基于單片機的交通燈控制系統(tǒng)設計論文畢業(yè)論文（設計）word格式

1、目 錄1 設計課題任務、功能要求說明及總體方案介紹11.1 設計課題任務11.2 功能要求說明11.3 設計課題總體方案介紹及工作原理說明12 硬件系統(tǒng)的設計32.1 硬件系統(tǒng)各模塊功能簡要介紹32.2 電路原理圖、pcb圖、元器件布局圖32.3 元器件清單33 軟件系統(tǒng)的設計43.1 單片機資源使用的情況43.2 軟件系統(tǒng)模塊功能介紹43.3 程序流程框圖43.4 程序清單74 設計結(jié)論及誤差分析84.1 數(shù)字電子鐘的設計結(jié)論及使用說明84.2 誤差分析85 設計總結(jié)與體會95.1設計總結(jié)95.2 教學建議9參考文獻10附錄a11附錄b13附錄c141 設計課題任務、功能要求說明及總體方案介

2、紹1.1 設計課題任務設計一個具有特定功能的十字路口交通燈。1.2 功能要求說明該交通燈上電或按鍵復位后能自動顯示系統(tǒng)提示符“p.”， 進入準備工作狀態(tài)。按開始鍵則開始工作，按結(jié)束鍵則返回“p.”狀態(tài)。要求甲車道和乙車道兩條交叉道路上的車輛交替運行，甲車道為主車道，每次通車時間為60秒，乙車道為次車道，每次通車時間為30秒，要求黃燈亮3秒，并且1秒閃爍一次。有應急車輛出現(xiàn)時，紅燈全亮，應急車輛通車時間10秒，同時禁止其他車輛通過。1.3 設計課題總體方案介紹及工作原理說明1.3.1 總體方案介紹 本課程設計用單片機直接控制信號燈的狀態(tài)變化，基本上可以指揮交通的具體通行，而接入led數(shù)碼管就可以

3、顯示倒計時以提醒行使者，更具人性化。本系統(tǒng)在此基礎上，加入了緊急狀態(tài)下的運行。本設計系統(tǒng)以單片機為控制核心，連接成最小系統(tǒng)，由獨立式鍵盤模塊、復位電路模塊、晶振電路模塊產(chǎn)生輸入，led信號燈狀態(tài)模塊，數(shù)碼管倒計時模塊接受輸出。系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示。鍵盤設置模塊對系統(tǒng)輸入模式選擇及具體通行時間設置的信號，系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，同時將時間數(shù)據(jù)倒計時輸入到led數(shù)碼管上實時顯示。在此過程中還要實時緊急按鍵信號，以達到對異常狀態(tài)進行實時控制的目的。圖1 交通燈系統(tǒng)框圖1.3.2 工作原理 本交通燈的所有的軟件、參數(shù)均存放在at89s52的flash rom和內(nèi)部ram中，減

4、少了芯片的使用數(shù)量簡化了整體電路也降低了整機的工作電流。系統(tǒng)開始時須先顯示狀態(tài)燈、數(shù)碼管顯示“p.”，將狀態(tài)碼值送顯p2口，將要顯示的時間值的個位和十位分別送顯p0和p1口，在此同時以50ms為周期，用軟件方法計時1秒，到達1s就要將時間值減1，刷新led數(shù)碼管。時間到達一個狀態(tài)所要全部時間，則要進行下一狀態(tài)判斷及銜接，并裝入次狀態(tài)的相應狀態(tài)碼值以及時間值。當開啟緊急狀態(tài)外部中斷時，一旦信號有效，中斷開始，進入中斷服務子程序，倒計時結(jié)束后中斷結(jié)束返回中斷前狀態(tài)。每滿一個狀態(tài)循環(huán)周期。 2 硬件系統(tǒng)的設計2.1 硬件系統(tǒng)各模塊功能簡要介紹2.1.1 各硬件模塊介紹 本交通燈硬件模塊主要采用以下基

5、本模塊來實現(xiàn)，單片機最小系統(tǒng)模塊，輸入模塊、輸出模塊、電源模塊。 a.單片機最小系統(tǒng)模塊：包括低功耗、高性能cmos8位微控制器at89s52、復位電路、晶振電路。本模塊at89s52系統(tǒng)控制核心，單片機系統(tǒng)復位由復位電路完成，單片機內(nèi)部有一個高增益、反相放大器，其輸入端為芯片引腳xtal1，其輸出端位位引腳xtal2。通過這兩個引腳在芯片外并接石英晶體振蕩器和兩只電容。這樣就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。 b.輸入模塊：有2個按鍵，1個電源開關(guān)，1個復位鍵，單片機運行期間，利用按鍵完成復位操作。3個按鍵獨立式鍵盤，按左鍵1使交通燈的正常運行，按左鍵2啟動交通燈應急系統(tǒng)，按左鍵3鍵結(jié)束。鍵1、2任

6、一鍵都獨自連一個i/o口線，說明它們可以獨立實現(xiàn)相應的交通燈的功能。c.輸出模塊：設計顯示為8位，采用兩個四位一體數(shù)碼管（共陽極）作為顯示窗口，既可以節(jié)約成本又能簡化電路。數(shù)碼管驅(qū)動為三極管驅(qū)動。 d.電源模塊：直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路組成。直流穩(wěn)壓電源設計的主要內(nèi)容是根據(jù)性能指標，選擇合適的電源變壓器、集成穩(wěn)壓器、整流二極管及濾波電容。本設計中所需要的電源有pc機的usb口直接供電，沒有設計直流穩(wěn)壓電源，故在此不作詳細介紹。2.2 電路原理圖、pcb圖、元器件布局圖見附錄a2.3 元器件清單見附錄b3 軟件系統(tǒng)的設計3.1 單片機資源使用的情況 本設計采用獨立式鍵

7、盤，鍵盤直接接在p1口上且按鍵的結(jié)果存貯在單片機的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器里面。用到的led顯示器接到了單片機的p0口線上和p2口線上。3.2 軟件系統(tǒng)模塊功能介紹 本設計的軟件系統(tǒng)主要采用以下基本模塊來實現(xiàn)：主程序、中斷服務程序、鍵盤輸入程序模塊、數(shù)碼管及其驅(qū)動模塊。主程序：主要是用于對輸入信號的處理、輸出信號的控制和對各個功能程序模塊的運用及其控制。中斷服務程序：主要是用于交通燈的準確運行、數(shù)據(jù)輸入過程中的閃爍。數(shù)碼管及其驅(qū)動模塊：主要是用于驅(qū)動數(shù)碼管及利用數(shù)碼管顯示時間。鍵掃描程序模塊：主要是用于確定按鍵并得到特定的鍵碼值。3.3 程序流程框圖3.3.1 主程序主程序的主要功能是負責準備狀態(tài)提示符

8、“p.”顯示，等待按鍵按下進入各鍵功能子程序完成各項功能，其程序流程見圖5所示； 圖5 主程序流程框圖 3.3.2 緊急通道中斷服務程序圖6 緊急中斷服務程序流程框圖3.3.3 數(shù)碼管顯示子程序圖7 顯示子程序框圖 3.3.4 鍵掃描程序流程框圖如8所示； 圖8 鍵盤掃描子程序框3.4 程序清單 見附錄c 4 設計結(jié)論及誤差分析4.1 數(shù)字電子鐘的設計結(jié)論及使用說明4.1.1 設計結(jié)論本課程設計課題是單片機交通燈控制，設計說明書介紹了基于at89s52單片機的交通燈控制系統(tǒng)的設計，對整個硬件電路和軟件程序設計做了分析，文中介紹了交通燈的設計方案選擇及原理介紹，加深了51單片機的知識了解，介紹5

9、1單片機的結(jié)構(gòu)、特點等。本課程設計說明書對其中的一些基本原理也做了簡要的概述。本次課程設計僅僅是對交通燈控制系統(tǒng)做出了一個簡單的設計方案，還可以添加人行道、違規(guī)檢測等方案。4.1.2 使用說明（1）在正常情況下，led循環(huán)說明：設led燈從左至右前六個燈分別為：甲干道綠燈、黃燈、紅燈；乙干道綠燈、黃燈、紅燈（下面操作顯示的各道路燈口皆按此設置）。交通燈上電后,8位數(shù)碼管顯示初始狀態(tài)即最右邊的一個數(shù)碼管顯示“p.”。按下左邊第一個按鍵，交通燈進入運行狀態(tài)，甲干道綠燈亮，乙干道紅燈亮，并且同時數(shù)碼管從57s開始倒計時；倒計時結(jié)束，甲干道綠燈滅，黃燈亮且閃爍，乙干道紅紅亮，數(shù)碼管顯示倒計時3s；此次

10、計時結(jié)束，甲干道紅燈亮，乙干道綠燈亮，同時數(shù)碼管從27s開始倒計時；倒計時結(jié)束，乙干道綠燈滅，黃燈亮且閃爍，甲干道紅燈亮，計時結(jié)束，一輪循環(huán)就此完成。（2）緊急情況時：按下左邊第二個鍵緊急鍵，交通燈啟動緊急狀態(tài)，甲、乙兩干道紅燈同時亮起，數(shù)碼管顯示10秒倒計時，倒計時結(jié)束后，交通燈系統(tǒng)回到啟動緊急情況前的狀態(tài)，恢復正常通行。4.2 誤差分析交通燈在運行中存在一定的誤差，誤差產(chǎn)生有三種可能，首先是采用的計時方案是軟件計時的，計時優(yōu)勢利用中斷來實現(xiàn)。而你開啟定時器和開啟led燈順序上是有先后的，這個過程需時間的，所以就產(chǎn)生了一定的誤差，當然這個誤差是避免不了的，其次還有硬件系統(tǒng)也有一定的影響。第三

11、，設計用到12mhz的晶振，計算是滿20次為一秒鐘，但實際會慢很多。5 設計總結(jié)與體會5.1設計總結(jié)本次課程設計是交通燈的設計，從用proteus畫原理圖、pcb圖到制板，再到編程，通過本次課程設計我學會了很多。首先是學會了利用自己所學的理論知識來解決實際問題，在整個設計過程中，我們把老師以前所講的芯片的原理、作用及性能都運用到了這次設計中，這樣加強了我們對課本知識的理解和鞏固。我覺得這次設計不僅加強了我們對課本知識的回顧和溫故，而且鍛煉了我們運用軟件的能力，實現(xiàn)了從理論與實際的結(jié)合。其次通過這次課程設計，加強了我們的動手、思考和解決問題的能力。書中的理論有點枯燥，運用書中的知識去調(diào)試，那是一

12、種無法比擬的成就感。這樣更能激發(fā)我們對我們專業(yè)的興趣，和對我們專業(yè)知識的理解和掌握，能激發(fā)我們對電子科研技術(shù)的鉆研，增加設計興趣。當然，在本次課程設計中也遇到了很多問題，首先對匯編指令不是很了解，一直得翻書；定時器初值的設置需進行計算，定置50ms；在將程序下載在最小系統(tǒng)，進行實物演練時，發(fā)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)在甲干道黃燈亮時蜂鳴器會響，開始還以為程序設置錯誤，仔細檢查發(fā)現(xiàn)是最小系統(tǒng)在進行實物制作的過程中，將蜂鳴器和led燈連在了一條線上。這次課程設計由于編程能力的有限和所學知識的局限性，在這個程序和設計系統(tǒng)中只實現(xiàn)了所有的基本要求，而且這其中還有許多不完善的地方，這說明我在這方面還存在著很多不足，知識不夠

13、完備和系統(tǒng)，在以后的學習中還有待提高。希望老師能在以后的學習和生活中對我多加指導，促使我能取得更大的進步。5.2 教學建議通過這次課程設計，我也發(fā)現(xiàn)了自身的很多不足之處，在以后的學習中，我會不斷的完善自我。參考文獻1馬忠梅，單片機的c語言windows環(huán)境編程寶典m, 北京：北京航空航天大學出版社，2003.6 2李光飛,單片機c程序設計指導m,北京:北京航空航天大學出版社，2003.01 3李光飛,單片機課程設計實例指導m,北京:北京航空航天大學出版社，2004.94李廣弟.朱月秀.冷祖祁.單片機基礎m,北京:北京航空航天大學出版社.2007.15高洪志.mcs-51單片機原理及應用技術(shù)教程

14、m,北京：人民郵電出版社，2009.46周潤景，張麗娜，丁莉.基于proteus的電路及單片機設計與仿真m，北京：北京航空航天大學出版社，2010.01附錄a電路原理圖:pcb圖：布局圖：附錄b元器件清單名稱數(shù)量參數(shù)單片機1個at89s52共陽數(shù)碼管2個4位一體底座3個晶振1個12mhz發(fā)光二極管9個單排插1個40pin蜂鳴器1個按鍵9個排阻2個10k下載口座子1個十芯溫度傳感器1個18b20六腳按鍵開關(guān)1個usb電源線加接口1個電阻1個200電阻1個4.7k電阻3個1k電阻24個470電解電容1個22f瓷片電容2個33p短路帽3個pcb板子1塊電源白色插座1個杜邦線1個銅柱 （帶螺母）4個附

15、錄c org 0000h ljmp main org 000bh ljmp ttc0 org 001bh ljmp ttc1 org 0030h main:clr tr0 clr tr1 mov p3,#0ffh mov psw,#00h ;初始化 mov sp,#7fh mov tmod,#11h mov th0,#3ch mov tl0,#0b0h mov th1,#3ch mov tl1,#0b0h setb ea setb et0 setb et1 mov 78h,#11h mov 79h,#10h mov 7ah,#10h mov 7bh,#10h mov 7ch,#10h mov

16、7dh,#10h mov 7eh,#10h mov 7fh,#10h pp:lcall dirstart:lcall key jb 20h.0,k0 ;按下k0，啟動計時 jb 20h.2,main ;運行過程中，按下k2，則結(jié)束 ljmp pp k0:setb tr0 mov 21h,#00h setb 21h.1 mov 78h,#07h mov 79h,#05h ;計時57秒 mov r1,#20 mov r2,#00h kk0:jb 20h.1, loopx0 ;按下jinji鍵，則運行緊急程序 jb 20h.2, main lcall key ljmp kh0loopx0:clr 2

17、0h.1 lcall jinji kh0:lcall dir ljmp kk0 ttc0: push psw clr rs0 clr rs1 mov th0,#3ch mov tl0,#0b0h djnz r1,kl0 ;50ms，循環(huán)20次，即1s mov r1,#20 inc r2 mov r0,#78h lcall dadd1 kl0: jb 21h.1, zhut1 jb 21h.2, zhut2 jb 21h.3, zhut3 jb 21h.4, zhut4 zhut1:cjne r2,#57,loop11 ;不等，則甲綠乙紅 mov r2,#00h clr 21h.1 setb 2

18、1h.2 ;相等，則亮黃燈 mov 78h,#03h mov 79h,#00h ljmp zhut2loop11: mov p3,#0deh ;甲通道亮綠燈，乙通道亮紅燈 ljmp last10zhut2: cjne r2,#03h,loop12 mov r2,#00h clr 21h.2 setb 21h.3 mov 78h,#07h mov 79h,#02h ljmp zhut3loop12: cjne r1,#10,fh1 mov p3,#0ddh ;紅燈均亮 ljmp last10 fh1:mov p3,#0dfh ljmp last10zhut3: cjne r2,#27,loop1

19、3 mov r2,#00h clr 21h.3 setb 21h.4 mov 78h,#03h mov 79h,#00h ljmp zhut4loop13: mov p3,#0f3h ; 甲通道亮紅燈，乙通道亮綠燈 ljmp last10zhut4: cjne r2,#03h,loop14 mov r2,#00h clr 21h.4 setb 21h.1 mov 78h,#07h mov 79h,#05h ljmp zhut1loop14: cjne r1,#10,fh2 ;黃燈閃爍 mov p3,#0fbh ljmp last10 fh2:mov p3,#0ebhlast10:pop psw

20、reti jinji:push th0 push tl0push pswclr rs0setb rs1mov r5,78h ;送r5保存mov r6,79hmov th1,#3chmov tl1,#0b0hmov r1,#20mov r2,#00hmov 78h,#00mov 79h,#01h clr tr0setb tr1 ghk:lcall dirjb 21h.7,last1lcall keyjb 20h.2,kxljmp ky kx:ljmp main ky:clr 21h.7 ljmp ghk last1:clr tr1 mov 78h,r5 ;送r5恢復 mov 79h,r6 set

21、b tr0 pop psw pop tl0 pop th0 ret ttc1: push psw clr rs0 setb rs1 clr 21h.7 mov th1,#3ch mov tl1,#0b0h djnz r1,lop1 mov r1,#20 inc r2 mov r0,#78h lcall dadd1 cjne r2,#10,lop1 setb 21h.7 lop1: mov p3,#0dbh pop psw reti ;數(shù)碼管顯示子程序 dir:push dph push dpl push acc push psw setb rs0 clr rs1 mov r0,#78h ;建立顯示緩沖區(qū)首址 mov r5,#0feh ;從右邊開始顯示 mov a, r5 ;位控碼初值 ld0:mov dptr,#table mov a,r0 movc a,a+dptr mov p0,a mov a,r5 mov p2,a lcall delay inc r0 ;轉(zhuǎn)向下一緩沖單元 mov