單片機(jī)交通燈課設(shè)大學(xué)論文

基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)(論文）說明書題目:十字路口交通燈的設(shè)計(jì)院（系）：電子工程與自動化學(xué)院專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)生姓名:學(xué)號：指導(dǎo)教師：2013年12月25日摘要交通信號燈是我們生活中常見的一種工具，一般的十字路口都會有。紅燈表示車輛需停下來等待，綠燈表示車輛可以通行,而黃燈時(shí)紅燈和綠燈的過度時(shí)間,任何車輛都得注意,不得搶行。交通燈規(guī)范了我們行駛車輛，減少了交通事故的發(fā)生，讓十字路口的交通能夠盡然有序的，讓我們的生活更加踏實(shí)。交通燈在生活中已經(jīng)是不可缺少的了。交通信號燈控制系統(tǒng)方式很多。當(dāng)今時(shí)代是一個自動化時(shí)代,交通燈控制等很多行業(yè)的設(shè)備都與計(jì)算機(jī)密切相關(guān)。隨著大規(guī)模集成電路及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，以及人工智能在控制技術(shù)方面的廣泛運(yùn)用，智能設(shè)備有了很大的發(fā)展，是現(xiàn)代科技發(fā)展的主流方向。本次課程設(shè)計(jì)以模擬交通燈系統(tǒng)利用單片機(jī)AT89C51作為核心元件，實(shí)現(xiàn)了通過信號燈對路面狀況的智能控制。關(guān)鍵字：交通信號燈控制系統(tǒng)智能設(shè)備單片機(jī)目錄TOC\o”1-3”\h\u15554引言 引言這次的課程設(shè)計(jì)主要是利用單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)生活中的常見的常用的工具。通過軟硬件的結(jié)合,提高動手能力和編程能力.加深對理論學(xué)習(xí)的理解與應(yīng)用.交通信號燈有綠黃紅三種顏色，綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行,左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時(shí)可以進(jìn)入交叉路口。模擬交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要以單片機(jī)為控制核心的交通燈，利用狀態(tài)機(jī)的思想，通過單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生秒信號，控制十字路口的紅綠黃燈交替點(diǎn)亮和熄滅，并且用LED數(shù)碼管顯示十字路口兩個方向的剩余時(shí)間。1設(shè)計(jì)任務(wù)利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)交通燈控制系統(tǒng)的要求：（2）其余功能請參考實(shí)際交通燈系統(tǒng)自由發(fā)揮。圖1:十字路口交通燈模擬圖2方案的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)組成本設(shè)計(jì)能模擬基本的交通控制系統(tǒng)，用紅綠黃燈表示禁行,通行和等待的信號發(fā)生，還能進(jìn)行倒計(jì)時(shí)顯示.可以選用AT89C51單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，12個發(fā)光二極管分成4組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號燈指示模塊，1個LED東西南北各兩個構(gòu)成共同倒計(jì)時(shí)顯示模塊。因此，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，連接成最小系統(tǒng)，信號燈狀態(tài)模塊、LED數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)模塊接受輸出。單片機(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(shí)將時(shí)間數(shù)據(jù)倒計(jì)時(shí)輸入到LED數(shù)碼管上實(shí)時(shí)顯示。系統(tǒng)的總體框圖如2所示。單片機(jī)單片機(jī)最小系統(tǒng)外圍接口電路LED數(shù)碼管顯示紅黃綠信號燈按鍵復(fù)位電路圖2：系統(tǒng)的總體框圖3硬件各功能的介紹3。1AT89S52芯片簡介AT89S52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓,高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS—51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容,片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，功能強(qiáng)大AT89S52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。AT89S52芯片引腳結(jié)構(gòu)如圖3所示：圖3:AT89S52芯片引腳圖AT89S52從引腳功能分為三大部分,分別是I/O口、控制口、電源及時(shí)鐘。3。1。1I/O口其中I/O口有P0,P1,P2,P3這4個8位口,這次設(shè)計(jì)使用P1口接發(fā)光二極管，如下圖。為了是二極管發(fā)光的亮度足夠亮，所以二極管一段接VCC，又為了保護(hù)二極管,它與一個電阻串聯(lián)。顯示時(shí)間的數(shù)碼管接在P0口.3。1.2控制口（1）·EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H—FFFFH),EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是:如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài).如EA端為高電平（接Vcc端）,CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp,當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。（2）·RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。3.1.3電源及時(shí)鐘·Vcc：電源電壓·GND:地·XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端.·XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。3。2數(shù)碼管ED數(shù)碼管（LEDSegmentDisplays）是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極.LED數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個小數(shù)點(diǎn)。LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性，對編程是很重要的，因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管,除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。7段數(shù)碼管引腳圖如圖4所示。圖4:7段數(shù)碼管引腳圖此次設(shè)計(jì)用的是共陽數(shù)碼管,將其公共電極3和8腳接VCC，其余每個引腳控制一段。段選碼與顯示字符對應(yīng)表如表1.段選碼C0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H顯示字符012345678段選碼90H88H83HC6HA1H86H8EH顯示字符9ABCDEF表1：段選碼與顯示字符對應(yīng)表4軟件設(shè)計(jì)部分4.1設(shè)計(jì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)的效果設(shè)計(jì)的交通燈工作過程為：（1）主干道東西通車,干道南北等待，即是東西方向亮綠燈，南北方向亮紅燈，時(shí)間都為9秒；(2）過度階段：東西南北方向都閃黃燈，時(shí)間為2秒;（3)干道南北通車，主干道東西等待,即是南北方向亮綠燈，東西方向亮紅燈,時(shí)間都為5秒；(4)過度階段：東西南北方向都閃黃燈，時(shí)間為2秒。交通狀態(tài)表如表2. 交通燈工作模式東西方向綠燈亮9秒黃燈閃2秒紅燈亮5秒黃燈閃2秒南北方向紅燈亮9秒綠燈亮5秒表2：交通狀態(tài)圖4.2延時(shí)的設(shè)計(jì)51單片機(jī)有2個定時(shí)器，分別有4種工作方式，。此次設(shè)計(jì)選用的是定時(shí)器1工作方式1，則TMOD=10H.選用延時(shí)時(shí)間為1ms，由于使用的晶振是12M晶振,根據(jù)下面式子：(2^16—T0）＊時(shí)鐘周期＊12=1ms（2^16—T0）*1/（12＊10^6）*12=1*10^-3算出T0=64536D=FC18H由于定時(shí)的延時(shí)時(shí)間為1ms,而交通燈閃爍的時(shí)間間隔為1s，只需定時(shí)延時(shí)循環(huán)1000次即可。開始4.3程序設(shè)計(jì)的流程圖開始初始化初始化所有燈都滅東西方向亮綠燈，南北方向亮紅燈東西方向亮綠燈，南北方向亮紅燈是否到9秒是否到9秒東西方向、南北方向都閃黃燈 Y東西方向、南北方向都閃黃燈是否到2秒 N是否到2秒 Y東西方向亮紅燈，南北方向亮綠燈 東西方向亮紅燈，南北方向亮綠燈 是否到5秒 N 是否到5秒 Y東西方向、南北方向都閃黃燈東西方向、南北方向都閃黃燈 是否到2秒 N Y是否到2秒 x 圖5:程序流程圖5系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)論5。1系統(tǒng)調(diào)試5.1。1硬件檢測第一步：目測,檢查外部的各種元件或則電路是否有斷點(diǎn)；第二步：用萬用表測試。先用萬用表復(fù)核目測中有疑問的連接點(diǎn)，再檢測各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象；第三步：加電檢測。給板加電,檢測所有的插座或是器件的電源端是否符合要求的值；第四步：是聯(lián)機(jī)檢查。因?yàn)橹挥杏脝纹瑱C(jī)開發(fā)系統(tǒng)才能完成對用戶系統(tǒng)的調(diào)試。5.1.2軟件調(diào)試軟件調(diào)試是通過對用戶程序的編譯、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯誤與邏輯錯誤并加以排除糾正的過程。程序后，編輯，查看程序是否有邏輯的錯誤.5。2結(jié)論與體會交通燈基本功能可以實(shí)現(xiàn)，數(shù)碼管顯示的倒計(jì)時(shí)也基本正確,但沒有附加功能，自己動手制作的電路板不夠美觀。經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)，我從實(shí)踐中學(xué)到很多東西，當(dāng)然也在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)自己的很多的不足,比如：動手能力還需加強(qiáng)，出錯了不夠耐心，理論知識不夠扎實(shí)等等。剛做好第一塊板時(shí),急于就成，花費(fèi)了很多精力和時(shí)間，在科協(xié)做好板后便迫不及待地焊上元器件，而結(jié)果是失敗的。這深深打擊了我的積極性，一下子十分浮躁.理清情緒和思路后，我從新檢查了自己的電路圖和硬件，發(fā)現(xiàn)是下載接口與單片機(jī)的接口搞錯了，于至于怎么都下載不了，通過在電路板上的簡單修改，終于可以下載程序了。我深深的體會到，理論和實(shí)踐的中間需要我們的不斷努力和嘗試，我們不能一下子就被困難嚇到，應(yīng)該耐心地找出問題，解決問題，這才是關(guān)鍵的.再此過程中，也有很多同學(xué)幫忙，也讓我體會到了團(tuán)結(jié)互助的重要性。由于PCB布線經(jīng)驗(yàn)不夠,做出的板太大，浪費(fèi)資源；在功能方面還是可以增加和拓展的地方。希望能在下次的設(shè)計(jì)中做得更好。謝辭感謝學(xué)院給我們提供這樣的實(shí)踐動手機(jī)會，并通過課程設(shè)計(jì)使我們能夠有機(jī)會將書本上學(xué)到的知識運(yùn)用到的實(shí)際中去.在課設(shè)過程中于老師給了我很多的指導(dǎo)和幫助，并監(jiān)督我及時(shí)完成了本次課程設(shè)計(jì)，在此特別感謝胡老師和給予我?guī)椭耐瑢W(xué)。參考文獻(xiàn)[1］李群芳。單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)(第三版）。電子工業(yè)出版社，2008.5.[2］范翠麗。ProtelDXP實(shí)用培訓(xùn)教程.清華大學(xué)出版社.2005。4.［3］譚浩強(qiáng)C語言程序設(shè)計(jì)（第2版).清華大學(xué)出版社，。2008.11附錄附錄1:原理圖附錄2：PCB圖附錄3：原件清單附錄4：程序代碼#include〈reg51。h>#defineucharunsignedchar＃defineuintunsignedintsbit EW_red=P1^6;sbit EW_green=P1^3；sbit EW_yellow=P1^5；sbit NS_red=P1^2；sbit NS_green=P1^0;sbit NS_yellow=P1^1;ucharcodetable［］={0xc0，0xf9,0xa4,0xb0，0x99，0x92，0x82，0xf8，0x80,0x90,0x88，0x83,0xc6,0xa1，0x86，0x8e};charcount=9；/＊*＊****＊以下是延時(shí)函數(shù)（利用定時(shí)器）＊＊＊＊＊＊＊*/voidDelay_ms(uintxms) ｛ while(xms！=0） ｛ TMOD=0x11; TR1=1; TH1=0xfc;TL1=0x66； while（TF1！=1）; TF1=0； xms--； } TR1=0;｝/＊＊**＊*＊＊＊以下是主函數(shù)**＊＊*＊*＊/ voidmain(void）｛EW_red=1;EW_green=1;EW_yellow=1； //東西行 NS_red=1;NS_green=1;NS_yellow=1； while（1) ｛ for（count=9;count〉-1；count-—） { EW_red=1；EW_green=0；EW_yellow=1； //東西行 NS_red=0；NS_green=1；NS_yellow=1; P0=table[count］； Delay_ms(1000); } for（count=2；count〉-1；count-—) //東西南北黃燈閃 ｛ EW_red=1；EW_green=1；EW_yellow=~EW_yellow； NS_red=1；NS_green=1;NS_yellow=~NS_yellow； P0=table[count]; Delay_ms（1000）； ｝ for（count=5;count>-1;count--) //南北行 { EW_red=0；EW_green=