單片機原理與應用技術課程設計--基于單片機控制的交通燈控制器

1、<p>　　單片機原理與應用技術</p><p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　題目：基于單片機控制的交通燈控制器</p><p>　　專業(yè)班級： 電氣工程及其自動化092班 </p><p>　　姓　　名： </p><p>

2、　　時 間： 2012.03.31-----2012.04.20 </p><p>　　指導教師： </p><p>　　2012年 04月 19 日</p><p>　　交通燈課程設計任務書</p><p><b>　　1．設計目的與要求</b></p>&

3、lt;p>　　設計出一個交通燈的控制器，準確地理解有關要求，獨立完成系統(tǒng)設計，要求所設計的電路具有以下功能：</p><p>　　（1）顯示：東西和南北方向各一組（紅、黃、綠）指示燈，按一般交通規(guī)則進行循環(huán)順序開通和斷開。（2）東西和南北方向分別具備”可急車強通控制” （3）可增加人性化的語音播報管理功能，隨時間變化,夜間自動調整循環(huán)的時間</p><p><b>　　

4、2．設計內容 </b></p><p>　　（1）畫出電路原理圖，正確使用邏輯關系；</p><p>　?。?）確定元器件及元件參數(shù)；</p><p>　?。?）進行電路模擬仿真；</p><p>　?。?）SCH文件生成與打印輸出；</p><p><b>　　3．編寫設計報告</b>

5、;</p><p>　　寫出設計的全過程，附上有關資料和圖紙，有心得體會。</p><p><b>　　4．答辯</b></p><p>　　在規(guī)定時間內，完成敘述并回答問題。</p><p>　　論文結構清晰，層次分明，理論嚴謹</p><p><b>　　目 錄</b>&

6、lt;/p><p><b>　　一 引言1</b></p><p>　　二 總體設計方案1</p><p>　　2.1 設計思路1</p><p>　　2.1.1 紅綠燈端口個數(shù)1</p><p>　　2.1.2 通行時間設計1</p><p>　　2.1.3 數(shù)碼管

7、顯示設計1</p><p><b>　　2.2方案確立1</b></p><p>　　2.3 設計方框圖，如圖1所示2</p><p>　　2.4 流程圖如圖2所示2</p><p>　　三 設計原理分析3</p><p>　　3.1復位電路和震蕩電路的設計，如圖3所示3</p&

8、gt;<p>　　3.2 驅動芯片74LS245的管腳分布，及其應用如圖4所示3</p><p>　　3.3 紅綠燈顯示電路的設計4</p><p>　　3.4數(shù)碼管倒計時設計4</p><p>　　3.5 強通電路的設計5</p><p><b>　　四 結束語5</b></p>

9、<p><b>　　參考文獻6</b></p><p>　　附錄一：程序清單7</p><p>　　附錄二：仿真電路圖10</p><p>　　基于單片機控制的交通燈控制器</p><p>　　班級：電氣092班 姓名： ******</p><p>　　摘要：本系統(tǒng)采用MSC-

10、51系列單片機來設計交通燈控制器，實現(xiàn)了各方向車輛、行人輪流通行的功能，此外還設置人性化倒計時顯示。同時還具有南北、東西方向強制通行功能。各方向紅綠等由P0口控制，倒計時顯示數(shù)碼管由P1和P2口控制，強通靠中斷來實現(xiàn)。系統(tǒng)中用到74LS245用來驅動LED燈和數(shù)碼管顯示。本系統(tǒng)實用性強、操作簡單、擴展功能強、便于維護。</p><p>　　關鍵詞：單片機、交通燈、倒計時</p><p>&

11、lt;b>　　一 引言</b></p><p>　　十字路口車輛穿梭，行人熙攘，如何才能使交通井然有序呢？靠的就是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉彎和右轉彎，除非另一種標志禁止某一種轉向。左右轉彎車輛都必須讓正在路口內直行的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行

12、信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時可以進入交叉路口。</p><p><b>　　二 總體設計方案</b></p><p><b>　　2.1 設計思路</b></p><p>　　2.1.1 紅綠燈端口個數(shù)</p&g

13、t;<p>　　十字路口共四個方向，其中東西方向與南北方向各自燈亮滅是一致的。所以，采用六位信號控制各方向紅、黃、綠燈即可。</p><p>　　2.1.2 通行時間設計</p><p>　　紅綠燈顯示時間：以南北向為例，南北方向亮綠燈，東西方向亮紅燈，倒計時15s，到0s時，南北方向黃燈開始閃爍，閃爍時間3次，此時東西方向仍然亮紅燈；然后，南北向亮紅燈，東西方向綠燈，倒計時

14、結束后，南北方向紅燈，東西方向黃燈閃爍3次，然后南北方向亮綠燈，東西方向紅燈，如此循環(huán)運行。</p><p>　　2.1.3 數(shù)碼管顯示設計</p><p>　　為使倒計時顯示代碼更簡潔直觀，倒計時顯示采用靜態(tài)顯示，直接由I/O接口輸出給對應數(shù)碼管。</p><p><b>　　2.2方案確立</b></p><p>　

15、　紅綠燈、數(shù)碼管輸出采用并口輸出，在需要延時時CPU進行空操作延時。各方向紅綠燈的亮滅用傳送指令給相應端口賦值。數(shù)碼管顯示程序，采用每調用一秒延時程序，為數(shù)碼管對應端口賦一次值的算法。南北向、東西向強通各使用一個中斷，當其中一個中斷響應后，CPU執(zhí)行對應的中斷程序，使紅綠燈、數(shù)碼管按程序點亮，然后CPU進行死循環(huán)。當需要結束強通時，只需按下復位鍵，單片機即可從新工作。</p><p>　　采用P0口控制東西方向和

16、南北方向的紅、黃、綠燈。P1，P2控制數(shù)碼管的倒計時。東西、南北方向強通靠中斷來實現(xiàn)。</p><p>　　2.3 設計方框圖，如圖1所示</p><p>　　圖1 電路方框圖方框圖</p><p>　　電路方框圖有單片機、復位電路、時鐘電路、強通電路、倒計時驅動電路、倒計時顯示電路、紅綠燈驅動電路、紅綠燈顯示電路構成，其各部分的主控與被控關系如電路中箭頭所示。&l

17、t;/p><p>　　2.4 流程圖如圖2所示</p><p><b>　　圖2 流程圖</b></p><p><b>　　三 設計原理分析</b></p><p>　　3.1復位電路和震蕩電路的設計，如圖3所示</p><p>　　圖3 復位電路和震蕩電路</p>

18、<p>　　復位電路采用按鍵電平復位式復位電路。如復位電路所示，單片機正在工作時，當按下RESET鍵時，RST端相當于接高電平，從而單片機即可復位。</p><p>　　震蕩電路使用一個12M晶振和兩個30PF電容，配合片內振蕩器產生12MHZ片內時鐘信號，供單片機正常工作使用。 </p><p>　　3.2 驅動芯片74LS245的管腳分布，及其應用如圖4所示</p&

19、gt;<p>　　圖4 74LS245引腳圖</p><p>　　74ls245是我們常用的芯片，用來驅動led或者其他的設備,用法很簡單如上圖,他是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。</p><p>　　74LS245還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。當8051單片機的P0口總線負載達到或超過P0最大負載能力時，必須接入74LS245等總線驅動器。

20、當片選端/CE低電平有效時，DIR=“0”，信號由 B 向 A 傳輸；（接收）DIR=“1”，信號由 A 向 B 傳輸；（發(fā)送）當/CE為高電平時，A、B均為高阻態(tài)。</p><p>　　3.3 紅綠燈顯示電路的設計</p><p>　　紅綠燈顯示電路使用P0口控制，如圖5所示，通過一片74LS245驅動芯片進行功率放大，然后送給對應紅綠燈，使其按照程序熄滅。74ls245的AB/BA端接

21、高電平，表示數(shù)據(jù)由A端向B端輸送。發(fā)光管的公共端進過一分壓二極管接到VCC，因此為低電平有效。在設計方案中提到，南向和北向，東向和西向的紅綠燈顯示一致，所以南向和北向，東向和西向的紅綠燈應接到相同的I/O口，在本電路中，南向和北向，東向和西向的紅綠燈相串聯(lián)。其中，P0.0、P0.1、P0.2輸出控制南北向</p><p>　　的燈，P0.4、P0.5、P0.6輸出控制東西方向的燈。</p><

22、p>　　圖5 紅綠燈顯示電路</p><p>　　在程序中，給相應的端口輸出相應的二進制代碼就可控制紅綠燈的亮滅，具體的控制如圖6所示：</p><p>　　圖6 交通燈的順序和對應的二進制碼</p><p>　　3.4數(shù)碼管倒計時設計</p><p>　　數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單

23、元（多一個小數(shù)點顯示），按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到+5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到地線GND上，當某一字段

24、發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。</p><p>　　數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅動電路來驅動數(shù)碼管的各個段碼，通過AT89C51型號單片機，由P1和P2兩組I/O引腳分別控制兩個數(shù)碼管，從而顯示出我們要的數(shù)字，本設計采用靜態(tài)顯示方式。</p><p>　　3.5 強通電路的設計</p><p>　　如圖7所示，

25、INT0（南北強通），INT1(東西強通)分別接一開關按鈕到地，當按下其總某一開關時，向CPU發(fā)出中斷請求，CPU轉而執(zhí)行相對應的中斷程序，從而實現(xiàn)強制通行。在強通結束后，只需按下RESET鍵即可復位，單片機從新正常工作。</p><p><b>　　圖7 強通電路</b></p><p><b>　　四 結束語</b></p>&

26、lt;p>　　該在這短短的時間內，我收獲了很多的東西，這些都是我在學校里的課本上找不到的，現(xiàn)在我們已經是大三了，馬上就要踏入社會，這些實踐性的東西對我們來說是至關重要的，它讓我們脫離了書生的稚氣，增加了對實際應用有了更深入的了解。</p><p>　　通過這三周的學習，我感覺有很大的收獲：首先，通過學習使自己對課本上的知識可以應用于實際，使的理論與實際相結合，加深自己對課本知識的更好理解，同時實習也段練了我

27、個人的動手能力，能夠充分利用圖書館去查閱資料，能夠很好的利用進行搜索有用的資料，增加了許多課本以外的知識。能對軟件進行比較熟練的操作，能達到學以致用。</p><p>　　總之，雖然實習的時間很短，但對我來說，收獲是很大的。我會更加珍惜我的學習，并且用實習的心得時時激勵自己。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[

28、1] 李朝青.單片機原理及接口技術.[M].北京:北京航空航天大學出版社,2008</p><p>　　[2] 肖玲妮.印刷電路板設計教程.[M].北京:清華大學出版社,2003</p><p>　　[3] 康華光.電子技術基礎.[M].北京;高等教育出版社,2006</p><p>　　[4] 余小平等.電子系統(tǒng)設計.[M].北京:北京航空航天大學出版社,2007

29、</p><p>　　[5] 邱關源.電路.[M].北京:高等教育出版社,2006</p><p><b>　　附錄一：程序清單</b></p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　AJMP START</p><p>　　ORG 0003H</p>

30、<p>　　AJMP EXT0</p><p>　　ORG 0013H</p><p>　　AJMP EXT1</p><p>　　START: MOV SP,#60H</p><p>　　SETB IT0 </p><p><b>　　S

31、ETB IT1</b></p><p>　　SETB EX0 </p><p><b>　　SETB EX1</b></p><p>　　SETB EA </p><p>　　MAIN: MOV P0,#00100001B </p><p>　　LCA

32、LL JISHI</p><p>　　MOV R2,#3 </p><p>　　AXHS: MOV P0,#01000001B </p><p>　　LCALL YS500M </p><p>　　MOV P0,#00000001B </p><p>　

33、　LCALL YS500M</p><p>　　DJNZ R2,AXHS</p><p>　　MOV P0,#00010010B</p><p>　　LCALL JISHI</p><p>　　MOV R2,#3 </p><p>　　BXHS: MOV P0

34、,#00010100B</p><p>　　LCALL YS500M</p><p>　　MOV P0,#00010000B</p><p>　　LCALL YS500M</p><p>　　DJNZ R2,BXHS</p><p><b>　　AJMP MAIN</b>&

35、lt;/p><p>　　JISHI: MOV R2,#15</p><p>　　LOOP1: MOV A,R2 </p><p><b>　　MOV B,#10</b></p><p>　　DIV AB </p><p>　　MOV

36、DPTR,#TABLE </p><p>　　MOVC A,@A+DPTR </p><p>　　MOV P1,A </p><p><b>　　MOV A,B</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MO

37、V P2,A </p><p>　　MOV R7,#20</p><p>　　LOOP2: MOV TMOD,#01H </p><p>　　MOV TH0,#3CH </p><p>　　MOV TL0,#0B0H</p><p>　　SE

38、TB TR0 </p><p>　　JNB TF0,$ </p><p>　　CLR TF0 </p><p>　　DJNZ R7,LOOP2 </p><p>　　DEC R2 <

39、;/p><p>　　CJNE R2,#0FFH,LOOP1 </p><p>　　RET </p><p>　　TABLE: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H</p><p>　　DB 99H,92H,82H,0F8H</p><p>　　DB 80H,90H,88H

40、,83H</p><p>　　DB 0C6H,0A1H,86H,8EH</p><p>　　EXT0: MOV P0,#00100001B;</p><p>　　JNB P3.2 , $; </p><p>　　JNB P3.2 , $; </p><p><b>　　RE

41、TI</b></p><p>　　EXT1 : MOV P0,#00010010B ;</p><p>　　JNB P3.3 , $; </p><p>　　JNB P3.3 , $; </p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　

42、YS500M:MOVR3,#250</p><p>　　Y5_1:MOVR4,#10 </p><p>　　Y5_2:MOVR5,#100</p><p>　　DJNZR5,$</p><p>　　DJNZR4,Y5_2 </p><p>　　DJNZR3,Y5_1</p&

43、gt;<p><b>　　RET</b></p><p>　　YS10S:MOVR7,#20</p><p>　　YS10_1: LCALL YS500M</p><p>　　DJNZR7,YS10_1</p><p><b>　　RET</b></p>

44、;<p>　　YS20M: MOV R0,#100 </p><p>　　YS20_1: MOV R6,#100;</p><p>　　DJNZ R6,$;</p><p>　　DJNZ R0,YS20_1;</p><p><b>　　RET</b></p>&