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1、系统实验报告 基于51单片机的交通灯设计 专 业： XX 学 生 姓 名： xx XX 学 号： 指 导 教 师： wwwwwwwwwww 2000年x月x日目 录1 设计任务和性能指标11.1设计任务11.2性能指标12 设计方案22.1任务分析22.2方案设计23 系统硬件设计33.1单片机的最小系统33.2电源电路43.3数码管显示时间电路设计43.4信号灯控制电路设计54 系统软件设计54.1 主程序设计55 调试及性能分析65.1 调试分析65.1.1 软件调试65.1.2 硬件调试65.1.3 系统功能调试66 心得体会6参考文献8附录1 系统原理图9附录3 程序清单10附录3元器
2、件清单.141 设计任务和性能指标1.1设计任务南北东西利用单片机完成交通信号灯控制器的设计，该交通信号灯控制器由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，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. 状态1：仅亮灯，数码管不工作。按下键4，红/黄/绿三色灯交替亮：红(20秒)黄（闪烁）(5秒)绿(20秒) 黄（闪烁）(5秒)红2. 状态2：灯和数码管相结合，模拟十字路口的交通灯 在以上功能的基础上数码管倒计时显示时间。2 设计方案2.
3、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，用于管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2.2方案设计根据设计的要求可知，系统的硬件原理框图如下图所示。 系统硬件框图单片机选用AT89S52，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
4、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。程序流程图见下一页：调用正常运行子程序调用紧急状态子程序判断当前状态初始化开始 程序流程图3 系统硬件设计3.1单片机的最小系统ATMEL公司生产的AT89S52单片机它是硬件电路的核心部分，时钟电路晶振使用12M
5、Hz，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3.2电源电路设计 电源用5V直流变压器直接供电。3.3数码管显示电路 显示电路采用8个共阳数码管，P1口作为数码管的输入，P0.4、P0.5、P0.6 P0.7分别控制东西南北四路数码管的位选端C1,C2,C3,C4。 数码管显示电路（上图是共阴数码管）3.4信号灯控制电路 应急电路4 系统软件设计开始4.1 主程序设计 参数初始化显示子程序中断处理紧急中断子程序系统程序流程图 5 调试及性能分析5.1 调试分析5.1.1 软件调试 软件调试主要是利用proteus仿真软件完成电路的搭建，运行
6、以发现设计中的错误及时改正。5.1.2 硬件调试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，各连接不存在问题。（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。5.1.3 系统功能调试 通过软件仿真显示，系统基本能完成要求。6 心得体会 这次系统实验历时两周的时间，在这实验过程里我们巩固了从编程、焊板到调试的专业知识，逻辑思维和动手能力都得到了很大的提高。 对于交通灯这个题
7、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，查阅了大量的资料，在老师的讲解帮助下，我们对如何通过单片机控制交通灯这个题目，有了进一步的理解。 要解决的主要问题就是程序的设计了，虽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，也出了不少问题，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。 上周终于拿到了PCB板，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
8、机的电压差不多为零，查出了问题所在松了口气，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，当时也没有注意，以为只要是共阴管就没问题了，没想到软件本身就存在错误。通过这次系统实验，对以前学过的知识进行了巩固，加深了理解，提高了应用的能力，而且提高了我们的发现、分析、解决问题的能力，同时提高了大家对专业的认识及兴趣，对于我们工
9、科生来说，对以后就业很有帮助。最后，尤其要感谢xx和xx老师的指导和帮助，我们才得以顺利完成这次系统试验。参考文献1 邹丽新.单片微型机原理及应用苏州大学出版社，2006.122 彭伟.单片机C语言程序设计实训100例.北京:电子工业出版社,2009。8附录1 系统原理图 系统原理图附录2 程序清单;-;程序实现功能;西南北路口直行与转弯交替通行，数码管显示直行通行倒计时，红绿黄灯显示包括人行道在内的道路交通状态。;某一方向道路拥挤时，可以人工控制调节东西南北方向通行时间。;紧急情况时，各路口交通灯显示红灯，数码管保持数据不变。 #include#define uchar unsigned c
10、har#define uint unsigned intsbit key1=P10;sbit key2=P11;sbit key3=P12;sbit key4=P13;sbit smgwe1=P04;sbit smgwe2=P05;sbit smgwe3=P06;sbit smgwe4=P07;sbit smgdot=P27;sbit south_green=P20;sbit south_red=P21;sbit south_yellow=P22;sbit east_green=P23;sbit east_red=P24;sbit east_yellow=P25;sbit num_a=P00;
11、sbit num_b=P01;sbit num_c=P02;sbit num_d=P03;uchar count;uchar type=1;uchar num;uchar south_dispnum=10,east_dispnum=5;void delay_ms(uint z)uchar x,y;for(x=0;xz;x+)for(y=0;y123;y+);void timer0_init()TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;ET0=1;EA=1;TR0=1;void display(uchar south_dispnu
12、m,uchar east_dispnum)uchar south_dispnum1,south_dispnum2;uchar east_dispnum1,east_dispnum2;south_dispnum1=south_dispnum/10;south_dispnum2=south_dispnum%10;east_dispnum1=east_dispnum/10;east_dispnum2=east_dispnum%10;smgwe1=1;smgwe2=0;smgwe3=0;smgwe4=0;num_d=south_dispnum1/8;num_c=south_dispnum1%8/4;n
13、um_b=south_dispnum1%4/2;num_a=south_dispnum1%2;delay_ms(1);smgwe1=0;smgwe2=1;smgwe3=0;smgwe4=0;num_d=south_dispnum2/8;num_c=south_dispnum2%8/4;num_b=south_dispnum2%4/2;num_a=south_dispnum2%2;delay_ms(1);smgwe1=0;smgwe2=0;smgwe3=1;smgwe4=0;num_d=east_dispnum1/8;num_c=east_dispnum1%8/4;num_b=east_dispnum1%4/2;num_a=east_dispnum1%2;delay_ms(1);sm
