單片機(jī)控制的交通燈系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 基于51單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì) 專 業(yè)： XX 學(xué) 生 姓 名： xx XX 學(xué) 號(hào)： 指 導(dǎo) 教 師： wwwwwwwwwww 2000年x月x日目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc198029884 1 設(shè)計(jì)任務(wù)和性能指標(biāo) PAGEREF _Toc198029884 h 1 HYPERLINK l _Toc198029885 1.1設(shè)計(jì)任務(wù) PAGEREF _Toc198029885 h 1 HYPERLINK l _Toc198029886 1.2性能指標(biāo) PAGEREF _Toc198029886 h 1 HYPERLINK l _Toc1

2、98029887 2 設(shè)計(jì)方案2 HYPERLINK l _Toc198029888 2.1任務(wù)分析2 HYPERLINK l _Toc198029889 2.2方案設(shè)計(jì)2 HYPERLINK l _Toc198029890 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3 HYPERLINK l _Toc198029891 3.1單片機(jī)的最小系統(tǒng)3 HYPERLINK l _Toc198029892 3.2電源電路4 HYPERLINK l _Toc198029893 3.3數(shù)碼管顯示時(shí)間電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc198029893 h 4 HYPERLINK l _Toc198029894 3.4信號(hào)燈控制電路

3、設(shè)計(jì)5 HYPERLINK l _Toc198029896 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5 HYPERLINK l _Toc198029897 4.1 主程序設(shè)計(jì)5 HYPERLINK l _Toc198029901 5 調(diào)試及性能分析6 HYPERLINK l _Toc198029902 5.1 調(diào)試分析6 HYPERLINK l _Toc198029903 5.1.1 軟件調(diào)試6 HYPERLINK l _Toc198029904 5.1.2 硬件調(diào)試6 HYPERLINK l _Toc198029905 5.1.3 系統(tǒng)功能調(diào)試6 HYPERLINK l _Toc198029907 6 心得體會(huì)6

4、HYPERLINK l _Toc198029908 參考文獻(xiàn)8 HYPERLINK l _Toc198029909 附錄1 系統(tǒng)原理圖9 HYPERLINK l _Toc198029910 附錄3 程序清單10附錄3元器件清單.141 設(shè)計(jì)任務(wù)和性能指標(biāo)1.1設(shè)計(jì)任務(wù)南北東西利用單片機(jī)完成交通信號(hào)燈控制器的設(shè)計(jì)，該交通信號(hào)燈控制器由一條主干道和一條支干道匯合成十字路口，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。設(shè)東西向?yàn)橹鞲傻?，南北為支干道?.2性能指標(biāo)狀態(tài)1：僅亮燈，數(shù)碼管不

5、工作。按下鍵4，紅/黃/綠三色燈交替亮：紅(20秒)黃（閃爍）(5秒)綠(20秒) 黃（閃爍）(5秒)紅2. 狀態(tài)2：燈和數(shù)碼管相結(jié)合，模擬十字路口的交通燈 在以上功能的基礎(chǔ)上數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示時(shí)間。2 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(lái)控制一些LED 和數(shù)碼管，模擬真實(shí)交通燈的功能。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，計(jì)時(shí)牌顯示路口通行轉(zhuǎn)換剩余時(shí)間等2.2方案設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)的要求可知，系統(tǒng)的硬件原理框圖如下圖所示。 系統(tǒng)硬件框圖單片機(jī)選用AT89S52，它與8051系列單片機(jī)全兼容，但其內(nèi)部帶有4KB的FLASH ROM，設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)

6、需外接程序存儲(chǔ)器，為設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來(lái)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。2. 軟件方案 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，程序框圖如圖1所示。軟件可由匯編語(yǔ)言完成，也可由C語(yǔ)言完成。軟件設(shè)計(jì)可以分為以下幾個(gè)功能模塊：主程序：初始化及鍵盤監(jiān)控。計(jì)時(shí)程序模塊：為定時(shí)器的中斷服務(wù)子程序，完成0.1秒（或其他時(shí)間）和1秒的時(shí)間定時(shí)。 顯示程序模塊：完成60個(gè)發(fā)光二極管（實(shí)際上只需驅(qū)動(dòng)30個(gè)）和8個(gè)LED數(shù)碼管的顯示驅(qū)動(dòng)。

7、程序流程圖見下一頁(yè)：調(diào)用正常運(yùn)行子程序調(diào)用緊急狀態(tài)子程序判斷當(dāng)前狀態(tài)初始化開始 程序流程圖3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)的最小系統(tǒng)ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S52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，復(fù)位電路采取按鍵復(fù)位方式。具體連接圖3.1和圖3.2。單片機(jī)系統(tǒng)的時(shí)鐘電路單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位電路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)共陽(yáng)數(shù)碼管，P1口作為數(shù)碼管的輸入，P0.4、P0.5、P0.6 P0.7分別控制東西南北四路數(shù)碼管的位選端C1,C2,C3,C4。 數(shù)碼管顯示電路（上圖是共陰數(shù)碼管）3.4信號(hào)燈控制電路 應(yīng)急電路

8、4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)開始4.1 主程序設(shè)計(jì) 參數(shù)初始化顯示子程序中斷處理緊急中斷子程序系統(tǒng)程序流程圖 5 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)試主要是檢測(cè)硬件電路是否有短路、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(wàn)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(wèn)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。5

9、.1.3 系統(tǒng)功能調(diào)試 通過(guò)軟件仿真顯示，系統(tǒng)基本能完成要求。6 心得體會(huì) 這次系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)歷時(shí)兩周的時(shí)間，在這實(shí)驗(yàn)過(guò)程里我們鞏固了從編程、焊板到調(diào)試的專業(yè)知識(shí)，邏輯思維和動(dòng)手能力都得到了很大的提高。 對(duì)于交通燈這個(gè)題目，由于以前學(xué)單片機(jī)這個(gè)課程時(shí)，做過(guò)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，查閱了大量的資料，在老師的講解幫助下，我們對(duì)如何通過(guò)單片機(jī)控制交通燈這個(gè)題目，有了進(jìn)一步的理解。 要解決的主要問(wèn)題就是程序的設(shè)計(jì)了，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(wèn)題，而且很難被檢查出來(lái)，但是

10、最后經(jīng)過(guò)我們的不斷努力，還是寫出來(lái)正確的代碼。 上周終于拿到了PCB板，懷著緊張的心情一個(gè)器件一個(gè)器件的完成板子的焊接，最后通過(guò)串口線把程序下載到板子上，但是板子卻沒有意料中的效果，而且沒一點(diǎn)現(xiàn)象，用萬(wàn)用表檢查單片機(jī)的電壓差不多為零，查出了問(wèn)題所在松了口氣，后來(lái)在網(wǎng)上查資料知道原來(lái)變壓器的接口那三個(gè)引腳，兩個(gè)GND必須短接，要不就不能正常供電，本以為短接后就正常了，但是數(shù)碼管還是沒反應(yīng)，二極管基本可以正常顯示，這時(shí)候真是一種煎熬，差了很久找不到原因，后來(lái)對(duì)照著原理圖一個(gè)個(gè)的檢查，最后發(fā)現(xiàn)原來(lái)是數(shù)碼管封裝錯(cuò)了，板子上的數(shù)碼管公共極是3、8兩個(gè)引腳，但是原理圖上封裝的事1、6，當(dāng)時(shí)也沒有注意，以為

11、只要是共陰管就沒問(wèn)題了，沒想到軟件本身就存在錯(cuò)誤。通過(guò)這次系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，對(duì)以前學(xué)過(guò)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(wèn)題的能力，同時(shí)提高了大家對(duì)專業(yè)的認(rèn)識(shí)及興趣，對(duì)于我們工科生來(lái)說(shuō)，對(duì)以后就業(yè)很有幫助。最后，尤其要感謝xx和xx老師的指導(dǎo)和幫助，我們才得以順利完成這次系統(tǒng)試驗(yàn)。參考文獻(xiàn)1 鄒麗新.單片微型機(jī)原理及應(yīng)用蘇州大學(xué)出版社，2006.122 彭偉.單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例.北京:電子工業(yè)出版社,2009。8附錄1 系統(tǒng)原理圖 系統(tǒng)原理圖附錄2 程序清單;程序?qū)崿F(xiàn)功能;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

12、括人行道在內(nèi)的道路交通狀態(tài)。;某一方向道路擁擠時(shí)，可以人工控制調(diào)節(jié)東西南北方向通行時(shí)間。;緊急情況時(shí)，各路口交通燈顯示紅燈，數(shù)碼管保持?jǐn)?shù)據(jù)不變。 #include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit key1=P10;sbit key2=P11;sbit key3=P12;sbit key4=P13;sbit smgwe1=P04;sbit smgwe2=P05;sbit smgwe3=P06;sbit smgwe4=P07;sbit smgdot=P27;sbit south_green=P20;sbit south

13、_red=P21;sbit south_yellow=P22;sbit east_green=P23;sbit east_red=P24;sbit east_yellow=P25;sbit num_a=P00;sbit num_b=P01;sbit num_c=P02;sbit num_d=P03;uchar count;uchar type=1;uchar num;uchar south_dispnum=10,east_dispnum=5;void delay_ms(uint z)uchar x,y;for(x=0;xz;x+)for(y=0;y123;y+);void timer0_ini

14、t()TMOD=0 x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;ET0=1;EA=1;TR0=1;void display(uchar south_dispnum,uchar east_dispnum)uchar south_dispnum1,south_dispnum2;uchar east_dispnum1,east_dispnum2;south_dispnum1=south_dispnum/10;south_dispnum2=south_dispnum%10;east_dispnum1=east_dispnum/10;east_disp

15、num2=east_dispnum%10;smgwe1=1;smgwe2=0;smgwe3=0;smgwe4=0;num_d=south_dispnum1/8;num_c=south_dispnum1%8/4;num_b=south_dispnum1%4/2;num_a=south_dispnum1%2;delay_ms(1);smgwe1=0;smgwe2=1;smgwe3=0;smgwe4=0;num_d=south_dispnum2/8;num_c=south_dispnum2%8/4;num_b=south_dispnum2%4/2;num_a=south_dispnum2%2;del

16、ay_ms(1);smgwe1=0;smgwe2=0;smgwe3=1;smgwe4=0;num_d=east_dispnum1/8;num_c=east_dispnum1%8/4;num_b=east_dispnum1%4/2;num_a=east_dispnum1%2;delay_ms(1);smgwe1=0;smgwe2=0;smgwe3=0;smgwe4=1;num_d=east_dispnum2/8;num_c=east_dispnum2%8/4;num_b=east_dispnum2%4/2;num_a=east_dispnum2%2;delay_ms(1);void traffi

17、c_light()switch(type)case 1:south_red=1; south_green=0; south_yellow=0; east_red=0; east_green=1; east_yellow=0;display(south_dispnum,east_dispnum);if(east_dispnum=0) east_dispnum=5;south_dispnum=5; type=2; break;case 2:south_red=1; south_green=0;/ south_yellow=0; east_red=0; east_green=0;/ east_yel

18、low=0; display(south_dispnum,east_dispnum); if(east_dispnum=0) south_dispnum=5;east_dispnum=10;type=3; break;case 3:south_red=0; south_green=1; south_yellow=0; east_red=1; east_green=0; east_yellow=0; display(south_dispnum,east_dispnum); if(south_dispnum=0) south_dispnum=5;east_dispnum=5; type=4; br

19、eak;case 4:south_red=0; south_green=0;/ south_yellow=0; east_red=1; east_green=0;/ east_yellow=0; display(south_dispnum,east_dispnum); if(east_dispnum=0) south_dispnum=10;east_dispnum=5;type=1; break;void main()timer0_init();while(1)traffic_light();void timer0_isr() interrupt 1TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;count+;if(count=5)if(type=2)east_yellow=!east_yellow;if(type=4)south_yellow=!south_yellow;if(count=20) count=0;south_dispnum-;east_dispnum-; 附錄1 元器件清單數(shù)量 器件類型 原理圖符號(hào) 封裝Used Part Type Designator Footprin