單片機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計報告

1、X0001長安大學(xué)單片機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計報告題目：十字路口交通路口控制科目：單片機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計姓名：學(xué)號：班級：指導(dǎo)老師：完成時間：目錄1、設(shè)計目標(biāo) 22、相關(guān)背景知識 33、系統(tǒng)的硬件設(shè)計 33.1、 電路框圖設(shè)計 33.2、 系統(tǒng)的硬件組成及方案選擇 43.2.2、 系統(tǒng)的方案選擇 43.3、 參數(shù)計算及元器件選擇 63.4、 擇如表2 （元器件清單）所示 64、系統(tǒng)工作流程 65、系統(tǒng)仿真 85.1仿真的電路圖 86、設(shè)計總體評價 117、收獲和建議 118、附錄 131、設(shè)計目標(biāo)任務(wù)：利用單片機(jī)設(shè)計一個十字路口交通燈控制器要求：利用單片機(jī)的定時器產(chǎn)生秒信號，控制十字路口的紅、綠、黃燈交替點

2、亮 和熄滅，并且用4只LED數(shù)碼管顯示十字路口兩個方向的剩余時間。(1)東西向通行80秒，南北向通行60秒，緩沖時間3秒。(2) 能用按鍵設(shè)置兩個方向的通行時間(綠、紅燈點亮的時間)和暫緩?fù)ㄐ袝r間(黃燈點亮的時間)。系統(tǒng)的工作應(yīng)符合一般交通燈控制的要求。2、相關(guān)背景知識隨著社會的飛速發(fā)展，城市交通問題日益凸顯嚴(yán)重，尤其在城市街道的十 字交叉路口，頻繁發(fā)生交通問題，為了保證交通秩序和行人安全，一般在每條 街上都有一組紅、黃、綠交通信號燈。我國目前使用的信號燈具體含義如下：(l)綠燈亮?xí)r，允許車輛、行人通行，但轉(zhuǎn)彎的車輛不準(zhǔn)妨礙直行的車輛和 被放行的行人通行。2.1、 燈亮?xí)r，不準(zhǔn)車輛、行人通行，

3、但已越過停止線的車輛和已進(jìn)入人行 通道的行人，可以繼續(xù)通行。2.2、 燈亮?xí)r，不準(zhǔn)車輛、行人通行。2.3、 色箭頭燈亮?xí)r，準(zhǔn)許車輛按箭頭所示方向通行。2.4、 燈閃爍時，車輛、行人須在確保安全的原則下通行。2.5、 轉(zhuǎn)彎車輛和T形交叉口右邊無人行橫道的直行車輛，遇黃燈或紅燈 時，在不妨礙被放行的車輛和行人通行的情況下可以通行。交通燈控制電路自動控制十字路口的紅、黃、綠交通燈。交通燈通過狀態(tài) 轉(zhuǎn)換，指揮車輛行人通行，保證車輛行人的安全，實現(xiàn)十字路口交通管理自動 化。模擬交通信號控制下路口的交通情況，是用程序在模擬現(xiàn)實生活中十字路 口的交通情況，這樣做是非常有實際意義的。在現(xiàn)實生活中，觀察和調(diào)試一

4、個 路口的交通信號燈是要花要化很長的時間。如果將這個過程用程序來模擬，那 就可以節(jié)省大量的時間，同時通過改變程序的各種變量值，也可以更容易地反 映更多的在現(xiàn)實生活中不常發(fā)生的復(fù)雜情況。得到很多寶貴的數(shù)據(jù)，來指導(dǎo)現(xiàn) 實中交通系統(tǒng)的架設(shè)。2.6、 的硬件設(shè)計單片機(jī)設(shè)計交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機(jī)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，當(dāng)然，接入LED數(shù)碼管就可以顯示倒計時以提醒行使者，更具人性化。2.7、 電路框圖設(shè)計電路的框圖如圖1所示：頁腳內(nèi)容3X0001按鍵控制電路紅黃球信號燈AT89C51LED數(shù)碼昴示:尸LED數(shù)碼顯示圖1電路框圖據(jù)此，本設(shè)計系統(tǒng)以51單片機(jī)為控制核心，單

5、片機(jī)上電后，系統(tǒng)進(jìn)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。2.8、 系統(tǒng)的硬件組成及方案選擇該系統(tǒng)由AT89C51單片機(jī)、兩位數(shù)共陰極數(shù)碼管、按鍵和LED紅黃綠構(gòu)成。2.8.1、 中斷系統(tǒng)：中斷系統(tǒng)的作用主要是對外部或內(nèi)部的終端請求進(jìn)行管理與處理。AT89C51共有5個中斷源，它們是兩個外部事件中斷INT0 (P3.2)和INT1 (P3.3)、兩 個片內(nèi)定時/計數(shù)器溢出中斷TF0和TF1和片內(nèi)用行口中斷TI或RI,這幾個中 斷源由TCOM口 SCON5個特殊功能寄存器進(jìn)行控制，其中5個中斷源的程序入口 地址如表1所示。表1各中斷源的中斷處理

6、程序入口地址在耳J 丁 P中斷源入口地址1外部事件中斷INT00003H2定時/計數(shù)器T0溢出中斷000BH3外部事件中斷INT10013H4定時/計數(shù)器T1溢出中斷001BH5串行口接收和發(fā)送中斷0023H2.8.2、 系統(tǒng)的方案選擇1)總體流程圖(實現(xiàn)各種狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換)東西紅燈東西紅燈，南北東西黃燈, 紅燈東西綠燈，南北 紅燈圖2總體流程圖2）工作原理由軟件設(shè)置交通燈的初始時間，南北方向通行 80秒，東西方向通行60 秒，數(shù)碼管采用動態(tài)顯示，P0 口送字形碼，P2 口送字位選通信號，通過單片機(jī) 的P1 口控制各種信號燈的燃亮與熄滅。采用中斷方式實現(xiàn)按鍵的功能。不通分曲上，® &#

7、174;®一 缸盤一謊圖4系統(tǒng)框圖3）電路原理圖他*Ai£l m4m,口班 K3 ,W.huofAin 何3PT” VAtH2MU FZ3rMi 工，Urz.Tr*.«FSIVKt *Tirw- ozTrn: pawn R3.<TDF3im raua'STTT1 ra.TTF<p-" fafj= 吶山前 HA>T£LIPir« HXVOP.EEN同 ELLJMn圖5電路原理圖2.9、 參數(shù)計算及元器件選擇元器件選擇如表2 （元器件清單）所示表2元器件清單名稱個數(shù)備注AT89C51單片機(jī)1/7SEG-MPX2-

8、CC-BULE 碼管2共陰極數(shù)碼管按鍵3/LED紅黃綠各4個/4、系統(tǒng)工作流程1 ）系統(tǒng)啟動后，系統(tǒng)按程序給定的時間工作，即東西向通行60秒，南北向通行40秒，黃燈亮4秒。首先東西向通行，然后南北向通行，如此循環(huán)。2）通行時間的設(shè)置：當(dāng)需要更改主、次干道的通行時間時，可以用設(shè)置 鍵、增加鍵、減少鍵”進(jìn)行設(shè)置。第一次按“設(shè)置鍵”時，東西向的綠燈亮，東西向的 LED數(shù)碼管顯示當(dāng) 前東西向的通行時間，并且按每秒 3次的頻率閃爍（每秒鐘亮3次暗3次）， 其余的信號指示燈和南北向的LED數(shù)碼管熄滅，此時可以用“增加鍵”和“減 少鍵”來改變南北向的通行時間，每按一次鍵，數(shù)碼管的顯示時間增加1秒或減少1秒，

9、長按鍵（按下的時間超過1秒鐘以上），則數(shù)碼管顯示的時間按每 秒鐘增加或減少10的速度快速變化第二次按“設(shè)置鍵”時，東西向的黃燈亮，東西向的數(shù)碼管顯示當(dāng)前東西 向黃燈的點亮?xí)r間，并且按每秒 3次的頻率閃爍，其余的信號指示燈和南北向 的數(shù)碼管熄滅，此時可以用“增加鍵”和“減少鍵”來改變東西向黃燈的點亮 時間。第三次按“設(shè)置鍵”時，南北向的綠燈亮，南北向的數(shù)碼管顯示當(dāng)前 南北向綠燈的通行時間，并且按每秒 3次的頻率閃爍，其余的信號指示燈和東 西向的數(shù)碼管熄滅，此時可以用“增加鍵”和“減少鍵”來改變南北向綠燈的 通行時間。第四次按“設(shè)置鍵”時，南北向的黃燈亮，南北向的數(shù)碼管顯示當(dāng) 前南北向黃燈的點亮?xí)r

10、間，并且按每秒 3次的頻率閃爍，其余的信號指示燈和 東西向的數(shù)碼管熄滅，此時可以用“增加鍵”和“減少鍵”來改變南北向黃燈 的點亮?xí)r間。第五次按“設(shè)置鍵”時，系統(tǒng)退出設(shè)置狀態(tài)，回到交通信號燈狀態(tài)，并且東西向先通行，南北向后通行?！霸O(shè)置鍵”的功能如表3所示。表3按鍵功能置次1數(shù)第1次第2次第3次第4次第5次調(diào)整內(nèi)容東西向的 綠燈點亮 時間東西向的 黃燈點亮 時間南北向的 球燈點亮 時間南北向的 黃燈點亮 時間恢復(fù)交 通燈工 作狀態(tài)調(diào)整范圍099 秒09秒099 秒09秒圖6主程序流程圖圖7中斷T0流程圖圖8中斷T1流程圖5、系統(tǒng)仿真5.1仿真的電路圖1）交通燈東西方向綠燈亮、南北方向紅燈亮?xí)r仿真圖

11、頁腳內(nèi)容9X0001圖10頁腳內(nèi)容11BHB-hls-ES， 理工於 n-pr pri- rd1 G:wc wi 1, * rUx«i n xs MAX rzjafx>-i KlWa<“1加卜 P3in>» “MITT rj JiinF3CPliyTiFDZDCG Or2）交通燈東西方向黃燈亮、南北方向紅燈亮?xí)r仿真圖fJJFWTTPSSiTiP.T/1.1N; FH'ilM rz. i'.-ir-ci £1£ 0 ' LI小KH 應(yīng)© HI!: £景£案- u n c n UE3LA

12、1IM ,白 T： £5L"U P3«1r ftW0?TIMI IIIL毛卡皿* BLvyElImHWREH 帕9 15x0. KMiU 一 隔X00013）交通燈東西方向紅燈亮、南北方向綠燈亮?xí)r仿真圖頁腳內(nèi)容17pc 加 PC，間I FU總齷 HJW3 ，4iX rcs»w FC4Wpi肝口 邙3 r»ra rzj;fPTT, 3 4 T3JEFn.W39wcrm t圖114）交通燈東西方向紅燈亮、南北方向黃燈亮?xí)r仿真圖- irr"-ii ! a,anwt!r3.*nu.igrTT PTEW4RB, OjlW|E-心-iHfhiil

13、ii圖12AEFT dijuirn5）按下按鍵，調(diào)節(jié)綠燈時間至95秒 n n UA0-,T.二PTWi.flratfw UflHJ工圖136、設(shè)計總體評價本系統(tǒng)就是充分利用了 AT89C51芯片的I/O引角。系統(tǒng)采用MSC-51系列單 片機(jī)為中心器件來設(shè)計交通燈控制器，實現(xiàn)了通過單片機(jī)芯片的P0 口控制紅、黃、綠燈的點亮與熄滅；P1和P2 口外接數(shù)碼管倒計時顯示各個信號燈的時 問。系統(tǒng)設(shè)計簡便、實用性強(qiáng)、操作簡單、程序設(shè)計簡便。系統(tǒng)的不足之處不 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。這是由本身的地理 位置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)。7、收獲和建議本次課

14、程設(shè)計，是在結(jié)束了相關(guān)理論知識與實驗的學(xué)習(xí)后進(jìn)行的，是對理 論知識和實驗的綜合和提高。理論知識的學(xué)習(xí)是為更好的解決實際問題。通過 本次課程設(shè)計，我充分意識到自己所學(xué)的東西還是非常有限的，不過通過設(shè) 計，還是學(xué)到了一些書本上沒有學(xué)到的東西，為自己以后的學(xué)習(xí)起了很大的幫 助，在這個過程中，我真切的感到了，我又知道了很多，同時也掌握了很多以 后在工作和生活中能真正用到的很多東西。其次，通過這本次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只 有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，唯有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論 中得出結(jié)論，才能真正提高我們自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中，難免會遇

15、到過各種各樣的問題，例如自己知識的很多漏洞，對以 前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，實踐經(jīng)驗比較缺乏，理論 聯(lián)系實際的能力還待急需提高。此次課程設(shè)計之后，我一定把以前所學(xué)過的知 識重新溫故。我覺得類似這種課程設(shè)計的實踐真的不錯，通過這些項目練習(xí)，我的自學(xué) 能力和解決實際問題的能力得到了提高，可以說是對綜合素質(zhì)全面提升，我想 這也是我們上大學(xué)應(yīng)該真正學(xué)到的。最后，感謝老師對我們的教導(dǎo)，使我學(xué)習(xí)了理論知識，打下了堅實的理論 基礎(chǔ)，才得以將其應(yīng)用到此次課程設(shè)計中來完成它。參考文獻(xiàn)11段晨東.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，2013。21霍孟友.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：機(jī)械

16、工業(yè)出版社，2004?！?】裘雪紅.微型計算機(jī)原理與接口技術(shù).西安電子科技大學(xué)出版社， 2007。【4】張毅剛.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：高等教育出版社，2004?！?】劉娟.單片機(jī)C語言與PROTUES真技能實訓(xùn).中國電力出版社， 20100【6】張靖武.單片機(jī)系統(tǒng)的PROTEUS計與仿真.電子工業(yè)出版社,20078、附錄程序如下所示：#include "at89x51.h"#include "control.h"/用于顯控制數(shù)碼管示的 函數(shù)int EWNowCount;/東西向的顯示秒數(shù)int NSNowCount;/南北向德顯示秒數(shù)int tem

17、p ;/ 臨時變量，用以判斷路燈轉(zhuǎn)換條件及賦給 count的值unsigned int num;/計時次數(shù)，每4000次為一秒unsigned char delay_time;/控制閃爍的延時一unsigned char edit;/可設(shè)置紅綠燈初始值unsigned char setClicks;保存set鍵的按下 次數(shù)unsigned char FlashChange;/東西向與南北向計 時器轉(zhuǎn)換char add;/加或者減后的值int EWGreenDef = 80 ;/東西向的默認(rèn)值int EWYellowDef = 3 ;int EWRedDef =63int NSGreenDef=

18、 60 ;/南北向的默認(rèn)值int NSYellowDef = 3;int NSRedDef = 83 ;int EWGreen;int EWYellow;/定義六個變量，用來讀秒int EWRed;int NSGreen;int NSYellow;int NSRed ;int Sum1 ;/ EWGreenDef +EWYellowDef+ EWRedDefint Sum2 ;/EWGreenDef+EWYellowDefint Sum3 ;/ NSGreenDef+NSRedDefunsigned char n;/用其值來判斷是否為長按鍵void T0_INT(void) interrupt

19、1/*定時器T0,控制紅綠燈的 轉(zhuǎn)換*/num+;Sumi = EWGreenDef +EWYellowDef+ EWRedDef;Sum2 =EWGreenDef+EWYellowDef;Sum3 = NSGreenDef+NSRedDef ;if( num =4000 )/*1s = 0.25ms *4000 */if(temp<=EWGreenDef)/*東西向綠燈讀秒*/EWNowCount = EWGreen;EWGreenLight();EWGreen-;if(temp<=NSRedDef)/*南北向紅燈燈讀秒*/NSNowCount = NSRed;NSRedLigh

20、t();NSRed-;if(temp<=Sum2 && temp>EWGreenDef) /* 東西 向黃燈讀秒*/EWNowCount = EWYellow;EWYellowLight();EWYellow-;if(temp<=Sum3 && temp>NSRedDef)/*南北向綠燈讀秒*/NSNowCount = NSGreen;NSGreenLight();NSGreen-;if(temp<=Sum1+2 && temp > Sum2)/*東西向紅燈讀秒*/EWNowCount = EWRed;EWRe

21、dLight();EWRed-;if(temp<=Sum1+2 && temp > Sum3)/*南北向黃燈讀秒*/X0001NSNowCount = NSYellow;NSYellowLight();NSYellow-;if(EWGreen<0) EWGreen = EWGreenDef;/*重新裝載初值*/if(EWYellow<0) EWYellow = EWYellowDef;if(EWRed<0) EWRed = EWRedDef;if(NSGreen<0) NSGreen = NSGreenDef;if(NSYellow<0

22、) NSYellow = NSYellowDef;if(NSRed<0) NSRed = NSRedDef;temp+;if(temp>Sum1) temp=0；num=0;void T1_INT(void) interrupt3/* 定時器T1,控制長按鍵*/if(P0_1=0 11P0_0=0) n+;if(P0_1=1 && P0_0=1)n=0;unsigned char getKey(void) /* 判斷哪個鍵被按下，并返回鍵值*/unsigned char key ;if(P0_0 = 0 11P0_1=0 11P3_3=0)delay_ms(10);

23、if(P0_0=0)/* add 鍵 */key=2;while(!P0_0);if(n<100) add+;if(n>100)add=add+10;if(add>=99) add=99;if(P0_1=0)/* decrease 鍵 */key=3;TR1 = 1;while(!P0_1);if(n<100) add-;if(n>100)add=add-10;if(add<=0) add = 0;if(P3_3=0)/* set 鍵 */while(!P3_3) ;key = 1 ;setClicks+;else key=0;/*無鍵按下*/return

24、key;void run(void)/*根據(jù)鍵值，實現(xiàn)相 應(yīng)的功能(設(shè)置，加或減)*/unsigned char key = getKey();/* 獲取鍵值*/switch(key)case 0:/* 無按鍵按 下*/頁胭內(nèi)容16if(edit=0)X0001delay_time = 0;break;case 1:/* 按下設(shè)置鍵*/edit = 1;/*將交通燈狀態(tài)置為可修改狀態(tài)*/if(edit=1)delay_time = 150;switch(setClicks)/* 設(shè)置鍵按下的次數(shù)*/case 1:/*按下1次設(shè)置東西向通行時間*/TR0 = 0 ;/*關(guān)閉計時器T0*/EWGr

25、eenLight();/*東西向綠燈亮*/NSTurnOff();/南北向全滅add = EWGreen ;EWNowCount = add ;FlashChange = 1;/*關(guān)閉南北向計時牌*/break;case 2:/*按下2次設(shè)置東西向黃燈時間*/EWYellowLight();NSTurnOff();add = EWYellow;EWNowCount = add ;FlashChange = 1;break;頁腳容17X0001/*按下3次設(shè)置南北向通 行時間*/add = NSGreen;case 5:/*按下5次退出設(shè)置狀態(tài)*/頁內(nèi)容19NSGreenLight();EWTu

26、rnOff();EWNowCount = add ;FlashChange = 2;/*關(guān)閉東西向計時牌*/break;case 3:/*按下4次設(shè)置南北向黃 燈時間*/NSYellowLight();EWTurnOff();add = 0 ;add = NSYellow;EWNowCount = add ;FlashChange = 2;break;EWRedDef = NSGreenDef + NSYellowDef ;/*設(shè)置東西向紅燈的默認(rèn) 值*/NSRedDef = EWGreenDef + EWYellowDef ;/*設(shè)置南北向紅燈的默認(rèn)值*/EWRed = EWRedDef ;

27、NSRed = NSRedDef ;TR0 = 1 ;/*打開計時器T0 */add = 0 delay_time = 0;FlashChange = 0;/*打開兩個方向的計時牌*/edit = 0;setClicks = 0;if(add>9) add = 9;/*黃燈設(shè)置不能超過9 */break;break;case 2:/* 按下add鍵進(jìn)行的鍵處理*/if(edit=1)if(setClicks=1)/* 按1下set 鍵 */EWGreenDef = add;/*加載當(dāng)前的時間*/EWGreen = EWGreenDef;EWNowCount = EWGreen ;if(s

28、etClicks=2)/* 按2下set鍵*/EWYellowDef = add ;EWYellow = EWYellowDef;/*加載當(dāng)前的時間*/EWNowCount = EWYellow ;if(setClicks=3)/*按3下 set 鍵 */NSGreenDef = add;NSGreen = NSGreenDef;NSNowCount = NSGreen ;if(setClicks=4)/*按4下 set 鍵 */if(add>9) add = 9;NSYellowDef = add ;NSYellow = NSYellowDef ;NSNowCount = NSYell

29、ow ;if(setClicks=2)if(add>9) add = 9;else if(!edit)/*在非修改狀態(tài) 下，不閃爍*/delay_time = 0;break;case 3:/*按下decrease鍵進(jìn)行的鍵處理，原理同 add */if(edit=1)if(setClicks=1)EWGreenDef = add;EWNowCount = EWGreen ;EWGreen = EWGreenDef;EWYellowDef = add ;EWYellow = EWYellowDef;EWNowCount = EWYellow ;if(setClicks=3)NSGreen

30、Def = add;NSGreen = NSGreenDef;NSNowCount = NSGreen ;if(setClicks=4)if(add>9) add = 9;NSYellowDef = add ;NSYellow = NSYellowDef ;X0001NSNowCount = NSYellow ;else if(!edit)delay_time = 0; break;void main()TMOD = 0x22;/*計時器T0和T1,且都用方式2 */TH0 = 6;/*0.25ms */TR0=1;/*開定時器ET0=1;TH1 = 6;/*0.25ms */ET1=1

31、;EA=1;/* 開中斷*/EWGreen = EWGreenDef;EWYellow = EWYellowDef;EWRed = EWRedDef;NSGreen = NSGreenDef;NSYellow = NSYellowDef;NSRed = NSRedDef;while(1)run();switch(FlashChange)/*選擇數(shù)碼管顯示的狀態(tài)(同時顯示或只顯示其中一個) */case 0:EWDispControl(EWNowCount,delay_ time);NSDispControl(NSNowCount, delay_time);頁腳內(nèi)容27*/break;case

32、1:EWDispControl(EWNowCount, delay_time);break;case 2:NSDispControl(NSNowCount, delay_time);break;Control.hunsigned char led= 0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, /040x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f /59;void delay_ms(unsigned int a)/延時a msunsigned int i;while(a->0)1 = 70;while(i-> 0);void EWdispHigh(unsigned char