交通灯 单片机课程设计文档格式.docx

1、设计要求1. 编程语言：汇编或C51；2. 计算机打印单片机技术课程设计说明书一份；3. 设计时间：一周；4. 实物制作；5. 人员分组：一人一组一实物。进度安排起止日期工作内容备注2010-11-012010-12-132010-12-142010-12-172010-12-18了解课程设计的内容，设计要求，选定课题查找课程设计书籍并集合有用资料作绘制PCB,制作电路板并编写程序画电路原理图并进行电路仿真进行设计报告的分析与设计打印设计报告主要参考资料1. 李广弟，朱月秀.单片机基础M.北京：北京航空航天大学出版社，2007.1001542. 张毅坤.单片微型计算机原理及应用M.西安：西安电

2、子科技大学出版社，1998.125130 3. 李光飞.单片机课程设计实例指导M.北京:北京航空航天大学出版社，2004.55634. 李东生，张勇，许四毛.protel99s电路设计与应用M.北京：电子工业出版社，2004.781105. 涨红润，马平安，张亚凡.单片机原理及应用M.北京：科学出版社，2002.113118摘 要单片机渗透到我们生活的各个领域，导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片

3、机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。科技越发达，智能化的东西就越多，使用的单片机就越多。看来学单片机是社会发展的需求。本次设计的题目是基于单片机的交通灯设计，系统主要由单片机AT89S52控制，实现数据存储，并结合外围的键盘输入、LED显示、LCD显示等电路模块，实现相关的功能。所设计的系统能完成以下功能：甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，甲车道为主车道，每次通车时间为60秒，乙车道为次车道，每次通车时间为30秒，要求黄灯亮3秒，并且1秒闪烁一次。本设计有成本低，易操作，实用等特点。关

4、键词： 单片机；交通灯；AT89S52；LED显示ABSTRACTSCM penetrated into every aspect of our lives, missile navigation devices, the plane on various kinds of instrument control, computer network communication and data transmission, industrial automation process real-time control and data processing, is widely used in a

5、ll kinds of intelligent IC card, civil luxury car security system, video camera, video camera, full-automatic washing machine control, as well as program-controlled toys, electronic pets, etc, these are inseparable from microcontroller. Mention automatic control field of robot, intelligent instrumen

6、t, medical equipment. Therefore, SCMs study, development and application of computer application will create and intelligent control of scientists and engineers. Opinion MCU is to meet the needs of social development.This design topic is based on single chip traffic lights design, system mainly cons

7、ists of monolithic integrated circuit AT89S52 control, realize data storage, and combining the periphery keyboard input, LED display, LCD display, etc. To realize the circuit module related functions. The system designed to complete the following functions: armour driveway and b lane two intersectin

8、g roads vehicles on alternate operation, armour, and each traffic lane primarily driveway time for 60 seconds, b lanes for times, each time traffic lane time for 30 seconds, request yellow lights for 3 seconds, and 1 second twinkle again. Have emergency vehicles appear, red lights all bright, emerge

9、ncy vehicle traffic time 10 seconds, and prohibits other vehicles through. This design has the characteristics for low cost, easy to operate and practical and so on.Key Words： Microcontroller; Traffic lights; AT89S52 Devices; LED Display1. 设计要求及总体方案介绍1.1 设计课题任务-11.2 功能要求说明-11.3 设计总体方案介绍及工作原理说明-21.3.

10、1 总体方案介绍-21.3.2 工作原理 -22. 硬件系统的设计2.1 硬件系统各模块功能介绍-32.1.1 显示电路-32.1.2 指示灯控制电路-32.1.3 键盘控制电路-42.1.4 时钟电路-42.1.5 复位电路-42.2 电路原理图-52.3 电路PCB图-52.4 元器件布局图-52.5 元器件清单-53. 软件系统的设计3.1 单片机的使用资源情况-63.1.1 硬件资源使用说明-63.1.2 交通灯的分配表-63.2 软件模块功能介绍-73.3 程序流程图-73.4 程序清单-84. 设计总结4.1 使用说明-94.2 仿真结果-94.3 误差分析-114.4 设计体会-

11、11参考文献-13致 谢-14附 录-15附录一 电路原理图-15附录二 电路PCB图-16附录三 元器件布局图-17附录四 元器件清单-17附录五 实物图-18附录六 程序清单-18第一章 设计要求及总体方案介绍1.1 设计课题任务1.2 功能说明本次课程设计在硬件方面的接法如下：P3口接二极管，P3.0、P3.1、P3.2口线分别来控制东西方向的绿灯、黄灯和红灯;P3.3、P3.4、P3.5口线分别控制南北方向的红灯、黄灯和绿灯。P2口作为数码管的位控，P0口作为数码管的段控，P1口作为输入部分（这里用到了P1.0、P1.1、P1.2口线），控制数码管的显示情况和二极管的亮灭情况。当交通灯

12、上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入准备工作状态。当按下启动按钮K0并释放后，数码管显示将会从“57”开始倒计时，每隔一秒减1，此时东西方向开始一直亮绿灯，南北方向一直亮红灯，直到显示为“00”时，数码管将会从“03”开始倒计时，每隔一秒减1，此时东西方向每隔一秒黄灯就闪烁一次，南北方向亮一直红灯，直到显示为“00”时，数码管将会从“27”开始倒计时，此时东西方向一直亮红灯，南北方向一直亮绿灯，直到显示为“00”时，数码管又将从“03”开始倒计时，此时东西方向一直亮红灯，南北方向每隔一秒黄灯就闪烁一次；当没有其他键按下时，交通灯将这样一直循环下去。当按下结束键K2并释放后，数码管

13、将显示“P.”,东西南北方向无灯亮。当按下紧急键JINJI并释放后，数码管将显示“10”，并且每隔一秒就减1，东西南北方向全部红灯亮。单片机采用AT89S52，fosc=12MHZ。其按键功能如表1.1所示。表1.1 按键功能按键键名功能P1.0K0键启动键P1.2K2键结束键P1.1JINJI键紧急键1.3 设计总体方案介绍及工作原理说明1.3.1 总体方案介绍该交通灯电路由单片机AT98S52、键盘接口电路、显示接口电路、发光二极管控制电路、时钟电路和复位电路构成，原理框图如图1.1所示。 图1.1 原理框图（1） 电源提供方面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

14、供使用。（2） 显示方面采用数码管显示，用来显示有限符号和数码字符。（3） 键盘输入方面直接在I/O口线上接按键开关，因为设计时精简和优化了电路，所以剩余的口资源较多。此设计共用到了3个按键，分别为：K0、JINJI、K2。1.3.2 工作原理首先时钟电路产生单片机工作时所需要的时钟信号，这是单片机能够正常工作的前提，而单片机有无定时的基础以及定多长的时间，这些还需要我们人为的确定。我是采用50ms延时中断程序用来定时，在我们的硬件电路中，按键的键功能程序在中断服务中，在正常情况下会不断运行主程序，当有键按下时，CPU去转去执行中断程序，而中断程序可以执行三种键功能：第一个是十秒倒计时紧急红灯

15、亮；第二个是结束倒计时，显示P.；第三个是重新开始倒计时。当有键按下时，外部中断0口线就会变成低电平，通过键扫程序来具体判断到底是哪个键按下，CPU才会去执行中断里面的某个键功能。8个发光二极管是由P3口控制的，P3口与二极管之间串接一个限流电阻使二极管不易烧坏，采用送低电平有效。第二章 硬件系统的设计2.1 硬件系统各模块功能介绍2.1.1 显示电路在本次课程设计中，我采用的是八位共阳数码管，显示原理跟单个LED的显示原理完全相同，在段控线和位控线都串接一个电阻，以提高其输出功率，在这里采用220欧母电阻。显示及驱动电路图如图2.1。图2.1 显示及驱动电路2.1.2 指示灯控制电路 本次课

16、程设计采用P3口控制二极管的发光情况，口线送低电平有效，具体设计如下:P3.0控制东西方向的绿灯，P3.1口控制东西方向的黄灯，P3.2控制东西方向的红灯，P3.3控制南北方向的绿灯，P3.4控制南北方向的黄灯，P3.5控制南北方向的红灯。2.1.3 键盘控制电路键盘是最常用的输入设备，是实现人机对话的纽带。按其结构形式可分为非编码键盘和编码键盘。编码键盘采用硬件方法产生键码。每按下一个键，键盘能自动生成键盘代码，键数较多，且具有去抖动功能。这种键盘使用方便，但硬件较复杂。非编码键盘仅提供按键开关工作状态，其键码由软件确定，这种键盘键数较少，硬件简单，广泛应用于各种单片机应用系统，在单片机控制

17、电路中，可把单片机使用的键盘分为独立式和矩阵式两种。独立式实际上就是一组独立的按键，这些按键可直接与单片机的I/O口连接，即每个按键独占一条口线，这种接法简单。矩阵式键盘也称行列式键盘，因为键的数目较多，所以键按行列组成矩阵。本设计中键盘数目较少，且为安装方便，因此在本设计中采用独立式接法。如图2.2所示。图2.2 键盘控制电路按从一个键到键的功能被执行主要应包括两项工作：一是键的识别，即在键盘中找出被按的是哪个键，另一项是键功能的实现。第一项工作是使用接口电路实现的，而第二项工作则是通过执行相应服务程序来完成。具体来说，键盘接口应完成以下操作功能：（1） 键盘扫描，以判定是否有键被按下（称之

18、为“闭合键”）。（2） 键识别，以确定闭合键的行列位置。（3） 产生闭合键的键码。（4） 排除多键、串键（复键）及去抖动。以上这些内容通常是以软硬件结合的方式来完成的，即在软件的配合下由接口电路来完成。但具体哪些由硬件哪些由软件完成，要看接口电路的情况。总的原则是，硬件复杂软件就简单，硬件简单软件就得复杂一些。2.1.4 时钟电路时钟电路用来产生单片机工作所需要的时钟信号，单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。通过在芯片的外部XTAL1和XTAL2两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成了一个稳定的自激

19、振荡电路。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，本设计中采用的晶振频率为12MHz，电容为33pF。2.1.5 复位电路复位电路用于产生复位信号，通过RST引脚送入单片机，复位是单片机的初始操作，其主要功能是:为一些专用寄存器设置初始状态、程序状态字PSW清0、程序计数器PC被赋值为0000H等，除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需安装复位键以重新启动。RST引脚是复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，完成复位操作共需要24个状态周期，复位结束后，单片机从地址0000H单元开始执行程序，SP为07H,其它寄存器大多数被置为00H,本设计

20、使用频率为12MHz的晶振，所以复位信号持续时间应超过2s才能完成复位操作。复位电路分为上电复位、按键复位、按键脉冲复位三种，本次课程设计采用的是按键复位。2.2 电路原理图电路原理图见附录一所示。2.3 电路PCB图电路PCB图见附录二所示。2.4 元器件布局图元器件布局图见附录三所示。2.5 元器件清单元器件清单见附录四所示。第三章 软件系统的设计3.1 单片机的使用资源情况3.1.1 硬件资源使用说明 P3口为二极管的控制端 P0口用作地址/数据总线 P2口用作地址/数据总线 P1.0、P1.1、P1.1口线作为键盘输入端既在AT89S52的P3口用来接八个发光二极管的阴极，控制其亮与灭

21、，P0口和P2口外接由2个LED数码管（LED1、LED0）构成的显示器，用P0口作LED的段码输出口（P0.0P0.7对应于LED的adp），P2口作LED的位控输出线（P1.1、P1.0分别对应于LED1、LED0），P2口外接三个个按键K0、JINJI、K2（分别对应于P1.0、P1.1、P1.2口）用于调整显示接口电路。3.1.2 交通灯的分配表 交通灯的口线分配如表3.1所示，“1”表示送高电平，“0”表示送低电平。表3.1 交通灯分配表P3.0东西绿灯1P3.1东西黄灯P3.2东西红灯P3.3南北绿灯P3.4南北黄灯P3.5南北红灯控制码DEHDDHF3HEBH状态说明南北禁止，东

22、西放行南北禁止，东西警告南北放行，东西禁止南北警告，东西禁止3.2 软件模块功能介绍主程序模块的主要任务是程序的初始化显示“P.”，当没任何键按下时，显示模块将一直不变，交通灯全部是熄灭的，当K0键按下并松开后开始倒计时，其中在时间显示的过程中判断是否有JINJI和K2键按下，如果是K2按下，将显示“P.”，并且发光二极管全部熄灭，如果是JINJI按下，数码管将开始十秒倒计时，并且东西南北的红灯全部亮起来。显示模块包括送缓冲区模块，BCD码转换和送显示等，通过这些模块完成了显示的功能，并能按照我们所熟悉的时钟时间进行显示。3.3 程序流程图主程序的流程图如图3.1所示，按键判断程序流程图如图3

23、.2所示图3.1 主程序流程图图3.2 判断按键程序流程图3.4 程序清单程序清单详见附录六第四章 设计总结4.1 使用说明本实验主要是利用单片机AT89S52、数码管和发光二极管组成，整个电路结构比较简单， 具体操作说明如下： 当交通灯上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入准备工作状态。当按下启动按钮K1并释放后，数码管显示将会从“57”开始倒计时，每隔一秒减1，此时东西方向开始一直亮绿灯，南北方向一直亮红灯，直到显示为“00”时，数码管将会从“05”开始倒计时，每隔一秒减1，此时东西方向每隔一秒黄灯就闪烁一次，南北方向亮一直红灯，直到显示为“00”时，数码管将会从“27”开始倒计时，此时东西方向一直亮红灯，南北方向一直亮绿灯，直到显示为“00”时，数码管又将从