單片機交通燈實習報告

.z.---.可修編.單片機原理與應用課程設計說明書題目：十字路口交通燈控制系部：專業(yè)：自動化班級：三班學生**:學號:指導教師:2015年12月21日-.z.-.可修編.目錄1設計任務與要求11.1設計任務11.2設計要求12設計方案12.1方案比較12.2stc89C52簡介22.2.1STC89C52單片機主要特性2管腳說明23.交通燈控制系統(tǒng)硬件組成43.1單片機最小系統(tǒng)設計43.2路口指示燈部分43.3元件清單54主要參數(shù)分析65交通燈控制軟件設計65.1源程序65.2交通燈控制系統(tǒng)軟件流程圖96Proteus軟件仿真106.1繪制原理圖106.2系統(tǒng)仿真圖107實物焊接與調試137.1焊接注意事項137.2焊接過程及焊接成果展示137.3調試148結論159參考文獻16-.z.1設計任務與要求1.1設計任務1.十字路口交通燈控制2.分別用紅、綠、黃發(fā)光二級管顯示3.紅、綠、黃發(fā)光二級管顯示時間自定4.用PROTEUS仿真5.焊接電路板并調試運行1.2設計要求1．了解并掌握交通燈控制電路的工作原理。2．熟練掌握組裝與調試方法。3．畫出原理圖。4．在proteus中進行仿真。5.定時5s交通燈進行交換。6.實物的焊接與測試。7.1.完成交通燈的基本功能，結合實際情況，控制紅、黃、綠交通燈的亮和滅.其工作流程是：綠、黃、紅分時間段開通，循環(huán)往復，計時電路以秒為單位作倒計時。2.控制系統(tǒng)的原理圖和接線圖采用PROTEL,PROTEUS等專用繪圖軟件繪制。2設計方案2.1方案比較方案一：系統(tǒng)以89C52單片機為核心，通過控制8279采用點陣式數(shù)碼管顯示。這種方案實現(xiàn)復雜且需要完成大量的軟件工作。方案二：系統(tǒng)以89C52單片機為核心，通過控制74HC05采用發(fā)光二極管（紅、黃、綠）來顯示。本方案操作簡單方便故選用該方案2.2stc89C52簡介2.2.1STC89C52單片機主要特性1.一個8位的微處理器(CPU)。2.片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM(128B)，用以存放可以讀／寫的數(shù)據(jù)，如運算的中間結果、最終結果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等，SST89系列單片機最多提供1K的RAM。3.片內(nèi)程序存儲器ROM(4KB)，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。但也有一些單片機內(nèi)部不帶ROM/EPROM，如8031，8032，80C31等。目前單片機的發(fā)展趨勢是將RAM和ROM都集成在單片機里面，這樣既方便了用戶進行設計又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。SST公司推出的89系列單片機分別集成了16K、32K、64KFlash存儲器，可供用戶根據(jù)需要選用?！?】4.四個8位并行I／O接口P0-P3，每個口既可以用作輸入，也可以用作輸出。5.兩個定時器／計數(shù)器，每個定時器／計數(shù)器都可以設置成計數(shù)方式，用以對外部事件進行計數(shù)，也可以設置成定時方式，并可以根據(jù)計數(shù)或定時的結果實現(xiàn)計算機控制。為方便設計串行通信，目前的52系列單片機都會提供3個16位定時器/計數(shù)器。6.五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在新推出的單片機都不只5個中斷源，例如SST89E58RD就有9個中斷源。7.一個全雙工UART(通用異步接收發(fā)送器)的串行I／O口，用于實現(xiàn)單片機之間或單機與微機之間的串行通信。8.片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調電容需要外接。最高允許振蕩頻率為12MHz。SST89V58RD最高允許振蕩頻率達40MHz，因而大大的提高了指令的執(zhí)行速度【1】。2.2.2管腳說明圖3-1stc89c52引腳圖P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳備選功能P3.0R*D（串行輸入口）P3.1T*D（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（記時器0外部輸入）P3.5T1（記時器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。3.交通燈控制系統(tǒng)硬件組成3.1單片機最小系統(tǒng)設計本系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘產(chǎn)生方式：在和兩端跨接陶瓷諧振器，與內(nèi)部反相器構成穩(wěn)定的自激振蕩器采。晶振采用12MHz的振蕩頻率和兩個22Pf瓷片電容C1、C2，兩個電阻對頻率有微調作用。其電路如圖3-1圖3-1最小系統(tǒng)電路圖3.2路口指示燈部分采用紅黃綠三種顏色的發(fā)光二極管共12個分為4組代表路口的交通燈（電路圖中用兩組示意）.其中每兩組控制一個路口,具體時序如表3-3表3-2時序表方向燈色東西南北紅燈55黃燈55綠燈55該交通信號燈控制系統(tǒng)的四種工作狀態(tài)如圖3-2所示（1）東西方向車道綠燈亮，南北方向車道紅燈亮。表示東西方向車道上的車輛允許通行，南北方向車道禁止通行。綠燈亮足5s時，控制器發(fā)出狀態(tài)信號，轉到下一工作狀態(tài)。（2）南北方向車道紅燈亮，東西方向車道黃燈閃亮。表示東西方向車道上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行，南北方向車道禁止通行。黃燈閃亮5次時，控制器發(fā)出狀態(tài)轉換信號，轉到下一工作狀態(tài)。

（3）南北方向車道綠燈亮，東西方向車道紅燈亮。表示南北方向車道允許通行，東西方向車道上的車輛禁止通行，綠燈亮足5s時，控制器發(fā)出狀態(tài)轉換信號，轉到下一工作狀態(tài)。

（4）南北方向車道黃燈閃亮，東西方向車道紅燈亮。表示東西方向車道禁止通行，南北方向車道上位過限停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行。黃燈閃亮5次時，控制器發(fā)出狀態(tài)轉換信號，系統(tǒng)又轉換到第（1）種工作狀態(tài)。圖3-2工作狀態(tài)分析圖3.3元件清單交通燈元器件列表名稱封裝型號參數(shù)數(shù)量瓷片電容直插30PF2石英晶體直插11.0592MHZ1電解電容直插22UF/16V1電阻直插1/4W10K1電阻直插1/4W300歐6CPU雙列直插STC89C51HD1CPU座雙列直插DIP-40174HC05雙列直插DIP14174HC05座雙列直插DIP141發(fā)光二極管直插?5綠色4發(fā)光二極管直插?5黃色4發(fā)光二極管直插?5紅色4排針直插腳距2.54高111*40單排插針22針洞洞板9*7CM單面1最小系統(tǒng)版1杜邦線母對母彩色22線4主要參數(shù)分析定時器的定時方式中方式1是定時時間最長的一種方式，但是它的最長時間也只有65.536ms，無法達到5s的延時，本體采用定時器延時50mms的方法，在定時器的中斷程序中采用軟件計數(shù)的方法來加長延時時間。設定定時器的初值TH0=（65536-50000）/256TL0=(65536-50000)%2565交通燈控制軟件設計5.1源程序*include<reg52.h>*defineuintunsignedint*defineucharunsignedcharsbitRED_A=P2^0;//A組為東西向指示燈sbitYELLOW_A=P2^1;sbitGREEN_A=P2^2;sbitRED_B=P2^3;//B組為南北向指示燈sbitYELLOW_B=P2^4;sbitGREEN_B=P2^5;ucharCount=0,Flash_Count=0,Operation_Type=1;//軟件計數(shù)器設置voidT0_INT()interrupt1//T0中斷程序{ TH0=(65536-50000)/256;//首先重新設置定時器的初值 TL0=(65536-50000)%256; switch(Operation_Type) { case1://模式1，東西向綠燈與南北向紅燈亮5s RED_A=0;YELLOW_A=0;GREEN_A=1; RED_B=1;YELLOW_B=0;GREEN_B=0; if(++Count!=100)return;//模式1未到5s，中斷返回 Count=0;//模式1已到5s，計數(shù)器清零，改為第2種模式 Operation_Type=2; break; case2://模式2，東西向綠燈滅，黃燈閃爍5次 if(++Count!=8)return; Count=0; YELLOW_A=!YELLOW_A; GREEN_A=0; if(++Flash_Count!=10)return;//閃爍5次 Flash_Count=0; Operation_Type=3; break; case3://模式3，東西向紅燈與南北向綠燈亮5秒 RED_A=1;YELLOW_A=0;GREEN_A=0; RED_B=0;YELLOW_B=0;GREEN_B=1; if(++Count!=100)return;//模式3未到5s，中斷返回 Count=0;/模式3已到5s，計數(shù)器清零，改為第4種模式 Operation_Type=4; break; //case4://模式4，南北向綠燈滅，黃燈閃爍5次 if(++Count!=8)return; Count=0; YELLOW_B=!YELLOW_B; GREEN_B=0; if(++Flash_Count!=10) return; Flash_Count=0; Operation_Type=1; break; }}voidmain(){TMOD=0*01;TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; IE=0*82; TR0=1; while(1);5.2交通燈控制系統(tǒng)軟件流程圖交通燈控制系統(tǒng)軟件流程圖，如圖5-1所示圖5-1主程序流程圖6Proteus軟件仿真6.1繪制原理圖根據(jù)設計需要和上述框圖，我們可得到交通燈控制系統(tǒng)的原理圖如圖6-1所示：圖6-1交通燈控制系統(tǒng)原理圖6.2系統(tǒng)仿真圖仿真實驗實現(xiàn)南北方向車道和東西方向車道兩條交叉道路的車輛交替運行，南北方向（主干道）每次通行時間設為5秒、東西方向通行時間設為5秒，時間可以在程序中修改。同時能夠實現(xiàn)紅燈、黃燈、綠燈狀態(tài)轉換，紅綠燈轉換時間為5秒，轉黃期間黃燈亮?？梢詼蚀_顯示每個狀態(tài)所剩余的時間，按下禁行普通車輛鍵，東西南北方向都亮紅燈；按下南北放行鍵，南北綠燈亮，東西紅燈亮；按下東西放行鍵，東西綠燈亮，南北紅燈亮；任何時候按下返回鍵，此系統(tǒng)都將回到初始狀態(tài)，當緊急狀況出現(xiàn)時，按下緊急開關，可實現(xiàn)主干道和支干道全部禁止通行，允許緊急車輛安全通行，實現(xiàn)了課程設計的要求。圖6-2西向綠燈與南北向紅燈亮5s圖6-3西向綠燈滅，黃燈閃爍5次圖6-4西向紅燈與南北向綠燈亮5秒圖6-5南北向綠燈滅，黃燈閃爍5次7實物焊接與調試7.1焊接注意事項1.對每一塊PCB印制電路板要進行仔細的檢查，檢查焊盤是否有焊點、過孔是否有未金屬化現(xiàn)象。2.焊接中檢查它的印制線是否有斷線、是否有毛刺、是否與其它線或焊盤粘連、焊盤有否脫落等。如印制板無質量問題，則將集成芯片的插座焊接在印制板上，并檢查其焊點是否有毛刺，是否與其它印制線或焊盤連接、焊點是否光亮飽滿無虛焊。3.對單片機應用系統(tǒng)中所用的器件與設備，要仔細核對型號，檢查它們對外連線(包括集成芯片引腳)是否完整無損。4.通過目測查出一些明顯的器件、設備故障并及時排除。7.2焊接過程及焊接成果展示焊接時先焊接時序電路部分，依次焊接瓷片電容、電阻、石英晶體、89C51底座、電解電容。然后焊接電路板，依次焊接電阻、74CH05底座、發(fā)光二極管、排針。焊接完成后進行連線。圖7-1系統(tǒng)正面焊接圖圖7-2系統(tǒng)背面焊接圖圖7-3燈正面焊接圖圖7-4燈背面走線圖7.3調試問題：無法將程序下載到最小系統(tǒng)中解決方辦法：將usb端得R*D接入最小系統(tǒng)的T*D，將usb端的T*D接入最小系統(tǒng)的R*D端。問題得到解決將源代碼用keil軟件進行編譯，無錯后生成“.he*”文件，將文件用STC程序下載器下載到最小系統(tǒng)中進行調試。調試過程如下圖圖7-5東西向綠燈與南北向紅燈亮5s圖7-6南北向綠燈滅，黃燈閃爍5次圖7-7東西向紅燈與南北向綠燈亮5秒圖7-8東西向綠燈滅，黃燈閃爍5次8結論課程設計是本科學習階段一次非常難得的理論與實際相結合的機會，通過這次基于單片機的交通信號燈控制電路的