單片機(jī)交通燈課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、 單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告專業(yè)：自動(dòng)化073班學(xué)生姓名：閆樂于綠淼學(xué)號(hào):指導(dǎo)教師：趙鳳強(qiáng)付立軍完成日期：2010年7月7日目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 1設(shè)計(jì)任務(wù)和性能指標(biāo)11.1設(shè)計(jì)任務(wù)11.2性能指標(biāo)1 HYPERLINK l bookmark8 2設(shè)計(jì)方案22.1任務(wù)分析2 HYPERLINK l bookmark10 2.2方案設(shè)計(jì)2 HYPERLINK l bookmark14 3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)33.1單片機(jī)的最小系統(tǒng)33.2電源電路43.3數(shù)碼管顯示時(shí)間電路設(shè)計(jì)43.4信號(hào)燈控制電路設(shè)計(jì)5 HYPERLINK l bookmark16 4系

2、統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5主程序設(shè)計(jì)5 HYPERLINK l bookmark18 5調(diào)試及性能分析6調(diào)試分析65.1.1軟件調(diào)試65.1.2硬件調(diào)試65.1.3系統(tǒng)功能調(diào)試6 HYPERLINK l bookmark20 6心得體會(huì)6 HYPERLINK l bookmark22 參考文獻(xiàn)8 HYPERLINK l bookmark24 附錄1系統(tǒng)原理圖9附錄2系統(tǒng)仿真圖10 HYPERLINK l bookmark32 附錄3程序清單11 1設(shè)計(jì)任務(wù)和性能指標(biāo)1.1設(shè)計(jì)任務(wù)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)

3、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)（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。（2）干道均有車時(shí)，兩者交替允許通行，主干道每次放行60秒，支干道每次放行40秒，設(shè)立60秒、40秒計(jì)時(shí)、顯示電路。（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。（4）支干道通行時(shí)間及黃燈亮的時(shí)間均可在099秒內(nèi)任意設(shè)置。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

4、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。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。鍵盤單片機(jī)LED顯示三色指示燈系統(tǒng)硬件框圖單片機(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FLASHROM,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

5、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。軟件可由匯編語言完成，也可由C語言完成。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)。初始化判斷當(dāng)前狀態(tài)調(diào)用正常調(diào)用緊急運(yùn)行子程序狀態(tài)子程序程序流程圖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AT89C52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

6、3.1和圖3.2。II112MC2Cap30pF1Cap3Opl-單片機(jī)系統(tǒng)的時(shí)鐘電路SIqvcc|iCapPoE珂D|I120uFEll11R_esSemiiox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)共陰數(shù)碼管，P1口作為數(shù)碼管的輸入，P3.4、P3.5、P3.6P3.7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3.4信號(hào)燈控制電路4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5調(diào)試及性能分析調(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)

7、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。5.1.3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)這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)歷時(shí)一個(gè)學(xué)期的時(shí)間，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

8、調(diào)試的整個(gè)過程。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)，做過類似相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，覺得這個(gè)比較簡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。接著就是用AD6這個(gè)軟件來畫電路板，這個(gè)軟件的應(yīng)用上學(xué)期也學(xué)過了，但是學(xué)的時(shí)候感覺很簡單，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樣，有個(gè)別大的是用來固定的，這個(gè)很容易被忽略。下來就是程序的設(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單，設(shè)計(jì)時(shí)到了細(xì)節(jié)

9、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。上周學(xué)校終于把板子給做回來了，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，用萬用表檢查單片機(jī)的電壓差不多為零，查出了問題所在松了口氣，后來在網(wǎng)上查資料知道原來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，后來對(duì)照著原理圖一個(gè)個(gè)的檢查，最后發(fā)現(xiàn)原來是數(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，

10、但是原理圖上封裝的事1、6，當(dāng)時(shí)也沒有注意，以為只要是共陰管就沒問題了，沒想到軟件本身就存在錯(cuò)誤。通過這次課設(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。參考文獻(xiàn)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.閆勝利.AltiumDesigner6.X中文版使用教程電子工業(yè)出版社2007.6附錄1系統(tǒng)原理圖111LiTlU|1-.

11、AujrESm；*UlLEJI4muJ1Jlaik_干一.J,*iiXiskJ413E-MSTTHETaLEJape4T3VUMrLTEK壬PL2;LLIII、4Lu-樹04QCLUML.1M-conflMH監(jiān)ns*42hlM卩諭fIL231卩專UYII筒I匸附錄2系統(tǒng)仿真圖附錄3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。;工作寄存器及存儲(chǔ)單元分配;1.工作寄存器;R2設(shè)置為定時(shí)器定時(shí)中斷次數(shù),R6、

12、R7用于延時(shí)程序中的寄存器;2.片內(nèi)存儲(chǔ)單元;30H、31H作為兩組數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元;32H、33H作為交通燈初始狀態(tài)存儲(chǔ)單元;40H、41H作為交通燈顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元;3.標(biāo)志位;00H：南北通行標(biāo)志位；01H：東西通行標(biāo)志位;02H:緊急事件標(biāo)志位SNFEQU00HEWFEQU01HURFEQU02HORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPDSZDORG0003H;南北通行標(biāo)志位;東西通行標(biāo)志位;緊急事件標(biāo)志位;上電轉(zhuǎn)主程序;定時(shí)中斷入口;緊急中斷入口LJMPURZDORG0030HMAIN:LCALLINITLOOP:LCALLDIS;調(diào)用初始化子程序;循環(huán)執(zhí)行顯示

13、子程序AJMPLOOP;/初始化程序INIT:SETBSNFSETBEWFSETBURFMOVR2,#20MOVTMOD,#01HMOVTL0,#0B0HMOVTH0,#3CHSETBEA;定時(shí)器中斷20次為1s;初始化定時(shí)器;開定時(shí)中斷與緊急中斷SETBET0SETBTR0SETBEX0SETBIT0;設(shè)置中斷程控方式MOVDPTR,#TAB;數(shù)值首地址放入DPTR中MOV40H,#40;東南西北通行時(shí)間設(shè)置MOV41H,#40MOV30H,#40;通行時(shí)間初始化MOV31H,#60MOVP0,#4CH；初始化時(shí)南北通行并把交通燈狀態(tài)分別放在32H和33H中MOV32H,#4CHMOVP2,

14、#15HMOV33H,#15HRET;/顯示子程序DIS:MOVP3,#0DFH;選中南北方向的十位數(shù)碼管MOVA,30H;把顯示數(shù)據(jù)送人數(shù)碼管顯示MOVB,#10DIVABMOVCA,A+DPTRMOVP1,ALCALLD1MSMOVP3,#0EFH;選中南北方向的個(gè)位數(shù)碼管MOVA,B;送入數(shù)碼管顯示MOVCA,A+DPTRMOVP1,ALCALLD1MSMOVP3,#7FH;選中第東西方向的十位數(shù)碼管MOVA,31H;送入數(shù)碼管顯示MOVB,#10DIVABMOVCA,A+DPTRMOVP1,ALCALLD1MSMOVP3,#0BFH;選中第東西方向的個(gè)位數(shù)碼管MOVA,BMOVCA,A

15、+DPTRMOVP1,ALCALLD1MSSETBP3.0SETBP3.1JNBP3.0,DIS_S;查詢是否第一個(gè)按鍵按下JNBP3.1,DIS_E;查詢是否第二個(gè)按鍵按下AJMPDIS_R;沒有鍵按下則返回DIS_S:LCALLD5MS;按鍵去抖JNBP3.0,DIS_SNAJMPDIS_RDIS_SN:MOV40H,#50;對(duì)通行時(shí)間從新分配，南北通行時(shí)間加長MOV41H,#30AJMPDIS_RDIS_E:LCALLD5MS;按鍵去抖JNBP3.1,DIS_EWAJMPDIS_RDIS_EW:MOV40H,#30;東西通行時(shí)間加長MOV41H,#50DIS_R:RET;/定時(shí)中斷處理程

16、序DS_C:LJMPDS_R;接力跳轉(zhuǎn)DSZD:PUSHACC;保護(hù)現(xiàn)場PUSHPSWCLRTR0;關(guān)定時(shí)器及中斷標(biāo)志位并重新賦值CLRTF0MOVTL0,#0B0HMOVTH0,#3CHDJNZR2,DS_C;判斷1m時(shí)間是否到達(dá)MOVR2,#20;到達(dá)重新賦值DEC30H;南北方向通行時(shí)間減一MOVA,30H;把減一后的時(shí)間送入顯示存儲(chǔ)單元;南北通行到達(dá)最后4秒時(shí)黃燈閃爍DS_10:CJNEA,#4,DS_11;如果通行時(shí)間剩余4秒JNBSNF,DS_11;判斷是否是南北通行MOVP0,#8AHMOV32H,#8AH;把交通燈狀態(tài)存入存儲(chǔ)單元（后面類似）DS_11:CJNEA,#3,DS_

17、12;不是剩余3秒，返回JNBSNF,DS_12;不是南北通行時(shí)間，返回MOVP0,#88HMOV32H,#88HDS_12:CJNEA,#2,DS_13JNBSNF,DS_13MOVP0,#8AHMOV32H,#8AHDS_13:CJNEA,#1,DS_14JNBSNF,DS_14MOVP0,#88HMOV32H,#88HDS_14:JNZDS_NE;通行時(shí)間沒有結(jié)束轉(zhuǎn)向改變東西方向的數(shù)碼管CPLSNF;如果通行時(shí)間結(jié)束則對(duì)標(biāo)志位取反JNBSNF,DS_1;判斷是否南北通行MOV30H,40H;是，點(diǎn)亮相應(yīng)的交通燈MOVP0,#4CHMOV32H,#4CH;存儲(chǔ)交通燈狀態(tài)MOVP2,#15H

18、MOV33H,#15H;存儲(chǔ)交通燈狀態(tài)DS_NE:DEC31H;東西方向通行時(shí)間減一MOVA,31H;把通行剩余時(shí)間送入顯示存儲(chǔ)單元;東西方向通行時(shí)間剩余4秒鐘黃燈閃爍（程序注釋與南北方向類似略）DS_20:CJNEA,#4,DS_21JBEWF,DS_21MOVP0,#51HMOV32H,#51HDS_21:CJNEA,#3,DS_22JBEWF,DS_22MOVP0,#41HMOV32H,#41HDS_22:CJNEA,#2,DS_23JBEWF,DS_23MOVP0,#51HMOV32H,#51HDS_23:CJNEA,#1,DS_24JBEWF,DS_24MOVP0,#41HMOV32H,#41HDS_24:JNZDS_R;東西方向時(shí)間沒有結(jié)束，返回CPLEWF;對(duì)通行狀態(tài)取反JNBEWF,DS_2;東西方向通行時(shí)間到來，跳轉(zhuǎn)MOV31H,#80;東西方向通行結(jié)束，重新