交通灯控制系统课程设计报告书.docx

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交通灯控制系统课程设计报告书

课程设计说明书

设计名称：

单片机原理及应用课程设计

题目：

交通灯控制系统设计

学生姓名：

黄德春

专业：

09电气工程与自动化

班级：

3班

学号：

2009364341

指导教师：

屈莉莉吴茂张彩霞

日期：

2012年1月4日

课程设计任务书

电气工程与自动化专业09年级（3）班黄德春

一、设计题目

交通灯控制系统设计

二、主要内容

模仿十字路口交通灯功能，设计一个基于单片机的交通灯控制系统。

要求东西方向，南北方向各自有红，黄，直行绿，转弯绿功能，有数码管倒计数功能。

基本动作要求为红60秒，直行37秒，黄3秒（闪动），转弯绿17秒，黄3秒（闪动），理想设计是绿灯转黄灯前3秒绿灯闪动，利用按键可以修改不同方向绿灯工作时间，同时红灯时间按绿灯工作时间调整。

可选做对紧急车辆用开关允许通行。

三、具体要求

1．了解硬件电路组成，以及各部分的作用。

2．掌握交通灯的设计原理

3．设计交通灯软件程序，画主程序，子程序流程图，编写程序清单。

4．完成系统调试。

5．撰写课程设计报告。

四、进度安排

1．每个同学根据实验题目，查找相应资料，并由组长组织分析任务要求，对任务进行分解，明确每个同学的具体任务。

（半天）

2．基本技能培训：

安装实验板和下载线。

（2天）

3．按分工要求，分析电路结构，拟定电路连接方案，画出实现的软件框图，分头进行电路连接，软件编写。

（2天）

4．学会并熟练掌握在伟福和KeilC开发平台上，用汇编和C语言编程和调试，并写入CPU，进行实际调试。

（2天半）

5．编写不少于3000字的课程设计总结报告及提供程序清单（电子版）。

（1天）

6．总结与答辩。

（1天）

五、完成后应上交的材料

1．课程设计说明书

2．源程序清单（电子版）

六、总评成绩

指导教师签名日期年月日

系主任审核日期年月日

一.软件部分……………………………………………………1

1、设计的主要内容……………………………………………1

1.1主要功能的介绍………………………………………1

1.2程序基本功能…………………………………………1

2、程序框图……………………………………………………2

2.1主程序的流程图………………………………………2

2.2交通灯子程序的流程图………………………………2

2.3定时器1流程图………………………………………3

2.4定时器0流程图………………………………………3

2.5键盘扫描子程序流程图………………………………4

2.6定时器2程序流程图…………………………………4

二.硬件……………………………………………………………5

1、AT89C52芯片……………………………………………5

2、74LS373锁存器芯片………………………………………5

3、EEPROM（电可擦写只读存储器）……………………7

4、1838红外接收头…………………………………………8

5、设计原理图部分：

………………………………………10

三、调试过程及编程体会…………………………………………14

四、参考文献………………………………………………………17

一.软件部分

1.设计的主要内容：

1.1主要功能介绍：

仿十字路口交通灯功能（使用两块学习板进行模仿）

（1）包含东西方向，南北方向各自有红，黄，直行绿，绿灯，转弯绿；

（2）并用两块两位的数码管实现倒计数等功能；

（3）利用外部中断实现紧急情况控制；

（4）利用四个按键来调节各方向通行时间调节。

（5）使用红外接收发送实现数据传送同步

1.2程序基本功能：

其中“√”表示亮，“×”表示熄灭，“*”表示闪烁。

南北方向

东西方向

时间（s）

红灯

直绿

转绿

黄灯

红灯

直绿

转绿

黄灯

√

2、程序框图：

2.1主程序的程序框图：

开始

从片内eeprom读入红绿灯工作时间

初始化定时器0、1、2，串口

结束

图1、主程序的程序框图

2.2．交通灯子程序流程图

图2、交通灯子程序框图

2.3．定时器1框图：

8位自动重装定时器，

1200kps波特率发生器可用于串口通信，38khz方波发生器可用于红外发射）

图3、定时器1的程序框图

2.4．定时器0框图：

（16位定时器，每1/256秒进入一次溢出中断）

进入定时器0中断

重装初值、计数变量+1

键盘扫描函数

数码管显示函数

交通灯子程序

键盘触发动作函数

结束中断

计数值为0

是

否

图4、定时器0的程序框图

2.5键盘扫描子程序流程图

图5、键盘扫描子程序流程图

2.6定时器2程序流程图（16位捕捉模式，用于红外发射、接收）

进入定时器2捕捉中断

接收触发动作函数

根据捕捉值，确定一个位值，

清溢出标志EXF2，接收计数+1

完成4个字节接收

结束中断

否

是

进入定时器2溢出中断

重装相应的计数初值

开启或关闭定时器1中断

清溢出标志TF2，发射计数+1

结束中断

二.硬件

1.STC89C52芯片

AT89C52是一个低电压，高性能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

图6STC89C52芯片

MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，

功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。

STC89C52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个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程（S系列的才支持在线编程）。

2.74LS373锁存器芯片

单片机系统中常用的地址锁存器芯片74LS373以及coms的74hc373。

是带三态缓冲输出的8D触发器，其引脚图与结构原理图、电路连接图如下：

图7、<74LS373引脚图内部结构原理图电路连接图>

表2.74LS373真值表：

<74LS373功能表>：

EGDQ

LHHH

LHLL

功　　能

直通Qi=Di

保持（Qi保持不变）

输出高阻

LLXQ

上表是74LS373的真值表，表中：

L——低电平；H——高电平；X——不定态；Q0——建立稳态前Q的电平；

G——输入端，与8031ALE连高电平：

畅通无阻低电平：

关门锁存。

图中OE——使能端，接地。

当G=“1”时，74LS373输出端1Q—8Q与输入端1D—8D相同；当G为下降沿时，将输入数据锁存。

3.EEPROM（电可擦写只读存储器）

EEPROM，或写作E2PROM，全称电子抹除式可复写只读存储器（英语：

Electrically-ErasableProgrammableRead-OnlyMemory），是一种可以通过电子方式多次复写的半导体存储设备。

相比EPROM，EEPROM不需要用紫外线照射，也不需取下，就可以用特定的电压，来抹除芯片上的信息，以便写入新的数据。

EEPROM有四种工作模式：

读取模式、写入模式、擦除模式、校验模式。

读取时，芯片只需要Vcc低电压（一般+5V）供电。

编程写入时，芯片通过Vpp（一般+25V,较新者可能使用12V或5V）获得编程电压，并通过PGM编程脉冲（一般50ms）写入数据。

擦除时，只需使用Vpp高电压，不需要紫外线，便可以擦除指定地址的内容。

为保证写入正确，在每写入一块数据后，都需要进行类似于读取的校验步骤，若错误就重新写入。

现今的EEPROM通常已不再需要使用额外的Vpp电压，且写入时间也已有缩短。

由于EEPROM的优秀性能，以及在联机操作的便利，它被广泛用于需要经常擦除的BIOS芯片以及闪存芯片，并逐步替代部分有断电保留需要的RAM芯片，甚至取代部份的硬盘功能（见固态硬盘）。

它与高速RAM成为当前（21世纪00年代）最常用且发展最快的两种存储技术。

他可以直接利用电气信号来更新程序，所以比EPROM更方便。

4.1838红外接收头

红外遥控系统结构

红外遥控系统主要分为调制、发射和接收三部分，如图1所示：

图8红外遥控系统

1838红外接收头为接收部分：

一体化红外接收头

　　1　红外信号收发系统的典型电路如图1所示，红外接收电路通常被厂家集成在一个元件中，成为一体化红外接收头。

　　2内部电路包括红外监测二极管，放大器，限副器，带通滤波器，积分电路，比较器等。

红外监测二极管监测到红外信号，

　　3　然后把信号送到放大器和限幅器，限幅器把脉冲幅度控制在一定的水平，而不论红外发射器和接收器的距离远近。

交流

　　4　信号进入带通滤波器，带通滤波器可以通过30khz到60khz的负载波，通过解调电路和积分电路进入比较器，比较器输出

　　5高低电平，还原出发射端的信号波形。

注意输出的高低电平和发射端是反相的，这样的目的是为了提高接收的灵敏度。

　　6　一体化红外接收头，如图2所示：

图9红外接收头

　　红外接收头的种类很多，引脚定义也不相同，一般都有三个引脚，包括供电脚，接地和信号输出脚。

根据发射端调制

　　载波的不同应选用相应解调频率的接收头。

　　红外接收头内部放大器的增益很大，很容易引起干扰，因此在接收头的供电脚上须加上滤波电容，一般在22uf以上。

　　有的厂家建议在供电脚和电源之间接入330欧电阻，进一步降低电源干扰。

5.设计原理图部分

图11电源开关

图10.单片机最小应用系统

图13红外发射管、接收管

图15独立按键

图16硬件调试过程图

三.调试过程及编程体会

早在元旦前，老师布置题目以后，我们三个队友就赶快聚集在一起，商量具体的做法以及任务分配。

然后我们就投入的紧张的奋斗中去了。

所以在还没上课前，我们软件编程方面已经有初有成效了。

下面介绍一下我们在课程设计这个过程中所获得的经验跟遇到一些问题。

本次我组所选的课程设计为交通灯控制系统的设计，该设计旨在模仿现实中较为普通的十字交叉路口交通灯的正常运行工作模式。

我组组员共三人，包括我，卢伟俊，彭文精。

卢伟俊同学主要负责红外线接收发送部分，及重要的定时中断部分的编写，我负责交通灯部分，led灯等部分比较简单的小程序的编写，彭文精也参与了部分的编程，他最主要的是在查找资料，分析数据和整合最终结果的工作。

由于之前学习过，郭天祥的基于C语言的51单片机编程，而且个人觉

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