51单片机课程设计实例.docx

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51单片机课程设计实例

51单片机设计实例

二、总原理图及元器件清单

2.1、总原理图：

2.2、显示部分

2.3、声音部分

2.4、按键部分

2.5、继电器

三、模块电路分析

3.1、硬件模块

本系统主要有单片机控制系统、按键模块、串口通信模块、LED显示模块、交通灯显示模块等组成，如图1所示。

其中，单片机系统为系统的主控制器，用以控制其他模块协调工作；按键模块采用外部中断INTO的方式；串口通信模块采用RS-485接口；LED显示模块用以显示交通灯控制参数；交通灯显示模块用以显示各车道的通行情况。

3.2、单片机控制系统及基本电路

本系统采用AT89C52芯片作为核心控制器件。

他的P0、P2口用于数码管显示控制，P1口用于交通灯显示控制，按键处理主要用中断的方式进行，保证该系统的稳定性。

单片机基本外围电路如图2所示

3.3、按键控制模块

按键控制模块由AT89C52芯片的P3口控制，电路如图2所示。

当某个键按下时产生的负脉冲通过编码器74LS148的GS致使INTO中断，单片机响应这个中断，并读入74LS148的编码信息，从而根据按下不同键进行相应处理。

按键中断程序：

按键采用中断的工作方式，当按下某个键时，单片机响应中断，进行相应的处理。

其程序流程如下所示：

说明：

按键程序调节数码管绿灯的显示时间，按下K1键申请中断，判断是否有K1或者K2键按下，按下K2键执行初始值减一工作，按下K3键执行初始值加一操作，如果K2和K3见都未按下，则判断是否按下K1键，是则中断返回，否则继续重复上面的工作。

3.4、LED显示模块

LED显示模块包括控制参数调整显示模块和交叉口倒计时显示模块两部分，此两部分的8位LED均采用动态显示方式，即将所有数码管的段码线相应段并联在一起，接到P0口，用P2口的各位对各个LED进行控制从而实现对LED的定时选通。

3.5、交通灯显示模块

整个系统设计如图所示，该系统主要由计数模块、控制模块、分频模块、分位模块以及显示电路构成。

其中分频模块主要将系统输入的基准时钟信号转换为1Hz的激励信号，驱动计数模块和控制模块工作。

控制模块根据计数器的计数情况对交通灯的亮灭及持续时间进行控制，并通过分位电路将灯亮时间以倒计时的形式通过数码管显示出来。

图中Reset是复位信号，高电平有效，可以实现对计数器的异步清零。

Hold为保持信号，当Hold为“1”，计数器暂停计数，表示出现特殊情况，各方向车辆都处于禁行状态。

3.6、串口通信模块

在该模块中，采用RS-485接口完成上位机或相连交通灯控制系统与单片机的通信，从而实现该系统的控制、调试与报警。

RS485接口具有良好的抗噪声干扰性，较长的传输距离和多站能力，其串行口电路图如图3所示。

3.7、继电器

继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。

故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

电磁继电器的工作原理和特性：

电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。

只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。

当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。

这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。

对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：

继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。

四、调试及结论

4.1单元调试

a．显示模块的测试：

显示模块包括红灯、绿灯、黄灯的显示和数码管计数器的显示。

将显示模块的程序编译后烧进单片机电路板里，接通电源后，通过测试可以看到首先十字路口处于37秒的通行和停止状态，37秒过后，黄灯闪亮3秒，然后十字路口又处于60秒的通行和停止状态，60秒过后，黄灯闪亮3秒。

照此循环下去没有问题就证明该显示模块的测试成功。

b．声音模块和按键模块的测试：

声音模块和按键模块是通过声音来判断按键是否按下，将总体设计程序烧进单片机电路板里，接通电源后，在单片机运行时，不管任何时候，按下K1，按键都可以听到嘀的一声，按下K1按键后，数码管显示初始值37，通过按下K2按键或者K3按键改变绿灯的工作时间，按下K2按键绿灯的工作时间减少变成36，按一下减少1秒，如若按下K3键一下绿灯的工作时间增加变成38，按一下就增加1秒，通过按下按键K2或者K3改变了绿灯的工作时间，再按一下K1按键再从刚才中断的时间恢复倒数功能，实现完这一次后从下一次就可以看到改变的绿灯工作时间，照此循环下去几个轮回没有问题就证明该声音模块和按键模块的测试成功。

4.2整体调试

课程设计的整体测试是希望得到实现要求饿功能，将总体设计程序烧进单片机电路板里，接通电源后，单片机的运行不仅可以按显示模块的程序正常运行，也可以通过按键的中断调节绿灯的时间，声音模块和按键模块同样可行。

通过几个循环并无发现错误，由此我们便可以得出，编出来的程序符合我们的设计要求。

五、实验结果

5.1、PCB图

5.2、布线图

5.3、封装结果图

六、心得体会

通过为期两周的课程设计，我应用所学数字电子技术顺利完成了交通灯控制器的设计，期间，我查阅很多相关的书籍，学到了很多知识，并利用它们设计了符合老师要求的功能，不仅巩固了课堂知识，而且有效的和实际结合在一起，扩展了所学知识和见识。

在课程设计过程中；遇到不少问题，如相关原件运用条件不熟，接口不对应等问题，感觉到书本知识与实际问题及需要结合的难处，但也激发可我这方面的兴趣，提高了理论结合时间能够的意识。

由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用个元件的功能，所以在这次课程设计过程中，我了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。

有一点是在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想这样的接法可以行的通，但实际接上电路，总是实现不了，而又一下子找不出问题所在，只有在查啦书上有关这方面的解释后才有所进展，因此耗费在这上面的时间很多。

总体感觉是通过这次课程设计，加强我们动手、思考和解决问题的能力。

七、参考文献

1、张毅坤.单片微型计算机原理及应用，西安电子科技大学出版社1998

2、余锡存曹国华.单片机原理及接口技术[M].陕西:

西安电子科技大学出版社,2000.7