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1、单片机课程设计指导 设计内容：交通灯控制系统 目 录 一、设计内容 二、进度安排 三、基本要求 四、设计过程 1、设计要求 2、设计要点 3、硬件设计 4、软件设计 五、设计报告 六、考核方法 一、设计内容 十字路口交通灯控制系统的设 计 利用单片机的定时器产生秒信号， 控制十字路口的红绿黄灯交替点亮和熄 灭，并且用4只LED数码管显示十字路口 两个方向的剩余时间。要求系统的工作 符合一般交通灯控制要求。 回目录 二、进度安排 单片机课程设计共安排32学时，具体分配如下： n实习动员及准备工作： 3学时 n总体方案设计： 6学时 n硬件设计： 9学时 n软件设计： 9学时 n撰写设计报告： 3
2、学时 n答辩与总结： 2学时 回目录 三、基本要求 1、课程设计的基本要求 单片机课程设计的主要内容包括：理论设计撰写设 计报告等。其中理论设计又包括选择总体方案，硬件系 统设计、软件系统设计；硬件设计包括单元电路，选择 元器件及计算参数等；软件设计包括模块化层次结构图 ，程序流程图。程序设计是课程设计的关键环节。课程 设计的最后要求是写出设计总结报告，把理论设计内容 进行全面的总结，把实践内容上升到理论高度。 回目录 四、设计过程 1、设计要求 十字交叉路口 的 交通灯控制系统的 结 构如图1.1所示。 南 北 东 西 图1.1 十字路口交通灯控制示意图 回目录 往南和往北的信号一致，即红灯
3、（绿灯或 黄灯）同时亮或同时熄灭。用两个数码管来 显示被点亮的指示灯还将点亮多久。 往东和往西方向的信号一致，其工作方式 与南北方向一样，也采用两个数码管来倒计 时。当南北方向为绿灯和黄灯时，东西向的 红灯点亮禁止通行；而东西方向为绿灯和黄 灯时，南北向的红灯点亮禁止通行。 回目录 假设南北方向为主干道，通行时间为60秒，东西 方向是次干道，通行时间为30秒，黄灯点亮的时间均 为4秒，则其工作方式如表1.1所示循环点亮信号灯。 南北向 东西向 表1.1 交通信号灯工作模式 绿灯亮 40秒 黄灯亮 5秒 红灯亮45秒 红灯亮45秒 绿灯亮 40秒 黄灯亮 5秒 回目录 具体设计要求如下： 设计一
4、交通灯控制系统，其结构如 图1所示，工作方式满足上述要求。 回目录 2、设计设计 要点 (1) 硬件设计： 1）单片机建议选用AT89C51，它与8051系列单片机全 兼容，但其内部带有4KB的FLASH ROM，设计时无需 外接程序存储器，为设计和调试带来极大的方便。 2）LED显示系统：南北向和东西向各采用2个数码管计 时，对该方向的指示灯的点亮时间进行倒计时，最 长计时范围为99秒。设计时可利用单片机的P0口和 P1口作为字段和片选信号输出，经驱动芯片后驱动 数码管显示倒计时时间，数码管采用动态扫描方式 显示。 回目录 3）键盘系统：一个非程序按键：系统复 位键。 4）电源供电系统：本系
5、统采用220V电源 供电，应设计相应的稳压电源电路。但课 程设计受时间限制，也可采用现成的5V直 流稳压电源供电，这样可以节约设计时间 、简化设计过程。 回目录 (2) 本系统的工作流程： 1）接通电源时或系统复位后，系 统按程序给定的时间工作，即南北向通 行40秒，东西向通行40秒，黄灯亮5秒 ，工作模式如表1.1所示。首先南北向 通行，然后东西向通行，如此循环。 回目录 显示程序模块：完成12个发光二极管 （实际上只需驱动6个）和4个LED数码管 的显示驱动。 键盘扫描程序模块：判断是否有键按 下，并求取键号。 回目录 3、硬件设计 根据设计要求，交通灯控制系统的硬件由8位单 片 机、4个
6、数码管及其驱动电路、12个三色LED指示灯 及其 驱动电路、键盘、电源电路等组成。可 以参照图1.2所示的方框图进行设计。 硬件设计的要求： 回目录 （1）确定元器件的型号及参数。 （2）用PROTEL画出完整的原理图。 （3）列出元器件清单。 P2.0 P2.3 P0 P3.0 P3.2 回目录 电源电路 时钟与复 位 程序按键 段驱动 位驱动 驱动 P1.0 P1.5 3色LED 指示灯 4位 LED 数码管 单片机 AT89C 51 图1.2 交通灯控制系统组成方框图 4、软件设计 根据设计要点，软件设计首先应对系统资源进行 进行分配和说明。 为了增加程序的可读性，理清程序的编写思路，
7、建 议程序采用模块化结构，可按以下9个模块编写程序 ： 回目录 主程序模块：主要完成RAM清零，T0定时器的设置 ，绿、黄灯的初值设定，键盘查询以及各子程序的调用 。 定时中断服务程序模块：产生0.1秒和1秒的定 时信号，每到了1秒钟，使南北绿灯(20H)，南北黄 灯(21H)，东西绿灯(22H)，东西黄灯(23H)进行递 减计数。 扫描显示子程序：为12位LED动态显示提供驱动 信号。P0口和P2口为数码管提供驱动信号，P0口为 字段口，低电平有效，P2口为字位码输出口，高电 平有效。显示缓冲区30H到34H共4个字节，33H和 32H存放南北显示的十位与个位数据；31H和30H存 放东西的
8、十位与个位数据。 回目录 软件设计的要求： （1）用MCS-51汇编语言或keilC51进行程序设 计。 附：参考程序。 回目录 五、设计报告 设计完成后，必须撰写课程设计报告。设计报 告必须独立完成，格式符合要求，文字（不含图形 、 程序）不少于3000字，图形绘制规范。设计报告的 格式如下： 回目录 1、封面 2、内容提要 3、目录 4、正文 (1) 所作题目的意义、本人所做的工作及系统的 主要功能； (2) 硬件电路设计及描述； (3) 软件设计流程及描述； (4) 源程序代码（要有注释）； 5、心得体会 6、参考文献 回目录 六、考核方法 单片机课程设计的考核方式为考查，考核结 果为优
9、秀、良好、中等、及格和不及格五等，分 数在90-100之间为优秀，80-89分之间为良好，70 -79分之间为中等，60-69分之间为及格，60分以 下为不及格。 考核分三个方面进行：设计制作 40%；设计 报告 30%；设计答辩 30%。表1.3是单片机课程 设计的考核成绩记录 表。 回目录 1、设计制作：40分 回目录 （1）创新设计：50% 包括总体设计方案、硬件系统的设计、软件系统的 设计、程序的调试等。考核时要查看原始设计资料和相 关记录，分段进行考核。 （2）设计质量：50% 包括硬件的连接、程序固化、硬件调试与仿真。要 求元器件布局合理，连线规范、整洁、牢固，硬件仿真 符合设计要
10、求，系统运行稳定可靠。 2、设计报告：30分 回目录 （1）设计报告的完成质量：70% 设计报告必须独立完成，格式符合要求，文字 （不含图形、程序）不少于3000字，图形绘制规范 。 （2）平时成绩：30% 主要考核学生在实训期间的表现，包括考勤、 课堂纪律、学习态度、工作作风等方面。 3、课题答辩：30分 主要回答老师和同学提出的问题，要求思路清 晰，语言准确、精练。对于课程设计中的基本问 题、相关的基本知识能够进行解答。其中对课题 内容的熟练程度占80%，答辩中的个人素质占20% 。 回目录 有下列情形之一者，课程设计考核按不及格处理： 回目录 、实训期间累计旷课达6课时； 、设计报告雷同率超过50%； 、不能完成设计任务，达不到设计要求。
