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1、单片机原理及应用课程设计急救车优先的交通灯控制系统设计班级： 测控 071 学号： 20710402142 姓名： 何杨张 完成日期：2010 年 6 月1目录目录一、课程设计目的和基本要求一、课程设计目的和基本要求.3.31、课程设计目的.32、课程设计基本要求.3二、题目描述及要求二、题目描述及要求.3.31、题目要求.32、设计方案选择与论证.4三、三、LEDLED 灯简介灯简介.5.51、 LED 的结构及发光原理.52、 LED 光源的特点.53、单色光 LED 的种类及其发展历史.6四、芯片的选择与简介四、芯片的选择与简介.6.61、核心芯片 AT89C51 单片机的说明.62、中
2、央处理器（CPU）.93、存储器. .104、定时器/计数器.115、中断系统.116、内部总线.117 、AT89C51 单片机工作方式. .12五、系统设计五、系统设计.13.131、系统方框图.132、工作原理.1423、交通灯状态分析. .14六、电路原理图六、电路原理图.16.161、 单片机最小系统.162、交通灯电路图.173、总的电路图.184、救护车来时处理.19七、程序流程图七、程序流程图.19.19八、程序源代码八、程序源代码.21.21九、程序仿真九、程序仿真.24.24十、课程设计总结十、课程设计总结.28.28十一、参考文献十一、参考文献.29.293急救车优先的交
3、通灯控制系统设计一、一、课程设计目的和基本要求：课程设计目的和基本要求：1 1、课程设计目的、课程设计目的大学本科学生动手能力的培养和提高是大学本科教育的一个重要内容， 单片机原理及应用是一门应用性较强的课程。如何让学生在学好基础知识的同时，迅速掌握应用技术，实验与课程设计环节起着非常重要的作用。本课程设计的目的，是让学生通过课程设计，首先建立起单片机应用系统的概念，根据实际的系统设计要求，掌握初步的单片机系统设计方法，从硬件系统和软件系统设计两个方面得到实际的提高，为今后的毕业设计打下良好的基础。2 2、课程设计基本要求：、课程设计基本要求：1) 在课程设计过程中，运用 89S51 单片机，
4、根据设计要求绘制系统电路图、编制系统程序流程图、根据系统程序流程图编制汇编源程序（或 C51 程序） ，进行运行调试（运用仿真软件 proteus 或在单片机实验平台上）进行调试运行，最后提供课程设计报告。在此过程中，学生必须学会手册的使用及相应绘图软件的使用方法，使各方面的实际能力上得到一定的提高。2) 课程设计应由学生本人独立完成完成，严禁抄袭（对自己的设计不熟悉，读不懂设计中的关键功能部分，对设计的结构不清楚，对设计的功能不了解等） ，一经验收教师认定其抄袭行为，成绩即为不及格。3) 认真编写课程设计报告，课程设计报告的书写格式见附录 2二、题目描述及要求二、题目描述及要求1、题目要求请
5、设计一个交通灯控制电路，并且编写相应的软件，完成交通灯的管理任4务。该控制任务应该完成下列功能：1) 控制 LED 灯，完成交通灯的管理任务；2) 允许急救车优先通过的要求。有急救车到达时，所有的交通信号灯为红灯，以便让急救车通过。假定急救车通过路口时间为 20 秒，急救车通过后交通灯恢复中断前状态；3) 按照分析、设计、调试和测试的软、硬件开发过程完成这个控制任务。4) 根据交通灯控制变化规律。假设一个十字路口为东西南北走向。初始状态0 为东西红灯，南北红灯。然后转状态 1 南北绿灯通车，东西红灯。过 20 秒钟转状态 2，南北绿灯闪几次转亮黄灯，延时几秒，东西仍然红灯。再转状态 3，东西绿
6、灯通车，南北红灯。过 20 秒钟转状态 4，东西绿灯闪几次转亮黄灯，延时几秒，南北仍然红灯。最后循环至状态 1；5)以按键为中断申请，表示有急救车通过，所有的交通信号灯全红 20 秒钟。2、设计方案选择与论证：交通灯控制系统，可由多种电路来构成，我们这里提供三种方案供选择：方案一：由普通的数字电路集成芯片组成这种方案的特点是：硬件设计思路简单，但用元器件多，电路比较复杂，焊接调试容易出错，而且不利于智能控制，调时电路复杂。方案二：用 VHDL 语言编程控制这种方案的特点是：硬件设计简单，电路结构清晰，电路比较复杂 ，VHDL 语言编程控制硬件，可方便的进行仿真，调试。方案三：单片机控制采用单片
7、机控制，可提高电路的可靠性与稳定性，硬件电路比较简单，主要用软件来控制，控制方式灵活多样，能满足不同情况的控制，可利用中5断等方式通过程序来方便的实现调时。综合以上三种方案的特点，结合我们自身的知识结构，我们采用方案三，选择常用的 51 系列单片机构成。三、三、LEDLED 灯简介灯简介1、 LED 的结构及发光原理50 年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识 ，第一个商 用二极管产生于 1960 年。 发光二极管的核心 部分是由 p 型半导体和 n 型半导体组成的 晶片，在 p 型半导体和 n 型半导体之间有 一个过渡层， 称为图图 1 发光二极管的构造图p-n 结。在某些半导体材料
8、的 PN 结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN 结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称 LED 。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压） ，电流从 LED 阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。 2、 LED 光源的特点1）. 电压： LED 使用低压电源，供电电压在 6-24V 之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。 2）. 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少 80% 3
9、）. 适用性：很小，每个单元 LED 小片是 3-5mm 的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易 变的环境 4）. 稳定性： 10 万小时，光衰为初始的 50% 65）. 响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级， LED 灯的响应时间为纳秒级 6）. 对环境污染：无有害金属 汞 7）. 颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄 绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的 LED ，随着电流的增加，可以依 次变为橙色，黄色，最后为绿色 8）. 价格： LED 的价格比较昂贵，较之 于白炽灯，几只 白炽灯 的价格就可以与一只 LED 灯的价格相当， 而通 常每组信号灯需由上 300 500 只二极管构成。 图图 2 LED 灯3、单色光 LED 的种类及其发展历史最早应用半导体 P-N 结发光原理制成的 LED 光源问世于 20 世纪 60 年代初。当时所用的材料是 GaAsP ，发红光（ p =650nm ） ，在驱动电流为 20 毫安时，光通量只有千分之几个 流明，相应的发光效率约 0.1 流明 / 瓦。70 年代中期，引入元素 In 和 N ，使
