单片机交通灯的课程设计

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1、单片机交通灯的课程设计单片机交通灯的课程设计目 录 1 设计任务和性能指标. . 1 1.1 设计任务. . . 1 1.2 性能指标. . . 1 2 设计方案. . . 2 2.1 任务分析. . . 2 2.2 方案设计. . . 2 3 系统硬件设计. . . 3 3.1 单片机的最小系统. . 3 3.2 电源电路. . . 4 3.3 数码管显示时间电路设计. . 4 3.4 信号灯控制电路设计. . 5 4 系统软件设计. . . 5 4.1 主程序设计. . . 5 5 调试及性能分析. . . 6 5.1 调试分析. . . 6 5.1.1 软件调试. . . 6 5.1.2

2、 硬件调试. . . 6 5.1.3 系统功能调试. . 6 6 心得体会. . . 6 参考文献. . . 8 附录 1 系统原理图. . 9 附录 2 系统仿真图. . 10 附录 3 程序清单. . . 11 利用单片机完成交通讯号灯控制器的设计，该交通讯号灯控制器由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个进口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮答应通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯。如图上图所示。设东西向为主干道，南北为支干道。 1.2 性能指标 （1）处于常答应通行的状态，支干道有车来时才答应通行。主干道亮绿灯时，支干道亮

3、红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。 （2）干道均有车时，两者交替答应通行，主干道每次放行 60 秒，支干道每次放行 40 秒，设立 60 秒、40 秒计时、显示电路。 （3）绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮 5 秒黄灯作为过渡。黄灯亮时，原红灯按 1Hz 的频率闪烁。 （4）支干道通行时间及黄灯亮的时间均可在 099 秒内任意设置。 2 设计方案 2.1 任务分析 模拟交通灯控制器就是使用单片机来控制一些 LED 和数码管，模拟真实交通灯的功能。红、黄、绿交替闪亮，利用数码管倒计数显示间隔等，用于治理十字路口的车辆及行人交通，计时牌显示路口通行转换剩余时间等 根据设计的要求可知，系统的硬件原

4、理框图如下图所示。 系统硬件框图 单片机可选用 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。南北向和东西向各采用 2 个数码管计时，同时需要对该方向的指示灯的点亮时间进行倒计时。键盘系统可以根据系统的需要设置不同的键的个数，可以选择线式键盘或矩阵式键盘，若单片机的 IO 口不够用时，可以考虑扩展 8255 或 8155 满足系统的要求。 2. 软件方案 根据设计要求，程序框图如图 1 所示。软件可由汇编语言完成，也可由 C 语言完成。软件设计可以分为以下几个功能模块： 主程序：初始化及键盘

5、监控。 计时程序模块：为定时器的中断服务子程序，完成 0.1 秒（或其他时间）和 1 秒的时间定时。 显示程序模块：完成 60 个发光二极管（实际上只需驱动 30 个）和8 个 LED 数码管的显示驱动。 程序流程图 ATMEL 公司生产的 AT89C52 单片机它是硬件电路的核心部分，时钟电路晶振使用 12MHz，复位电路采取按键复位方式。具体连接图 3.1 和图 3.2。 单片机系统的时钟电路 单片机系统的复位电路 电源用 5V 直流变压器直接供电。 显示电路采用 8 个共阴数码管，P1 口作为数码管的输进，P3.4、P3.5、P3.6 P3.7 分别作为东西南北四路数码管的位选端。 数码

6、管显示电路 应急电路 系统程序流程图 软件调试主要是利用 proteus 仿真软件完成电路的搭建，运行以发现设计中的错误及时改正。 硬件调试主要是检测硬件电路是否有短路、断路、虚焊等。具体步骤及测试结果如下： （1）检查电源与地线是否全部连接上，用万用表对照电路原理图测试各导线是否完全连接，对未连接的进行修复。 （2）参照原理图，检查各个器件之间的连接是否连接正确，是否存在虚焊，经测试，各连接不存在题目。 （3）以上两项检查并修复完后，给该硬件电路上电，电源指示灯点亮。 通过软件仿真显示，系统基本能完成要求，由于设计思路出现题目，键盘没有正确的做出来，没有键盘电路，紧急情况也可以通过一个按钮来

7、采取相关的动作。 这次单片机课程设计历时一个学期的时间，在这次设计过程里我们体验了从设计、画板、编程、焊板到调试的整个过程。 对于交通灯这个题目，由于以前学单片机这个课程时，做过类似相关的实验，觉得这个比较简单而且做出的东西也比较直观，在确定题目之后，查阅了大量的资料，初步完成了电路设计方案。 接着就是用 AD6 这个软件来画电路板，这个软件的应用上学期也学过了，但是学的时候感觉很简单，但是到了具体设计的时候，题目不断的出来，比如有的器件库里面没有封装，要自己花封装，这时候就很轻易出题目，比如焊盘的大小，有的器件上焊盘大小不一样，有个别大的是用来固定的，这个很轻易被忽略。 下来就是程序的设计了

8、，固然感觉交通灯程序没什么难的，就是数码管倒计时显示加几个闪烁的二极管就完事，但是也许是起初想的太简单，设计时到了细节处，也出了不少题目，而且很难被检查出来，但是最后经过我们的不断努力，还是写出来正确的代码。 上周学校终于把板子给做回来了，怀着紧张的心情一个器件一个器件的完成板子的焊接，最后通过串口线把程序下载到板子上，但是板子却没有意料中的效果，而且没一点现象，用万用表检查单片机的电压差未几为零，查出了题目所在松了口气，后来在网上查资料知道原来变压器的接口那三个引脚，两个 GND 必须短接，要不就不能正常供电，本以为短接后就正常了，但是数码管还是没反应，二极管基本可以正常显示，这时候真是一种煎熬，差了很久找不到原因，后来对照着原理图一个个的检查，最后发现原来是数码管封装错了，板子上的数码管公共极是 3、8 两个引脚，但是原理图上封装的事 1、6，当时也没有留意，以为只要是共阴管就没题目了，没想到软件本身就存在错误。 通过这次课设，对以前学过的知识进行了巩固，加深了理解，进步了应用的能力，而且进步了我们的发现、分析、解决题目的能力。经历了从最初的设计到最后做生产品的开发过程，进步了对专业的熟悉及爱好，对于我们工科来说，对以后就业有及其重大的影响。 1 徐维祥.单片微型机原理及应用 大连理工大学出版社，2006.12 2 胡汉才.单