单片机红绿灯报告.docx
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单片机红绿灯报告
2016年电子工程专业2014级卓越工程师班
《单片机与微机原理及应用》
课程设计报告
设计题目：
十字路口红绿灯模拟设计
专业班级：
电子卓越1401班
学生姓名：
林晓强
学生学号：
5120141478
指导教师：
聂诗良、许超（助教）
答辩日期：
第13周周六上午9点
答辩地点：
综合楼4-311实验室
西南科技大学信息工程学院制
2016年5月
目录
1.摘要 1
1.1课程设计制作题目及要求1
2.系统方案设计1
2.1设计思路1
2.2总体设计框图2
3.硬件设计2
3.1硬件选型2
3.2系统硬件电路原理详图4
3.3实际连线详图5
3.3.1共阴极数码管原理图以及四位数码管引脚图5
3.3.2红绿灯模拟仿真电路5
3.3.351单片机主控实物图以及原理图5
4.软件设计6
4.1软件功能设计6
4.2软件流程设计7
4.2.1主流程图7
4.2.2按键判断8
4.2.3数码管显时8
5.软件调试9
5.1单元调试9
5.1.1显示模块测试9
5.1.2按键模块测试9
5.2总体测试9
6.心得体会9
7.参考文献10
附录111
附录221
十字路口红绿灯设计
1摘要
（1）近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。
（2）十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。
那么靠什么来实现这井然秩序呢？
靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。
交通信号灯控制方式很多。
本系统采用AT89S52单片机来设计交通灯控制器，实现了红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示；红绿绿灯时间可调节（根据实际情况灵活控制）并可通过双位数码管显示。
本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。
1.1课程设计制作题目及要求
用AT89S52单片机模拟十字路口红绿灯。
要求：
南北方向和东西方向各三个led灯（红黄绿），并用数码管显示通行的时间，通行时间可通过按键修改。
要求：
（3）红绿灯交替：
初始化时南北方向绿灯放行，最后5s黄灯警告，东西方向红灯禁止通行，然后南北方向和东西方向状态切换。
（4）交替时间可控：
绿灯亮起通行时间可以通过按键增加或者减少。
（5）时间用数码管时刻显示：
南北方向和东西方向红绿灯亮的时间时刻由两位数码管显示。
2.系统方案设计
2.1设计思路
为了实现十字路口交通灯的模拟，我们首先在网上收集相关资料，然后在到实际交通路口观察红绿灯工作情况，在然后进行仿真软件的仿真，最后进行单片机实物的模拟测试。
此设计的时间控制用AT89s52的定时器进行，设定定时器初值为46080，（由于晶振为11.0592,故所记次数应为46080，计时器每隔50000微秒发起一次中断），记录20次中断标志为1s，同时用ＩＯ口的电平转换来检测按键，来判断相应的功能。
用数码管显示时刻相应的时间。
2.2总体设计框图
3.硬件设计
3.1硬件选型
单片机特点：
（1）高集成度，体积小，高可靠性单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上，集成度很高，体积自然也是最小的。
芯片本身是按工业测控环境要求设计的，内部布线很短，其抗工业噪音性能优于一般通用的CPU。
单片机程序指令，常数及表格等固化在ROM中不易破坏，许多信号通道均在一个芯片内，故可靠性高。
（2）控制功能强为了满足对对象的控制要求，单片机的指令系统均有极丰富的条件:
分支转移能力，I/O口的逻辑操作及位处理能力，非常适用于专门的控制功能。
（3）低电压，低功耗，便于生产便携式产品为了满足广泛使用于便携式系统，许多单片机内的工作电压仅为1.8V～3.6V，而工作电流仅为数百微安。
（4）易扩展片内具有计算机正常运行所必需的部件。
芯片外部有许多供扩展用的三总线及并行、串行输入/输出管脚，很容易构成各种规模的计算机应用系统。
（5）优异的性能价格比单片机的性能极高。
为了提高速度和运行效率，单片机已开始使用RISC流水线和DSP等技术。
单片机的寻址能力也已突破64KB的限制，有的已可达到1MB和16MB，片内的ROM容量可达62MB，RAM容量则可达2MB。
由于单片机的广泛使用，因而销量极大，各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉，其性能价格比极高。
数字逻辑电路特点：
用数字电路逻辑器件组成控制电路，这样原理简单清楚，但是调节起来很复杂，需要更改电路结构。
根据设计要求及设计的需要我采用单片机来作为控制手段，选用AT89S52单片机作为该课程设计的核心来对数字信息进行处理及储存。
它是一个低电压，高性能的CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口，AT89S52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。
3.2系统硬件电路原理详图
3.2.1复位电路原理图以及时钟电路原理图
3.3实际连线详图
3.3.1共阴极数码管原理图以及四位数码管引脚图
3.3.2红绿灯模拟仿真电路
3.3.351单片机主控实物图以及原理图
4.软件设计
4.1软件功能设计
利用单片机的定时器产生准确的时钟信号，从而进行时间控制，控制十字路口的红、黄、绿灯交替亮灭。
并且使用共阴极四位LED数码管，时刻显示当前路口的红灯或者绿灯还将持续的时间。
两个方向的通行时间可用按键进行设置,可以控制路口的红绿灯的持续时间，这样模拟现实中的不同时间段，车流量不同而智能控制时间，这样更加合理的控制路口的通行，提高道路的通行效率，系统的启停和复位也由按键控制。
4.2软件流程设计
4.2.1主流程图
4.2.2按键判断
4.2.3数码管显时
5.软件调试
5.1单元调试
5.1.1显示模块测试
首先在硬件电路上按照要求连接数码管，然后由单片机控制，看能否控制数码管显示任何组合，测试通过则开始调试红绿灯程序代码，不通过则检查问题，硬件问题或者软件问题。
然后连接6个LED灯，模拟交通灯的过程中，由于南北方向和东西方向的情况分别一样，所以只是用一组LED，连接好硬件电路之后，用万用表的测试通断档检测每个LED的好坏，有问题则更换LED，没有问题则进去软件调试。
最后在中断完成扫描一次数码管，看数码管的显示是否良好，消隐是否消彻底，测试完成后，确认无误则进行下一步测试。
5.1.2按键模块测试
在按键接入电路之后，用万用表的测试通断档检测每个按键按下时，按键是否接通如果接通，则按键电路硬件无误，在软件程序里面测试，每个检测按键的程序都延时一小段时间在检测按键情况，如果按键情况不变，则判断执行按键程序，如若延时后按键情况消失，则判断为系统的电源抖动，不予处理。
5.2总体测试
在程序搭建完成之后，结合硬件进行最后的测试，用按键控制时间加减，然后观察程序的BUG，做多种尝试，尽量消除完程序存在的BUG，比如时间如果减为0，或者时间加到数码管显示的最大值之后怎么处理，都是我们程序里面要考虑到的问题，然后检测中断程序控制的时间与实际时间的差距，尽量调整时间没有差距，这也是程序控制与实际的结合，达到误差标准之后，然后运行程序，要求时间持续时间长，如果出现问题，那么就要分析问题原因，是硬件问题还是软件BUG，将问题处理完之后，作品完成。
6.心得体会
在调试的过程中，遇到很多问题，第一、不够细心比如由于粗心大意焊错了线，由于对单片机理论的不熟悉导致编程出现错误。
第二，是在学习态度上，这次课设是对我的学习态度的一次检验。
对于这次单片机综合课程实习，我的第一大心得体会就是作为一名工程技术人员，要求具备的首要素质绝对应该是严谨。
我们这次实习所遇到的多半问题多数都是由于我们不够严谨。
第三，在做人上，我认识到，无论做什么事情，只要你足够坚强，有足够的毅力与决心，有足够的挑战困难的勇气，就没有什么办不到的。
在这次难得的课程设计过程中我锻炼了自己的思考能力和动手能力。
通过题目选择和设计电路的过程中，加强了我思考问题的完整性和实际生活联系的可行性。
在方案设计选择和芯片的选择上，培养了我们综合应用单片机的能力,对单片机的各个管脚的功能也有了进一步的认识。
还锻炼我们个人的查阅技术资料的能力，动手能力，发现问题，解决问题的能力。
并且我们熟练掌握了有关器件的性能及测试方法。
再次感谢老师的辅导以及同学的帮助，是他们让我有了一个更好的认识，无论是学习还是生活，生活是实在的，要踏实走路。
课程设计时间虽然很短，但我学习了很多的东西，使我眼界打开，感受颇深。
7.参考文献
[1]周伟，淮阴师范学院，数学科学学院，《c语言程序设计》课程教学研究，维普期刊资源整合服务平台。
[2]谭浩强，《c语言程序设计》（第四版），清华大学出版社，北京，2010年。
[3]郭天祥.十天学会单片机。
附录1
《C语言源程序代码》
#include
#include
#defineuintunsignedint//宏定义
#defineucharunsignedchar//宏定义
#defineGPIO_LEDP3//数码管段选
sbitK1=P1^0;//按键1
sbitK2=P1^1;//按键1
sbitK3=P1^2;//按键1
ucharcodewetable[]={0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};//共阴极数码管位选0xfe,0xfd,0xfb,0xf70xef,0xdf,0xbf,0x7f共阳极数码管位选
ucharcodedutable[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};//数码管段选
ucharcodeLEDFLAG[]={0xde,0xdd,0xf3,0xeb};//LED灯亮的四种状态
uintclosedu,closewe,n1=0,n2=0,n=0;
//voidTimerConfiguration（）;
voidinit（）;
unsignedcharTime,shi1,ge1,shi2,ge2,wenum,count,Time;//定义变量
voiddisplay（uintshi1,uintge1,uintshi2,uintge2）;//时间显示函数
voiddelay（uintz）;//延时函数
voidDelay10ms（void）;//10MS延时函数
voidmain（void）
{
//unsignedcharTime=0;
ucharn0=0;
uchark=0,k1=0,k2=0;
ucharm=0;
P1=0xff;
GPIO_LED=0X00;//
n1=30;
n2=n1;
shi1=n1/10;
ge1=n1%10;
shi2=n2/10;
ge2=n2%10;//手动选择初始化时间
display（shi1,ge1,shi2,ge2）;//时刻显示设置时间值
while
（1）
{
if（K1==0）//检测按键K1是否按下
{
delay（1000）;//消除抖动
if（K1==0）//确认按键K1按下
{
n1++;//手动加时间
n2=n1;
shi1=n1/10;
ge1=n1%10;
shi2=n2/10;
ge2=n2%10;
Delay10ms（）;
}
}
if（K2==0）//检测按键K2是否按下
{
delay（1000）;//消除抖动
if（K2==0）//确认按键K2按下
{
n1--;//手动减时间
n2=n1;
shi1=n1/10;
ge1=n1%10;
shi2=n2/10;
ge2=n2%10;
Delay10ms（）;
}
}
if（K3==0）//检测按键K3是否按下
{
delay（1000）;//消除抖动
if（K3==0）//确认按键K3按下
{
init（）;//计时器初始化，开始倒计时
n0=n1+n2;
k=n0;
k1=n1;
k2=n2;
while
（1）
{
if（Time==20）
{
n0--;
n1--;
n2--;
if（n0>k1+5）
{
P0=LEDFLAG[0];
}
//delay（100）;
elseif（n0>k1&&n0<=k1+5）
{
P0=LEDFLAG[1];
}
elseif（n0<=k1&&n0>5）
{
P0=LEDFLAG[2];
}
elseif（n0>0）
{
P0=LEDFLAG[3];
}
if（n0==1）
{
n0=k;
}
if（n1==0）
{
n1=k1;
}
if（n2==0）
{
n2=k2;
}
Time=0;
}
shi1=n1/10;
ge1=n1%10;
shi2=n2/10;
ge2=n2%10;
display（shi1,ge1,shi2,ge2）;
}
}
}
display（shi1,ge1,shi2,ge2）;
}
}
voidDelay10ms（void）//误差0us
{
unsignedchara,b,c;
for（c=1;c>0;c--）
for（b=38;b>0;b--）
for（a=130;a>0;a--）;
}
voiddelay（uintz）//延时1ms
{
uintx,y;
for（x=z;x>0;x--）
{
for（y=0;y<11;y++）
{
}
}
}
voiddisplay（uintshi1,uintge1,uintshi2,uintge2）//数码管显示函数
{
closedu=0xff;
closewe=0xff;
wenum=3;
P2=wetable[wenum];//打开第一个数码管的位选
P3=dutable[ge2];//赋上第一边的秒数的个位
delay（10）;
P2=closewe;//关闭位选
//P3=closedu;//关闭段选
wenum--;
P2=wetable[wenum];//打开第二个数码管的位选
P3=dutable[shi2];//赋上第一边的秒数的十位
delay（10）;
P2=closewe;//关闭位选
//P3=closedu;//关闭段选
wenum--;
P2=wetable[wenum];
P3=dutable[ge1];
delay（10）;
P2=closewe;//关闭位选
//P3=closedu;//关闭段选
wenum--;
P2=wetable[wenum];
P3=dutable[shi1];
delay（10）;
wenum=3;
}
voidinit（）//计时器初始化函数
{
count=0;
wenum=0;
closedu=0xff;
closewe=0xff;
P2=closewe;//关闭位选
P3=closedu;//关闭段选
TMOD=0x01;
TH0=（65536-46080）/256;//由于晶振为11.0592,故所记次数应为46080，计时器每隔50000微秒发起一次中断。
TL0=（65536-46080）%256;//46080的来历，为50000*11.0592/12
EA=1;//打开总中断
ET0=1;
TR0=1;//开始计时
}
voidtime0（）interrupt1
{
TH0=（65536-46080）/256;//由于晶振为11.0592,故所记次数应为46080，计时器每隔50000微秒发起一次中断。
TL0=（65536-46080）%256;//46080的来历，为50000*11.0592/12
count++;
if（count==1）
{
count=0;
Time++;
}
}
附录2
程序模块原理图以及部分实物图
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