊盤大小不一

10、樣，有個(gè)別 大的是用來固定的，這個(gè)很容易被忽略。 程序的設(shè)計(jì)，雖然感覺交通燈程序沒什么難的，就是數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示加幾 個(gè)閃爍的二極管就完事，但是也許是起初想的太簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)時(shí)到了細(xì)節(jié)處，也 出了不少問題，而且很難被檢查出來，但是最后經(jīng)過我們的不斷努力，還是寫 出來正確的代碼。 積極參與單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，不僅讓我們充分的體會(huì)到自己動(dòng)手實(shí)踐的樂趣， 獲得哪怕是前進(jìn)一小步時(shí)候的那種成功的喜悅，還能學(xué)到很多我們?cè)诶碚撝袑W(xué) 不到的知識(shí)。有利于我們學(xué)習(xí)能力的提高。表達(dá)能力等很多方 面有利于我們團(tuán)隊(duì)精神的培養(yǎng)。我們都是一起共同完成項(xiàng)目，這 就要求我們必須互相信任、互相配合、分工合作。我們順利完成了設(shè)計(jì)作業(yè)。 通

11、過這次課設(shè)，對(duì)以前學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行了鞏固，加深了理解，提高了應(yīng)用 的能力，而且提高了我們的發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力。經(jīng)歷了從最初的設(shè) 計(jì)到最后做出產(chǎn)品的開發(fā)過程，提高了對(duì)專業(yè)的認(rèn)識(shí)及興趣，對(duì)于我們工科來 說，對(duì)以后就業(yè)有及其重大的影響。 這二周給我們的感觸很深、收獲很多：經(jīng)過查資料、選方案、設(shè)計(jì)電路、 撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告、使我們得到一次較全面的工程實(shí)訓(xùn)練。理論聯(lián)系實(shí)際，提高和 培養(yǎng)創(chuàng)新能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 李繼燦. 新篇 16/32 位微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用m. 北京: 清華大學(xué)大學(xué)出版社（3） 2004.1p52-p117 2 王守中. 單片機(jī)原理與

12、接口技術(shù)m.北京: 清華大學(xué)大學(xué)出版社,2004.2 p79-p166. 3 徐維祥.單片微型機(jī)原理及應(yīng)用 大連理工大學(xué)出版社，2006.12 4 胡漢才.單片機(jī)原理與接口技術(shù)m.北京: 清華大學(xué)大學(xué)出版社,2004.1-505. 5 閆勝利.altium designer 6.中文版使用教程電子工業(yè)出版社2007.6 6 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分m.北京：高等教育出版社（5）2006.1 p101-p114. 7 毛敏 mcs-51 系列單片機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)用實(shí)踐教程m. 北京：高等教育出版社 2006.7 p128-p138. 附錄附錄 1 系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)原理圖 附錄附錄 2 系統(tǒng)仿真圖系統(tǒng)

13、仿真圖 附錄附錄 3 程序程序設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理 ;程序?qū)崿F(xiàn)功能 東西向綠燈亮若干秒，黃燈閃爍 5 次后紅燈亮， 紅燈亮后，南北向由紅燈變?yōu)榫G燈，若干 秒后南北向黃燈閃爍 5 此后變紅燈，東西向變綠燈，如此重復(fù)。 ;西南北路口直行與轉(zhuǎn)彎交替通行，數(shù)碼管顯示直行通行倒計(jì)時(shí)，紅綠黃燈顯示包括人行道 在內(nèi)的道路交通狀態(tài)。 莂蚇膄肄薇薃膃膆莀羂膂莈蚅袈膂蒀蒈螄膁膀蚄蝕膀節(jié)蕆羈腿蒞螞襖羋蕆蒅螀芇膇蝕蚆襖艿蒃薂袃蒁蝿羈袂膁薁袇袁芃螇螃袀莆薀蠆袀蒈莂羈罿膈薈袃羈芀莁蝿羇莂薆螅羆膂荿蟻羅芄蚅羀羄莆蕆袆羄葿蚃螂羃膈蒆蚈肂芁蟻薄肁莃蒄袃肀肅蠆衿聿芅蒂螅肈莇螈蟻肈蒀薁罿肇腿莃裊肆節(jié)蕿螁膅莄莂蚇膄肄薇薃膃膆莀羂膂莈蚅袈

14、膂蒀蒈螄膁膀蚄蝕膀節(jié)蕆羈腿蒞螞襖羋蕆蒅螀芇膇蝕蚆襖艿蒃薂袃蒁蝿羈袂膁薁袇袁芃螇螃袀莆薀蠆袀蒈莂羈罿膈薈袃羈芀莁蝿羇莂薆螅羆膂荿蟻羅芄蚅羀羄莆蕆袆羄葿蚃螂羃膈蒆蚈肂芁蟻薄肁莃蒄袃肀肅蠆衿聿芅蒂螅肈莇螈蟻肈蒀薁罿肇腿莃裊肆節(jié)蕿螁膅莄莂蚇膄肄薇薃膃膆莀羂膂莈蚅袈膂蒀蒈螄膁膀蚄蝕膀節(jié)蕆羈腿蒞螞襖羋蕆蒅螀芇膇蝕蚆襖艿蒃薂袃蒁蝿羈袂膁薁袇袁芃螇螃袀莆薀蠆袀蒈莂羈罿膈薈袃羈芀莁蝿羇莂薆螅羆膂荿蟻羅芄蚅羀羄莆蕆袆羄葿蚃螂羃膈蒆蚈肂芁蟻薄肁莃蒄袃肀肅蠆衿聿芅蒂螅肈莇螈蟻肈蒀薁罿肇腿莃裊肆節(jié)蕿螁膅莄莂蚇膄肄薇薃膃膆莀羂膂莈蚅袈膂蒀蒈螄膁膀蚄蝕膀節(jié)蕆羈腿莂蚇膄肄薇薃膃膆莀羂膂莈蚅袈膂蒀蒈螄膁膀蚄蝕膀節(jié)蕆羈腿蒞螞襖羋蕆蒅螀芇膇蝕蚆襖艿蒃薂袃蒁蝿羈袂膁薁袇袁芃螇螃袀莆薀蠆袀蒈莂羈罿膈薈袃羈芀莁蝿羇莂薆螅羆膂荿蟻羅芄蚅羀羄莆蕆袆羄葿蚃螂羃膈蒆蚈肂芁蟻薄肁莃蒄袃肀肅蠆衿聿芅蒂螅肈莇螈蟻肈蒀薁罿肇腿莃裊肆節(jié)蕿螁膅莄莂蚇膄肄薇薃膃膆莀羂膂莈蚅袈膂蒀蒈螄膁膀蚄蝕膀節(jié)蕆羈腿蒞螞襖羋蕆蒅螀芇膇蝕蚆襖艿蒃薂袃蒁蝿羈袂膁薁袇袁芃螇螃袀莆薀蠆袀蒈莂羈罿膈薈袃羈芀莁蝿羇