單片機課程設計---交通燈設計說明書

1、<p>　　《單片機原理及應用》設計說明書</p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　班 級： </p><p>　　指導教師：

2、 </p><p>　　完成日期： </p><p><b>　　第一章 緒論3</b></p><p>　　1.1設計的意義3</p><p>　　1.2設計的思想3</p><p>　　1.3設計滿足的基本功能4</p>

3、<p>　　第二章 系統(tǒng)方案及硬件設計4</p><p>　　2.1 系統(tǒng)方案的確定4</p><p>　　2.2 顯示部分電路設計5</p><p>　　2.3 時鐘部分電路設計6</p><p>　　2.4復位部分電路設計6</p><p><b>　　參考文獻7</b&g

4、t;</p><p><b>　　交通燈設計說明書</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1設計的意義</b></p><p>　　交通的發(fā)達，標志著城市的發(fā)達，相對交通的管理則顯得越來越重要。交通燈是城市交通中的重要指揮系統(tǒng)

5、，它與人們日常生活密切相關，隨著人們生活水平的提高，對交通管制也提出了更高的要求，因此提供一個可靠、安全、便捷的多功能交通燈控制系統(tǒng)有著現實的必要性。</p><p>　　對于復雜的城市交通系統(tǒng)，為了確保安全，保證正常的交通秩序，十字路口的信號控制必需按照一定的規(guī)律變化，以便于車輛行人能順利地通過十字路口。</p><p>　　單片機自問世以來，性能不斷提高和完善，其資源又能滿足很多場合的

6、應用，加之單片機具有集成度高。功能強、速度快、體積小、功耗低、使用方便、性能可靠、價格低廉，其易于產品化、抗干擾能力強、可在各種惡劣環(huán)境下可靠的工作等特點。特別是它強大的面向控制能力，使它在工業(yè)控制領域，智能儀表、外設控制、家用電器、機器人、軍事裝置等方面的到了廣泛的應用。</p><p>　　考慮到單片機具有物美價廉、功能強、使用方便靈活、可靠性高等特點，擬采用MCS-51系列的單片機來實現十字路口交通信號燈的

7、控制。正常情況下，十字路口的紅綠燈應交替變換，考慮緊急情況下，如有救護車或警車到了時，應優(yōu)先讓其通過。</p><p>　　另外，單片機課程設計是電氣自動化本科學生的必須課程。通過交通燈模擬系統(tǒng)的設計可以進一步認識單片機在控制系統(tǒng)中的重要性。在完成理論學習和必要的試驗后，學生掌握了單片機的基本原理和各種基本功能的應用，但對單片機的硬件實際應用設計和單片機完整的用戶程序設計還不清楚，實際動手能力不夠，因此對該課程進

8、行一次課程設計是有必要的。</p><p>　　交通燈模擬系統(tǒng)的課程設計既讓學生鞏固了課本學到的理論，還讓學生學習了單片機硬件電路設計和用戶程序設計的整個過程，同時學習了查閱資料、參考資料的方法。單片機的課程設計主要是通過學生獨立設計方案并自己動手用計算機電路設計軟件，編寫和調試用戶程序，來加深對單片機的認識，充分發(fā)揮學生的個體創(chuàng)新能力。</p><p><b>　　1.2設計的

9、思想</b></p><p>　　該設計在熟練掌握單片機及其仿真系統(tǒng)的使用方法基礎上，綜合應用單片機原理、微機原理、微機接口技術等課程方面的知識，設計一個采用AT89C52單片機控制的交通燈控制電路。</p><p>　　根據設計功能及要求，我們可得系統(tǒng)的原理框圖如圖所示。</p><p>　　根據系統(tǒng)的原理框圖，分別分析各部分電路的元器件的功能以及選擇

10、合適的元件。具有設計思路如下：收集并整理資料，硬件設計，Proteus仿真，設計體會的與總結。</p><p>　　1.3設計滿足的基本功能</p><p>　　南北方向（主干道）車道和東西方向（支干道）車道兩條交叉道路上的車輛交替運行，主干道每次通行時間都設為30秒，支干道每次通行間為20秒，時間可設置修改。</p><p>　　在綠燈轉為紅燈時，要求黃燈先亮5秒

11、鐘，才能變換運行車道；</p><p>　　黃燈亮時，要求每秒閃亮一次；</p><p>　　東西方向、南北方向車道除了有紅、黃、綠燈指示外，每一種燈亮的時間都有顯示器進行顯示（采用計時的方法）。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)方案及硬件設計</p><p>　　2.1 系統(tǒng)方案的確定</p><p>　　交通燈在安

12、全行車過程中起著十分重要的作用，現在交通燈一般設在十字路口，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈，加上一個倒計時的顯示器來控制行車，對于一般情況下的安全行車、車輛分流發(fā)揮著作用，但根據實際行車過程中出現的情況，如何全面有效地利用交通燈指示交通情況，我們嘗試用單片機來控制交通燈，在軟、硬件方面采取一些改進措施，使交通燈在控制中靈活而有效。</p><p>　　硬件系統(tǒng)是指構成單片機系統(tǒng)的實體和裝置，通常由運算器、

13、控制器、存儲器、輸入接口電路和輸入設備、輸出接口電路和輸出設備等組成。單片機實質上是一個硬件的芯片，在實際應用中，通常很難直接和被控制對象進行電氣連接，必須外加各種擴展接口電路、外部設備、被控對象等硬件和軟件，才能構成一個單片機應用系統(tǒng)。該交通燈擬系統(tǒng)的硬件部分主要由鍵盤、顯示和運算部分組成。按照題目的設計要求，本課題需要使用LED數碼管顯示和擴展鍵盤。在該交通燈系統(tǒng)的設計中采用AT89C52單片機。</p><p&

14、gt;　　2.2 顯示部分電路設計</p><p>　　LED顯示器有兩種工作方式：靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。</p><p>　　靜態(tài)顯示的特點是每個數碼管必須接一個8位鎖存器用來鎖存待顯示的字型碼。送入一次字型碼顯示自行一直保持，直到送人新字型碼為止。這種方法的優(yōu)點是占用CPU時間少，顯示便于檢測和控制。缺點是硬件電路比較復雜，成本較高。各數碼管的特點是將所有位數碼管的段選線并聯在一

15、起，由位選線控制專用的。動態(tài)顯示的特點是將所有位數碼管的段選線并聯在一起，由位選線控制是哪一位數碼管有效。這樣一來，就沒有必要每一位數碼管配置一個鎖存器，從而大大地簡化了硬件電路。選亮數碼管采用動態(tài)掃描顯示。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數碼管送出字型碼和相應的位選，利用發(fā)光管的余暉和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數碼管同時都在顯示。動態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時應略小于靜態(tài)顯示電路中的。各數碼管在顯示過程

16、中輪流得到顯示信號，與各數碼管接口的I/O口是公用的。</p><p>　　該設計采用如下所示的數碼管，分別顯示南北和東西燈的剩余時間。片選部分和數碼管顯示部分，分別接單片機管腳的P2口和P0口，具體的共陰數碼管下見圖。其中，A到G為碼段控制端口，1，2為片選端口。</p><p><b>　　時鐘部分電路圖</b></p><p>　　2.3

17、 時鐘部分電路設計</p><p>　　時鐘電路用于產生MCS-51單片機工作時所必須的時鐘控制信號。其內部電路在時鐘信號控制下，嚴格地按時序執(zhí)行指令進行工作。在執(zhí)行指令時，CPU首先要到程序存儲器中取出需要執(zhí)行的指令操作碼，然后譯碼，并由時序電路產生一系列控制信號去完成指令所規(guī)定操作。</p><p>　　本設計采用12MHz晶振和兩個33Pf瓷片電容，他們構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。該電

18、容的大小影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。為單片機提供標準時鐘。其中兩個瓷片電容起微調作用。如圖所示：</p><p><b>　　時鐘電路圖</b></p><p>　　2.4復位部分電路設計</p><p>　　復位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器與復位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機器周期的S5P2，斯密特觸發(fā)

19、器的輸出電平有復位電路采樣一次，然后才能得到內部復位操作所需要的信號。</p><p>　　復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。</p><p>　　該設計采用加電直接復位，復位電容采用10uF，電阻10000歐，為了節(jié)省元件，沒有采用上電加按鍵模式。加電瞬間，RES管腳為高電平。通常電阻回路放。</p><p><b>　　復位電路圖<

20、/b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]蔡美琴等-2版.MCS-51 系列單片機系統(tǒng)及應用.北京：高等教育出版社，2004.1-4</p><p>　　[2]張毅剛，劉杰. MCS-51 系列單片機原理及應用.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2004.256-270</p><p