工程交通灯实习报告.docx

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工程交通灯实习报告

河南机电高等专科学校

课程设计报告书

课程名称：

《单片机原理及应用》

课题名称：

交通灯控制

系部名称：

电气工程系

专业班级：

电力系统自动化技术

姓名：

李彦鹏

学号：

070313121

2009年09月15日

设计任务书

设计目的：

1．了解交通灯管理的基本工作原理。

2.学习模拟交通灯控制方法。

3.熟悉AT89C51计数器/定时器、AT89C51中断控制器和AT89C51串行接口的工作方式及应用编程，了解软件与硬件的调试技术。

4.掌握数码管显示的方法。

技术指标：

1.数码管负责显示一个直行方向的剩余时间（0~99秒）。

2.八个LED表示四个方向的交通红绿灯。

3.键盘实现调节每方向通行时间。

4.用EEPROM保存通行时间，保证掉电后再来电能够正确工作。

5.可由串行口实现定时时间的调节。

一、设计思路、方案选择

1.1设计思路

交通灯的工作过程如下：

开始南北路口的绿灯亮，东西路口的红灯亮，南北路口方向通车，2个路口的LED数码管开始倒计时25秒，南北路口的绿灯熄灭，同时点亮黄灯，南北路口方向慢行通车，2个路口的LED数码管开始倒计时5秒。

之后东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，东西方向通车，2个LED数码管开始倒计时25秒，之后东西方向绿灯熄灭，同时点亮黄灯，东西慢行通车，2个LED数码管开始倒计时5秒，然后再切换到初始状态南北路口绿灯亮，东西路口红灯亮。

重复上述过程。

根据前面的介绍，本设计硬件由定时模块、发光二极管模块、数码管显示模块。

定时模块采用软件定时，发光二极管模块由AT89C51控制发光二极管来实现。

数码管显示模块由实验平台上的LED显示模块实现。

1.2方案选择

1电源提供方案

为使模块稳定工作，须有可靠电源。

我们考虑了两种电源方案

方案一：

采用独立的稳压电源。

此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用；缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。

方案二：

采用单片机控制模块提供电源。

改方案的优点是系统简明扼要，节约成本；缺点是输出功率不高。

综上所述，我们选择第二种方案。

2显示界面方案

该系统要求完成倒计时、状态灯等功能。

基于上述原因，我们考虑了三种方案：

方案一：

完全采用数码管显示。

这种方案只显示有限的符号和数码字苻，无法胜任题目要求。

方案二：

完全采用点阵式LED显示。

这种方案实现复杂，且须完成大量的软件工作；但功能强大，可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等。

方案三：

采用数码管与点阵LED相结合的方法因为设计既要求倒计时数字输出，又要求有状态灯输出等，为方便观看并考虑到现实情况，用数码管与LED灯分别显示时间与提示信息。

这种方案既满足系统功能要求，又减少了系统实现的复杂度。

权衡利弊，第三种方案可互补一二方案的优缺，我们决定采用方案三以实现系统的显示功能。

二、交通灯工作过程

2.1交通灯具体工作过程

十字路口简单的交通信号灯布置如图1所示。

交通信号灯控制逻辑共有四个状态如下：

（1）南北绿灯通行，东西红灯禁行

（2）南北黄灯限行，东西红灯禁行

（3）南北红灯禁行，东西绿灯通行

（4）南北红灯禁行，东西黄灯限行

图1十字路口交通信号灯示意图

2.2交通灯控制方案

交通灯控制是典型的时序逻辑控制，四种交通灯状态按顺序循环显示，每种状态延续不同的时间，如图2所示。

图2交通灯控制状态时序图

交通灯控制器主要完成的功能是控制交通灯四种显示状态的切换，并控制每种状态的延时时间。

若用单片机完成控制功能，延时控制可通过单片机内部定时器实现；显示状态切换通过单片机引脚输出的高低电平信号控制。

设计难点主要有两个：

一是用单片机内部定时器实现秒级的长时间定时；二是交通灯硬件驱动电路的设计。

三、总体设计及核心器件简介

3.1总体设计

整个设计以AT89C51单片机为核心，由I/O口扩展，LED数码管显示,紧急情况中断电路，watchdog复位电路组成。

图3硬件模块图

3.2AT89C51单片机

图489C51引脚图

3.3复位系统

图5复位电路

利用电容两C两端电压不能突变，当单片机通过电容C充电的瞬间加给RST端脚一个高电平脉冲，可以使单片机复位有效，单片机工作运行后，也可以利用用手动实单片机复位，按下S按钮也可以使系统复位完成。

3.4时钟电路

图6内部方式时钟电路

利用单片机XTAL2和XTAL1外接晶振及电容，与片内可以构成振荡器的反相放大器一起组成工作主频时钟电路，工作频率取决与晶振XT的频率。

3.5利用74LS164串行输出

图7串行输出倒计时

四、系统图

4.1程序的流程图

图8主程序框图

4.2中断程序流程图

图9中断程序框图

4.3在protenus中的仿真图

图10在proteus中的仿真图

五、心得体会

在完成课题过程中，我们的实践能力增强了许多，而且在理论上也有了更深的认识。

做课程设计的过程实际是能力提高的过程。

在调试电路，分析故障，性能测试的过程中，我们学到了许多课本上无法获得的经验。

刚开始设计时，我们觉得无从下手，在经过一番资料查找后，我们发现它其实很简单，只是还不会灵活运用。

这次课程设计我们学会了一种设计电路的思想。

分成多个模块，逐一解决问题。

我在理论的基础上更深刻的掌握了单片机的深层内容及实际生活中的应用，实训锻炼了自己动手能力和思维能力，还有在软件方面的编程能力，让我受益匪浅，同时也暴露出一些平时学习上的问题，让我深刻反思。

这些问题的发现将为我以后的学习和工作找明道路，查漏补缺为进一步学习作好准备。

如此,我体会到学习理论知识固然重要,但在你学完了之后,你不在实践中运用你所学的知识,我想学是白学了,过一段时间后,你可能什么都记不起来了,或许在学心里只有一个概念,认为这个知识我曾经学得不错,我现在怎么想不起来了,一心想依赖课本;如果我们用实践来学习知识,你会努力地去搜索你想要需要的东西,即使是过了一段时间后,你也会记得你曾经对这点不明白认真地查阅过,你不会忘记!

六.参考文献

1.《单片机原理及应用》梅丽凤北京交通大学出版社

2.《单片机原理与应用C51程序设计》谢维成清华大学出版社

3.《单片机原理及应用》陈权昌华南理工大学出版社

附录

交通灯程序设计

ORG0000H

BEGIN:

MOVR3,#19H

MOVP1,#41H

BEGIN1:

MOV60H,R3

ACALLLED1

ACALLTIMER1S

DJNZR3,BEGIN1

MOVR3,#05H

MOVP1,#42H

BEGIN2:

MOV60H,R3

ACALLLED1

ACALLTIMER1S

ACALLTIMER1S

DJNZR3,BEGIN2

MOVR3,#19H

MOVP1,#14H

BEGIN3:

MOV60H,R3

ACALLLED1

ACALLTIMER1S

DJNZR3,BEGIN3

MOVR3,#19H

MOVP1,#24H

BEGIN4:

MOV60H,R3

ACALLLED1

ACALLTIMER1S

DJNZR3,BEGIN4

AJMPBEGIN

ORG0100H

TIMER1S:

MOVR5,#10

LOOP1:

MOVR6,#200

LOOP2:

MOVR7,#250

TIMER1:

DJNZR7,TIMER1

DJNZR6,lOOP2

DJNZR5,lOOP1

RET

ORG0200H

LED1:

MOVA,60H

MOVB,#10D

DIVAB

SWAPA

ORLA,B

MOVSBUF,A

RET

END