课程设计说明书内容及要求Word文档格式.docx
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清楚地说明设计的方案，画出设计方案的框图。
注意：
是框图不是原理图。
对框图的各部分进行必要的解释。
包括方案比较、方案论证、方案选择（以方框图的形式给出各方案）。
4、电路原理图的设计
画出设计的原理图，将原理图分成几个功能块，说明各功能块的功能、在本设计中的作用、主要参数的计算。
一些重要的器件也要介绍，但不要把资料中的内容完全照搬，只说明最重要、具有特点的部分。
内容为：
（1）各单元模块功能介绍及电路设计；
（2）电路参数的计算及元器件的选择；
（3）特殊器件的介绍；
（4）各单元模块的联接。
5、程序设计
对程序设计原理、总体功能及结构进行说明，对各子模块的功能以及各子模块之间的关系作较详细的描述。
说明各主要程序模块的设计思想，画出其程序流程图，并给出模块中重要部分的程序清单，清单中要作详细注释。
全部程序清单附在课程设计说明书的附件中。
（1）说明软件设计原理及设计所用工具；
（2）画出软件设计结构图、说明其功能；
（3）画出主要软件设计流程框图，关键程序的主要语句清单。
6、系统调试
简要介绍调试所用的工具、软件（含仿真软件），硬件和软件调试中所遇到的问题、解决方法。
在综合调试部分可附上相关的相片、仿真结果、效果图等。
如没能调试成功，说明理由。
7、系统功能、指标参数：
说明系统能实现的功能；
系统指标参数测试，说明测试方法，要求有测试参数记录表；
系统功能及指标参数分析（可与设计要求对比进行）。
8、总结
包括：
对设计的小结；
设计收获体会；
对设计的进一步完善提出意见或建议等。
9、参考文献
参考文献的格式要符合要求如下：
[1]何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术.北京:
北航出版社,2003.
[2]邵贝贝、许庆丰、王若鹏，嵌入式RTOS讲座，单片机与嵌入式系统应用，2001.7.
10、说明书格式说明
（1）说明书纸张用A4，边页为上下左右各2.2mm，封面、目录、摘要不写页码，摘要、关键词共占一页。
（2）按学校要求填写封面。
（3）按所提供的目录格式书写内容，标题可以根据设计的题目自行增减，但必须符合说明书的要求。
（4）标题严格按目录提供的格式，目录中可列出3级标题。
单片机课程设计示例（交通灯控制）
4.1课题设计内容
对基于单片机的交通灯控制系统进行设计。
所设计的系统功能为：
以MCS-51系列单片机作为控制核心，在东西南北四个方向设置左拐、右拐、直行及行人4种通行指示灯，用计时器显示路口通行转换剩余时间。
在出现紧急情况时，可以由交警手动实现全路口车辆禁行而行人通行状态，在特种车辆如119、120通过路口时，系统可自动转为特种车辆放行，其他车辆禁止通行状态。
4.2设计方案论证
根据设计内容要求，提出了如下三种方案：
方案一：
采用40脚、片内带8kBFlashROM的AT89S52单片机作为控制核心，采用四组高亮红绿双色二极管作为东西南北四个路口的通行指示灯，采用四组3位LED数码管作为四个路口的通行倒计时显示器，LED显示采用动态扫描方式，以节省端口数。
方案一结构框图如图4-1所示，按照这种结构设计，单片机端口资源刚好满足要求。
图4-1方案一：
采用LED动态扫描的交通灯控制系统结构框图
方案二：
采用20脚、片内带2kBFlashROM的AT89C2051单片机作为控制器，左拐、右拐、直行及行人4种通行指示采用16×
16点阵双色LED发光管，通行倒计时显示也采用16×
16点阵LED发光管。
LED点阵的列驱动采用74LS595，以实现串行端口扩展，行译码采用4/16译码器74LS154，74LS154生成16条行选通信号线，每条行线上需要较大的驱动电流，选用大功率三极管作为驱动管。
方案二结构框图如图4-2所示，
方案三：
采用AT89C2051单片机作为控制器，左拐、右拐、直行、行人通行指示及通行倒计时指示采用单块LCD液晶点阵显示器。
三种方案的特点比较如下：
方案一具有电路简单，设计方便，显示亮度高，耗电较少，可靠性高等特点；
方案二的图案显示逼真，单片机占用端口资源少，缺点是需要大量的硬件，电路复杂，耗电量大，不太适合于模型制作；
方案三设计占用单片机的端口最少，硬件也少，耗电也最少，虽然显示图案也很精美，但由于亮度太暗，晚上还得开背光灯，不够实用。
可见方案一优于其他两种方案，因此本设计选用方案一：
采用LED动态扫描的方案进行设计。
图4-2方案二：
采用16×
16点阵LED发光管设计的交通灯控制系统结构框图
4.3系统硬件设计
采用LED动态扫描的交通灯控制系统电路原理图如图4-3所示系统由控制模块、通行灯显示模块、时间显示模块、电源模块四部分组成。
4.3.1控制模块
控制模块电路如图4-4所示。
主控制器采用AT89S52。
AT89S52的晶振及复位电路按典型电路设计，元器件参数如图4-4中所示，晶振频率选为12MHz。
P1口用于控制南北通行灯，P2口用于控制东西通行灯，P0口用于四组3位LED显示器的段码控制，P3.0～P3.2口用于3位LED显示器的位码控制。
对不同城市，准备采用两种倒计时方式：
对车流量较大的大城市采用120S倒计时，对中小城市采用60S倒计时。
两种倒计时采用P3.6上的S2开关进行转换。
在出现紧急情况时，由交警手动按S3实现全路口车辆禁行而行人通行状态。
现场特种车的到来信号可以采用红外线接收器采集，使用单片机的外部中断1响应特种车的通行要求。
此处采用S4按键模拟特种车的到来信号，按一下S4表示有特种车要通行，执行相应的中断服务程序。
由于AT89S52使用片内的8KB的Flash程序存储器，所以片内外程序存储器选择引脚
/VPP接＋5V电源。
4.3.2通行灯显示模块
通行灯显示模块如图4-5所示（以西路口和北路口为例）。
通行灯指示采用高亮共阴红绿双色发光二极管，左拐、右拐、直行及行人各一个。
双色发光二极管的共阴极通过电阻接地，阳极接P1口或P2口（南北为P1口，东西为P2口），经74HC244控制。
当发光电流为6mA时，限流电阻按公式R=（5-1.8）/0.006计算，取标称值为510Ω。
由于通行时南北双向指示牌相同，东西双向指示牌相同，因此每个端口应具有12mA的驱动电流能力，在单片机的输出口接驱动电路74HC244，以保护单片机的输出端口。
4.3.3时间显示模块
通行剩余时间显示模块如图4-6所示（以北路口为例）。
路口通行剩余时间采用高亮红色7段共阳LED发光数码管显示。
如用单片机吸收电流驱动，列扫描驱动使用三级管，按每段6mA电流算，全显示字型“8”时，每个数码管需6mA×
8=48mA。
由于时间显示每个路口相同，4组需192mA，因此设计中采用功率三极管S9012驱动。
由于单片机每位段码输出口需吸收24mA电流，因此在电路设计中也使用了驱动集成块74HC244。
4.3.4电源电路
电源电路如图4-7所示。
整个系统采用的电源电压只需+5V电压，将交流电经变压器变换为15V交流电，再用整流桥得到13.5V左右的直流电，采用不可调的3端稳压器件LM7805将电源稳定在5V直流输出。
图4-4控制模块原理图
图4-5通行灯输出显示模块
图4-6时间显示模块电路
图4-7电源电路图4-8AT89S52引脚功能
图4-3采用LED动态扫描的交通灯控制系统电路原理图
4.4系统软件设计
交通灯控制系统软件主要分为主程序、定时器中断服务子程序、特种车中断服务子程序三部分。
4.4.1主程序
主程序主要负责总体程序管理功能，包括初始化部分与人机交互设定部分。
由于采用动态扫描方式显示时间，因此主程序大部分时间是调用扫描显示程序。
主程序流程图如图4-9所示。
P3.7=0表示按下了自动/手动转换开关。
图4-9主程序流程图
初始化部分主要完成内存规划，定时器的工作模式、中断方式等的设定。
由于子程序调用较多，因此初始化时堆栈指针设于80H处。
定时器T0、T1设为16位定时器模式，定时时间为50mS，T0为秒计时用，T1为特种车通行秒计时用。
图4-10交通管理定时功能程序
4.4.2定时器中断服务子程序
定时器中断服务子程序主要用于车辆与行人的通行指示，按照通行规则，红绿灯控制转换逻辑表如表4-1所示。
通行规则如下：
A.车辆南北直行、各路右拐，南北向行人通行。
南北向通行时间为1min（60S）,各路右拐比直行滞后10S开放。
B.车辆南北向左拐、各路右拐，行人禁行。
通行时间为1min（60S）。
C.车辆东西直行、各路右拐，东西向行人通行。
东西向通行时间为1min（60S）,各路右拐比直行滞后10S开放。
D.车辆东西向左拐、各路右拐，行人禁行。
交通灯的4种通行规则，是以给控制红绿灯端口送控制码的方式实现的。
它的原理是，将按不同规则通行时的各路口的红绿灯亮灭情况转换为单片机端口控制码。
红绿灯指示功能通过T0定时中断服务程序实现。
表4-1路口通行方式控制码数据表
南
北
方
向
端口
控制功能
120-110S
110-70S
70-60S
60-10S
10-0S
P1.7
左拐红
1（亮）
0（暗）
P1.6
左拐绿
1/0（提示）
P1.5
直行红
P1.4
直行绿
P1.3
右拐红
P1.2
右拐绿
P1.1
行人红
P1.0
行人绿
路口控制字
99H
95H
95H/84H
66H
66H/22H
东
西
方
向
P2.7
P2.6
P2.5
P2.4
P2.3
P2.2
P2.1
P2.0
AAH
A6H
A6H/A2H
定时器T0定时溢出中断周期设为50ms，中断累计20次（即1S）时对120S倒计时单元减一操作。
设计中将4种通行规则分成几种不同的亮灯方式，通过查询秒倒计时单元的数据，实现在不同的时间段给控制端口送不同的控制数据码。
控制码分为5个时间段：
120～110S、110～70S、70～60S、60～10S、10～0S。
交通管理定时功能程序流程图如图4-10所示。
4.5特种车中断服务子程序
将按钮S4按下，给
引脚输入低电平信号来模拟特种车通过信号，此时外部中断1被触发，中断处理流程如图4-11所示。
图4-11 特种车中断服务子程序流程图
总的程序清单见附录。
4.6算法分析
4.6.1.定时器/计数器
本设计涉及到120～110S、110～70S、70～60S、60～10S、10～0S五段计时，首先须将它们转为16进制代码。
120=7×
16+8=78H
110=6×
16+14=6EH
70=4×
16+6=46H
60=3×
16+12=3CH
10=0×
16+10=0AH
4.6.2.定时时间初值与TMOD的设置
T0、T1为16位定时器，由于定时时间大于8192μS，应选用工作方式1。
由于晶振频率为12MHz，TCY=1μS，故有
T=（65536-X）TCY=（65536-X）×
1μs=50ms
初值X=15536=3CB0H，即TH0=3CH，TL0=0B0H。
TMOD的格式如图4-12所示。
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
GATE
C/
M1
M0
图4-12TMOD的格式
TMOD各位的内容确定如下：
由于定时器/计数器0设为定时器，选用工作方式1，所以GATE（TMOD.3）=0，C/
（TMOD.2）=0，M1（TMOD.1）=0，M0（TMOD.0）=1；
定时器/计数器1没有使用，相应的D7～D4为随意状态“X”。
若取“X”为0，则（TMOD）=00000001B=01H
4.6.3.中断系统IE的取值
IE的格式如图4-13所示。
EA
---
ET2
ES
ET1
EX1
ET0
EX0
图4-13 IE的格式
IE每一位都由软件置1或清零。
本设计中CPU允许中断即EA=1，定时器/计数器0中断允许位ET0及外部中断0中断允许位EX0可申请中断，即ET0=1，EX0=1，其余不允许中断，均设为0，所以IE=10000011H=83H。
附录交通灯控制程序清单
基于单片机的交通灯控制系统程序清单
；
************************************************；
交通灯控制系统程序 ；
******************初始化部分********************
（程序略）
*************中断入口程序********************
****************主程序*********************
*****************1s计时程序（T0定时器中断服务子程序）*****************
**********************显示子程序******************
***********************延时子程序*******************
*******************十六进制转换为BCD码的子程序*******************
*********************119,120特种车中断服务子程序****************
******************15s计时程序（T1中断服务程序）*********************
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