單片機課程設(shè)計(交通燈、秒表)

1、實 習(xí) 報 告課 程 設(shè) 計 報 告（2010 2011學(xué)年 第 2 學(xué)期）課程名稱： 單片機課程設(shè)計 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 2011年 03月一、目的運用所學(xué)理論知識及實驗方法解決實際問題，通過這些活動培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。具體表現(xiàn)在構(gòu)造一個控制系統(tǒng)框架的能力；檢索和閱讀文獻資料的能力；綜合運用所學(xué)專業(yè)知識使之對所設(shè)計系統(tǒng)具有獨立調(diào)試的能力和故障處理的能力；繪圖能力；計算機運用能力；邏輯思維能力與形象思維能力；文字及口頭表達(dá)的能力；撰寫實習(xí)報告的能力。二、內(nèi)容和要求1、用PROTEL99SE畫單片機系統(tǒng)原理圖；2、焊接電路板；3、根據(jù)編程任務(wù)要求編寫并調(diào)試程序；4

2、、撰寫報告；5、參加實習(xí)成果驗收及面試或考試； 任務(wù)1：交通燈(1)基本要求：以單片機為核心設(shè)計一個完整的交通燈模擬系統(tǒng)。所謂模擬就是以每組有綠，紅，黃色3支共兩組發(fā)光二極管表示交通信號燈，數(shù)碼管2只共兩組以遞減的方式表示各色信號燈的時間。在雙干線路口上，交通信號燈的變化是定時的。假定：(1)、放行線:綠燈亮放行25秒，黃燈亮警告5秒然后紅燈亮禁止。(2)、禁止線:紅燈亮禁止30 秒，然后綠燈亮放行。使兩條路線交替地成為放行線和禁止線，就可以實現(xiàn)定時交通控制。假定以P1口線接6支發(fā)光二極管（即交通信號燈），因為電路中有反相器的關(guān)系，所以口線輸出高電平則“信號燈”熄滅，口線輸出低電平則“信號燈“

3、亮。(2)進階要求一：在基本要求的基礎(chǔ)上，要求紅綠燈時間可通過按鍵設(shè)置，例如紅燈60秒，綠燈52秒，黃燈8秒。提示：時間設(shè)置一定是要遵循以下規(guī)律：紅燈時間綠燈時間黃燈時間。任務(wù)2：秒表要求：至少包括4個功能：時間清零；啟動計時；暫定計時；繼續(xù)計時；計時最小單位0.1 秒，最大計時時間999.9秒。三、過程（如實際程序開發(fā)、電子制作，詳細(xì)說明有關(guān)原理、開發(fā)過程、調(diào)試過程、結(jié)果）交通燈： (一)、功能描述：這是一個交通燈模擬系統(tǒng)，每組有綠，紅，黃色3支共兩組發(fā)光二極管表示交通信號燈，數(shù)碼管2只共兩組以遞減的方式表示各色信號燈的時間。在雙干線路口上，交通信號燈的變化是定時的。初始時間設(shè)定為紅燈30秒

4、，綠燈25秒，黃燈5秒，在此基礎(chǔ)上可通過按鍵修改紅綠燈的時間。(二)、硬件部分：電源模塊：1、模塊功能簡介：此模塊為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定的5V電壓。2、電路圖：3、所用芯片介紹：LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路是線性三端穩(wěn)壓器件的替代品，它具有可靠的工作性能、較高的工作效率和較強的輸出電流驅(qū)動能力，從而為MCU的穩(wěn)定、可靠工作提供了強有力的保證。主要特性：最大輸出電流：3A；最高輸入電壓：LM2576為40V，LM2576HV為60V；輸出電壓：3.3V、5V、12V、15V和ADJ（可調(diào)）等可選；振動頻率：52kHz；轉(zhuǎn)換效率：75%88%（不同電壓輸出時的效率不同）。單片機最小系統(tǒng)模塊：1、模

5、塊功能介紹：本系統(tǒng)包括時鐘電路和復(fù)位電路。本課程設(shè)計采用的單片機是SST89E58，晶振采用12MHz。2、電路圖： 以上電路包括時鐘電路和復(fù)位電路。時鐘電路是由振蕩電路和分頻電路組成，其中振蕩電路是由反相器以及并聯(lián)外接的石英晶體和電容構(gòu)成，用于產(chǎn)生振蕩脈沖；分頻電路則用于把振蕩脈沖分頻，以得到所需要的時鐘信號。晶振采用12MHz。復(fù)位電路是采用的按鍵電平復(fù)位，通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與VCC電源接通而實現(xiàn)的。3、所用芯片介紹： SST89E58是通用的8位系列兼容微處理器，工作電壓在4.5V和5.5V之間；內(nèi)部RAM共有1KB；4個8位并行雙向I/O口(32個I/O引腳)；有4個中斷源(2個定時器

6、中斷和2個外部中斷)；采用40引腳雙列直插式的封裝形式。8段數(shù)碼管顯示模塊：1、模塊功能介紹：此模塊用來顯示實驗中藥顯示的時間等數(shù)字。這是由條形發(fā)光二極管組成“8”字形的LED顯示器。發(fā)光響應(yīng)快，亮度強，高頻特性好。2、電路圖： 為了給發(fā)光二極管加驅(qū)動電壓，上圖中公共引腳的接法為共陽極接法，把發(fā)光二極管的陽極連在一起作為陽極公共引腳，這樣陰極引腳上加低電平時即可導(dǎo)通點亮。3、顯示原理介紹：本次課程設(shè)計中為并排使用的4位數(shù)碼管，采用動態(tài)顯示方式。顯示時通過位控信號采用掃描的方法逐位地循環(huán)點亮各位數(shù)碼管。雖然在任一時刻只有一位數(shù)碼管被點亮，但是由于人眼具有的視覺殘留效應(yīng)，看起來與全部數(shù)碼管持續(xù)點亮

7、的效果一樣。動態(tài)顯示需要為各位提供段控和位控，把段碼表預(yù)先存放在存儲器中，使用時通過查表就可以得到段碼。而通過并行口輸出的相互獨立的位碼則是起選通作用的，用于選擇顯示位。因此，需要用到接口芯片的兩個數(shù)據(jù)口。本設(shè)計中所用的是8155，下面介紹。4、所用芯片介紹：見下頁 8155：芯片引腳介紹：CE：芯片片選端。/RD、/WR：讀寫信號。ALE：地址鎖存信號。IO/E：為IO/RAM選擇線，低電平選擇RAM，高電平選擇I/O。PA0PA7為端口A。PB0PB7為端口。PC0PC7為端口C。在設(shè)計中，使用PB口為位碼輸出口，以PB7PB4輸出位控線。PA口為段碼輸出口，加接74HC244進行段控輸出

8、驅(qū)動。因為8155只能輸出顯示段碼而不具有控制功能，所以動態(tài)顯示要靠程序?qū)崿F(xiàn)。LED燈模塊：1、模塊功能介紹：此模塊用來作為模擬交通燈的紅黃綠燈的閃爍。2、電路圖： 3、顯示原理介紹：本設(shè)計中使用兩組發(fā)光二極管，采用共陽極接法，陽極公共引腳接+5V，陰極引腳上加低電平時即可導(dǎo)通點亮。 按鍵模塊：1、模塊功能介紹：此模塊用來作為開關(guān)選擇。2、電路圖：使用時，用跳線將所需引腳與相應(yīng)開關(guān)相連接。(三)、軟件部分：1、設(shè)計思想：此次設(shè)計是在基本功能上修改的，實現(xiàn)了可修改紅黃綠燈時間的功能。首先，基本功能是兩組發(fā)光二極管表示交通燈信號，4個數(shù)碼管分2組以遞減的方式表示各色信號燈的時間。然后，在此基礎(chǔ)之上

9、，要求紅綠燈時間可通過按鍵設(shè)置，則需要用到相應(yīng)存儲單元來控制時間。2、流程圖：交通燈的基本功能大致可分為兩部分，一部分為信號燈的控制，另一部分為數(shù)碼管時間的顯示，這兩部分都是通過相應(yīng)的關(guān)系控制的?？煞譃?種情況：(1)、A組紅燈亮，B組綠燈亮；(2)、A組紅燈繼續(xù)亮，B組黃燈亮；(3)、B組紅燈亮，A組綠燈亮；(4)、B組紅燈繼續(xù)亮，A組黃燈亮。流程圖如下： 定時中斷子程序：中斷服務(wù)程序的主要功能是進行計時操作，設(shè)計一個以1秒為周期的中斷子程序。流程圖如下： 保護現(xiàn)場是否滿20次計數(shù)器重新加載循環(huán)次數(shù)減1秒加1秒緩沖單元清零YN是否滿紅黃綠時間之和YN定時中斷入口現(xiàn)場恢復(fù)返回 (四)、程序的調(diào)

10、試與運行：程序的調(diào)試運行采用KEILC51編譯器，支持匯編語言和標(biāo)準(zhǔn)C語言。經(jīng)過一系列的調(diào)試之后，終于可以成功運行。 秒表:(一)、功能描述：這是一個簡易秒表，具有4個功能：啟動計時、暫定計時、繼續(xù)計時、時間清零。其中計時最小單位0.1 秒，最大計時時間999.9秒。(二)、硬件部分：詳細(xì)請見交通燈硬件部分(除去LED燈部分)(三)、軟件部分：1、設(shè)計思想：使用3個按鍵實現(xiàn)4個功能，其中暫停和繼續(xù)是一個鍵，這里通過判斷存儲單元的奇偶來選擇暫停和繼續(xù)。主要采用按鍵查詢加中斷定時的方法。2、流程圖：開始開始鍵暫停鍵清零鍵暫停是否按過暫停存儲單元開始暫停繼續(xù)清零YYYNY偶奇循環(huán)檢查按鍵NNN 其中

11、定時中斷子程序與交通燈思想類似，此處不再敘述。 (四)、程序的調(diào)試與運行：秒表程序設(shè)計過程中，初步完成時遇到2個bug：1、未開始時，按兩下暫停鍵，秒表也會開始計數(shù)；后來加了開始鍵計數(shù)單元，來判斷有沒有開始，若沒有開始，暫停鍵不作用。2、暫停后，按開始鍵也會繼續(xù)；后來加了暫停鍵計數(shù)單元來判斷暫停鍵是否按過，若已按過，開始鍵則不作用?？傠娐穲D：這是總的PCB圖，其中電源模塊沒有畫出來。附：設(shè)計程序(主要部分)任務(wù)一：交通燈/*交通燈的基本功能*/ LOOP: SETB TR0 MOV A,60H ADD A,61H MOV 62H,A ;62H存放紅燈時間 MOV A,61H ADD A,62H

12、 MOV 63H,A ;63H存放紅燈時間加綠燈時間 ADD A,60H MOV 64H,A ;64H存放紅黃綠時間之和 CLR C MOV A,51H SUBB A,61H JC LOOP1 ;計數(shù)值與61H比較 CLR C MOV A,51H SUBB A,62H JC LOOP2 ;計數(shù)值與62H比較 CLR C MOV A,51H SUBB A,63H JC LOOP3 ;計數(shù)值與63H比較 CLR C MOV A,51H SUBB A,64H JC LOOP4 ;計數(shù)值與64H比較 CLR CLOOP1: MOV P1,#0DEH ;A組紅燈亮，B組綠燈亮 11011110 MOV

13、A,62H SETB C SUBB A,51H MOV 53H,A ;62H-當(dāng)前計數(shù)值 送到53H A組燈 CLR C SUBB A,60H MOV 52H,A ;61H-當(dāng)前計數(shù)值 送到52H B組燈 CLR C SJMP SHUMA1 LOOP2: MOV P1,#0EEH ;A組紅燈繼續(xù)亮，B組黃燈亮 11101110 MOV A,62H SETB C SUBB A,51H MOV 53H,A ;62H-當(dāng)前計數(shù)值 送到兩組 MOV 52H,A CLR C SJMP SHUMA1LOOP3: MOV P1,#0F3H ;B組紅燈亮，A組綠燈亮 11110011 MOV A,63H SE

14、TB C SUBB A,51H MOV 53H,A ADD A,60H MOV 52H,A CLR C LJMP SHUMA1LOOP4: MOV P1,#0F5H ;B組紅燈繼續(xù)亮，A組黃燈亮 11110101 MOV A,64H SETB C SUBB A,51H MOV 53H,A MOV 52H,A LJMP SHUMA1/*設(shè)置黃燈 綠燈的時間*/NEXT1:CLR TR0 LCALL DELAY2 LCALL DELAY2 MOV 60H,#00H MOV 61H,#00H MOV 20H,#00H MOV 21H,#00H MOV P1,#0FFHNEXT: JNB P3.2,C

15、OUNTER0 ;查詢INT0口，有外部脈沖時60H自加1 JNB P3.3,COUNTER1 ;查詢INT1口，有外部脈沖時61H自加1 JNB P3.5,L ;查詢,有外部脈沖時執(zhí)行交通燈紅黃綠基本功能 LJMP SHUMAL: LCALL DELAY2 LCALL DELAY2 LJMP LOOP COUNTER0: LCALL DELAY2 INC 60H MOV 52H,60H LJMP SHUMA COUNTER1: LCALL DELAY2 INC 61H MOV 53H,61H LJMP SHUMADELAY2: MOV R6,#0FFHDELAY3: MOV R5,#0FFH

16、 DJNZ R5,$ DJNZ R6,DELAY3 RET 以上設(shè)置時間部分主要采用查詢按鍵的方法來進行設(shè)置時間，同時送到數(shù)碼管顯示。任務(wù)二：秒表NEXT: MOV R5,25H CJNE R5,#01H,L JNB P3.2,BEGIN L: JNB P3.3,COUNT0 ;以上可以使在暫停的情況下，按開始鍵不會繼續(xù) JNB P3.4,CLEAR LCALL DISP ;調(diào)用顯示子程序 SJMP NEXT ;重新循環(huán) NOP NOP NOP COUNT0:LCALL DELAY2 ;此段用來判斷有沒有開始，若沒有開始，摁兩下暫停鍵也不會開始 MOV R6,26H CJNE R6,#00H,

17、COUNT1 LJMP LCOUNT1: ;當(dāng)按鍵存儲單元為奇數(shù)時繼續(xù)，為偶數(shù)則暫停 LCALL DELAY2 INC 25H MOV A,25H MOV B,#02H DIV AB MOV R7,B CJNE R7,#00H,CONTINUE JMP STOP JMP NEXT BEGIN:LCALL DELAY2 ;開始，并用26H記錄 INC 26H SETB TR0 JMP NEXTSTOP:LCALL DELAY2 ;暫停 CLR TR0 JMP NEXTCONTINUE:LCALL DELAY2 ;繼續(xù) SETB TR0 JMP NEXTCLEAR:LCALL DELAY2 ;清零

18、 LJMP MAIN DELAY2: MOV R6,#0FFHDELAY3: MOV R5,#0FFH DJNZ R5,$ DJNZ R6,DELAY3 RET/*定時中斷處理程序*/TIME: PUSH ACC ;保護現(xiàn)場 PUSH PSW MOV TL0,#0B4H ;賦定時初值 MOV TH0,#3CH INC 20H MOV A,20H CJNE A,#2,RETI1 MOV 20H,#00H ;0.1秒鐘時間到 MOV A,21H ;21H存放0.1秒 ADD A,#01H MOV 21H,A CJNE A,#10,RETI1 MOV 21H,#00H ;一秒時間到 MOV A,22H ;22H存放1秒 ADD A,#01H MOV 22H,A CJNE A,#10,RETI1 MOV 22H,#00H ;10秒時間到 MOV A,23H ;23H存放10秒 ADD A,#01H MOV 23H,A CJNE A,#10,RETI1 ;100秒時間到 MOV 23H,#00H MOV A,24H ;24H存放100秒 ADD A,#01H MOV 24H,A CJNE A