單片機LED模擬交通燈課程設計報告

1、1蚅罿芇蚈薁羈莀蒁衿羇聿蚆螅肆膂葿蟻肅芄蚄薇肄蒆蕆羆肅膆莀袂肅羋薆螈肂莁莈蚄肁肀薄薀膀膃莇袈腿芅薂螄膈莇蒞蝕膇肇薀蚆膇艿蒃羅膆莁蠆袁膅蒄蒂螇膄膃蚇蚃螀芆蒀蕿袀莈蚅袈衿肈蒈螄袈芀蚄螀袇莂薆蚆袆蒅荿羄裊膄薅袀裊芇莈螆襖荿薃螞羃聿莆薈羂膁薁袇羈莃莄袃羀蒆蝕蝿罿膅蒂蚅罿芇蚈薁羈莀蒁衿羇聿蚆螅肆膂葿蟻肅芄蚄薇肄蒆蕆羆肅膆莀袂肅羋薆螈肂莁莈蚄肁肀薄薀膀膃莇袈腿芅薂螄膈莇蒞蝕膇肇薀蚆膇艿蒃羅膆莁蠆袁膅蒄蒂螇膄膃蚇蚃螀芆蒀蕿袀莈蚅袈衿肈蒈螄袈芀蚄螀袇莂薆蚆袆蒅荿羄裊膄薅袀裊芇莈螆襖荿薃螞羃聿莆薈羂膁薁袇羈莃莄袃羀蒆蝕蝿罿膅蒂蚅罿芇蚈薁羈莀蒁衿羇聿蚆螅肆膂葿蟻肅芄蚄薇肄蒆蕆羆肅膆莀袂肅羋薆螈肂莁莈蚄肁肀薄薀膀膃

2、莇袈腿芅薂螄膈莇蒞蝕膇肇薀蚆膇艿蒃羅膆莁蠆袁膅蒄蒂螇膄膃蚇蚃螀芆蒀蕿袀莈蚅袈衿肈蒈螄袈芀蚄螀袇莂薆蚆袆蒅荿羄裊膄薅袀裊芇莈螆襖荿薃螞羃聿莆薈羂膁薁袇羈莃莄袃羀蒆蝕蝿罿膅蒂蚅罿芇蚈薁羈莀蒁衿羇聿蚆螅肆膂葿蟻肅芄蚄薇肄蒆蕆羆肅膆莀袂肅羋蚅罿芇蚈薁羈莀蒁衿羇聿蚆螅肆膂葿蟻肅芄蚄薇肄蒆蕆羆肅膆莀袂肅羋薆螈肂莁莈蚄肁肀薄薀膀膃莇袈腿芅薂螄膈莇蒞蝕膇肇薀蚆膇艿蒃羅膆莁蠆袁膅蒄蒂螇膄膃蚇蚃螀芆蒀蕿袀莈蚅袈衿肈蒈螄袈芀蚄螀袇莂薆蚆袆蒅荿羄裊膄薅袀裊芇莈螆襖荿薃螞羃聿莆薈羂膁薁袇羈莃莄袃羀蒆蝕蝿罿膅蒂蚅罿芇蚈薁羈莀蒁衿羇聿蚆螅肆膂葿蟻肅芄蚄薇肄蒆蕆羆肅膆莀袂肅羋薆螈肂莁莈蚄肁肀薄薀膀膃莇袈腿芅薂螄膈莇蒞蝕膇肇薀

3、蚆膇艿蒃羅膆莁蠆袁膅蒄蒂螇膄膃蚇蚃螀芆蒀蕿袀莈蚅袈衿肈蒈螄袈芀蚄螀袇莂薆蚆袆蒅荿羄裊膄薅袀裊芇莈螆襖荿薃螞羃聿莆薈羂膁薁袇羈莃莄袃羀蒆蝕蝿罿膅蒂蚅罿芇蚈薁羈莀蒁衿羇聿蚆螅肆膂葿蟻肅芄蚄薇肄蒆蕆羆肅膆莀袂肅羋薆螈肂莁莈蚄肁肀薄薀膀膃莇袈腿芅薂螄膈莇蒞蝕膇肇薀蚆膇艿蒃羅膆莁蠆袁膅蒄蒂螇膄膃蚇蚃螀芆蒀蕿袀莈蚅袈衿肈蒈螄袈芀蚄螀袇莂薆蚆袆蒅荿羄裊膄薅袀裊芇莈螆襖荿薃螞羃聿莆薈羂膁薁袇羈莃莄袃羀蒆蝕蝿罿膅蒂蚅罿芇蚈薁羈莀蒁衿羇聿蚆螅肆膂葿蟻肅芄蚄薇肄蒆蕆羆肅膆莀袂肅羋薆螈肂莁薆螈肂莁 編號： 單片機控制應用實訓說明書題題 目：目： led 燈模擬交通燈燈模擬交通燈 院院 （系）：（系）： 機電工程學院機

4、電工程學院 專專 業(yè)：業(yè)： 機械設計及其自動化機械設計及其自動化 學生姓名：學生姓名： 李建來李建來 龍俊光龍俊光 李東安李東安學學 號：號：0901120734 0901120722 0901120726 指導教師：指導教師： 范勇范勇 2012 年年 1 月月 07 日日2目目 錄錄1 設計任務和性能指標設計任務和性能指標.11.1 設計任務.11.2 性能指標.12 設計方案設計方案.22.1 任務分析.22.2 方案設計.23 系統(tǒng)硬件設計系統(tǒng)硬件設計.33.1 單片機的最小系統(tǒng).33.2 電源電路.43.3 數(shù)碼管顯示時間電路設計.43.4 信號燈控制電路設計.54 系統(tǒng)軟件設計系統(tǒng)

5、軟件設計.54.1 主程序設計.55 調試及性能分析調試及性能分析.65.1 調試分析.65.1.1 軟件調試.65.1.2 硬件調試.65.1.3 系統(tǒng)功能調試.66 心得體會心得體會.6參考文獻參考文獻.8附錄附錄 1 系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)原理圖.9附錄附錄 2 系統(tǒng)仿真圖系統(tǒng)仿真圖.10附錄附錄 3 程序程序設計原理設計原理.1111 設計任務和性能指標設計任務和性能指標 1.1 設計任務我們利用單片機設計了簡單的交通信號燈模型，該可以模擬實現(xiàn)交通信號燈的紅綠黃燈變換，達到引導交通的效果?？刂破饔梢粭l支干道路和一條主干道路匯合成十字路口，在每個入口處設置紅、綠、黃三色信號燈，紅燈亮禁止通行，綠

6、燈亮允許通行，黃燈亮則給行駛中的車輛有時間停在禁行線外。用紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號燈。如圖上圖所示。1.2 性能指標（1）處于常允許通行的狀態(tài)，支干道有車來時才允許通行。主干道亮綠燈時，支干道亮紅燈；支干道亮綠燈時，主干道亮紅燈。（3）綠燈亮到紅燈亮的轉換過程中，要亮 5 秒黃燈作為過渡。黃燈亮時，原紅燈按 1hz 的頻率閃爍。2 設計方案設計方案2.1 任務分析2模擬交通燈控制器就是使用單片機來控制一些 led 和數(shù)碼管，模擬真實交通燈的功能。當南北方向通車時綠燈亮，而東西方向紅燈亮；當通車的時間到后，南北方向綠燈熄滅，而黃燈亮，黃燈亮后由南北方向切換到東西方向通車。此時南北方向黃燈熄滅，

7、而紅燈亮，東西方向紅燈熄滅，而綠燈亮，東西方向開始通車，通車的時間到后，東西方向的綠燈熄滅，而黃燈亮，黃燈亮后由東西方向切換到南北方向，東西方向黃燈熄滅，紅燈亮；而南北方向紅燈熄滅，綠燈亮，如此不斷循環(huán)。紅、黃、綠交替閃亮，利用數(shù)碼管倒計數(shù)顯示間隔等，用于管理十字路口的車輛及行人交通。2.2 方案設計方案設計 設計以單片機為核心部件的模擬交通燈，利用 8051 系列單片機作為斷碼驅動器，8051作為位碼驅動，led 九斷數(shù)碼管作為計時顯示用，用發(fā)光二極管指示交通的通行，使兩個方向都亮紅燈，綠燈亮通行，紅燈亮停止通行。本設計利用定時器進行定時，配合軟件計數(shù)器，調用中斷程序使定時器定，達到定時 5

8、s 的目的，同時調用顯示程序，顯示到計時的時間，用單片機 at89c51 作為核心部件,9 路at89c51 總線驅動器作為字形驅動芯片和 6 路驅動 74ls07 位選碼作為中心器件來設計交通燈控制器，實現(xiàn)了交通燈的控制，顯示時間直接通過 89c51 的 p0 口輸出；交通燈信號通過p0 口輸出,本交通燈系統(tǒng)簡單，實用性強，成本低，使用維護方便，軟件功能強，運行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。單片機可選用 at89c51，它與 8051 系列單片機全兼容，但其內部帶有 4kb 的 flash rom，設計時無需外接程序存儲器，為設計和調試帶來極大的方便。南北向和東西向各采用 2 個數(shù)碼管計時，同時需要對該方

9、向的指示燈的點亮時間進行倒計時。鍵盤系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)的需要設置不同的鍵的個數(shù)，可以選擇線式鍵盤或矩陣式鍵盤，若單片機的 io口不夠用時，可以考慮擴展 8255 或 8155 滿足系統(tǒng)的要求。38051 單片機3 系統(tǒng)硬件設計系統(tǒng)硬件設計3.1 單片機的最小系統(tǒng)89c51 單片機它是硬件電路的核心部分，時鐘電路晶振使用 12mhz。單片機系統(tǒng)的時鐘電路3.2 電源電路設計 電源用 5v 直流變壓器直接供電。3.3 數(shù)碼管顯示電路 顯示電路采用 8 個共陰數(shù)碼管，p1 口作為數(shù)碼管的輸入，p00、p01、p02、p03、p04、p05 分別作為東西南北四路數(shù)碼管的位選端。 數(shù)碼管顯示電路44 系統(tǒng)

10、軟件設計系統(tǒng)軟件設計4.1 主程序設計 系統(tǒng)程序流程圖 開始參數(shù)初始化顯示子程序中斷處理緊急中斷子程序5 設計流程圖 5 調試及性能分析調試及性能分析5.1 調試分析5.1.1 軟件調試軟件調試 軟件調試主要是利用 proteus 仿真軟件完成電路的搭建，運行以發(fā)現(xiàn)設計中的錯誤及時改正。5.1.2 硬件調試硬件調試 用單片機電路實驗板按照設計的電路連接好設計所需的電路進行模擬，模擬成功，實現(xiàn)了預期設計的模擬功能。硬件調試主要是檢測硬件電路是否有短路、斷路、虛焊等。具體步驟及測試結果如下：（1）檢查電源與地線是否全部連接上，用萬用表對照電路原理圖測試各導線是否完全連接，對未連接的進行修復。（2）

11、參照原理圖，檢查各個器件之間的連接是否連接正確，是否存在虛焊，經測試，各連接不存在問題。（3）以上兩項檢查并修復完后，給該硬件電路上電，電源指示燈點亮。芯片初始化東西方向紅燈亮，南北方向黃燈閃爍 5 秒東西方向紅燈亮 5 秒，南北方向綠燈亮 5 秒東西方向綠燈亮 5 秒，南北方向紅燈亮 5 秒東西方向黃燈閃爍 5 秒，南北方向紅燈亮65.1.3 系統(tǒng)功能調試系統(tǒng)功能調試 通過軟件仿真顯示，系統(tǒng)基本能完成要求，由于設計思路出現(xiàn)問題，鍵盤沒有正確的做出來，沒有鍵盤電路，緊急情況也可以通過一個按鈕來采取相關的動作。6 心得體會心得體會 為期二周的課程設計很快就結束了，在這次設計過程里我們體驗了從設計

12、、畫板、編程、焊板到調試的整個過程。 對于 led 交通燈這個題目，由于學過單片機這個課程，做過類似相關的實驗，覺得這個比較簡單而且做出的東西也比較直觀，在確定題目之后，查閱了大量的資料，初步完成了電路設計方案。 這個軟件的上學期也學過了，但是學的時候感覺很簡單，但是到了具體設計的時候，問題不斷的出來，比如有的器件庫里面沒有封裝，要自己花封裝，這時候就很容易出問題，比如焊盤的大小，有的器件上焊盤大小不一樣，有個別大的是用來固定的，這個很容易被忽略。 程序的設計，雖然感覺交通燈程序沒什么難的，就是數(shù)碼管倒計時顯示加幾個閃爍的二極管就完事，但是也許是起初想的太簡單，設計時到了細節(jié)處，也出了不少問題

13、，而且很難被檢查出來，但是最后經過我們的不斷努力，還是寫出來正確的代碼。 積極參與單片機課程設計，不僅讓我們充分的體會到自己動手實踐的樂趣，獲得哪怕是前進一小步時候的那種成功的喜悅，還能學到很多我們在理論中學不到的知識。有利于我們學習能力的提高。表達能力等很多方面有利于我們團隊精神的培養(yǎng)。我們都是一起共同完成項目，這就要求我們必須互相信任、互相配合、分工合作。我們順利完成了設計作業(yè)。 通過這次課設，對以前學過的知識進行了鞏固，加深了理解，提高了應用的能力，而且提高了我們的發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力。經歷了從最初的設計到最后做出產品的開發(fā)過程，提高了對專業(yè)的認識及興趣，對于我們工科來說，對以后就

14、業(yè)有及其重大的影響。 這二周給我們的感觸很深、收獲很多：經過查資料、選方案、設計電路、撰寫設計報告、使我們得到一次較全面的工程實訓練。理論聯(lián)系實際，提高和培養(yǎng)創(chuàng)新能力，為后續(xù)課程的學習，畢業(yè)設計打下扎實的基礎。7參考文獻參考文獻1 李繼燦. 新篇 16/32 位微型計算機原理及應用m. 北京: 清華大學大學出版社（3）2004.1p52-p1172 王守中. 單片機原理與接口技術m.北京: 清華大學大學出版社,2004.2 p79-p166.3 徐維祥.單片微型機原理及應用 大連理工大學出版社，2006.124 胡漢才.單片機原理與接口技術m.北京: 清華大學大學出版社,2004.1-505.

15、5 閆勝利.altium designer 6.中文版使用教程電子工業(yè)出版社2007.66 康華光.電子技術基礎模擬部分m.北京：高等教育出版社（5）2006.1 p101-p114.7 毛敏 mcs-51 系列單片機系統(tǒng)及應用實踐教程m. 北京：高等教育出版社 2006.7 p128-p138.8 附錄附錄 1 系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)原理圖9附錄附錄 2 系統(tǒng)仿真圖系統(tǒng)仿真圖附錄附錄 3 程序程序設計原理設計原理 ;程序實現(xiàn)功能東西向綠燈亮若干秒，黃燈閃爍 5 次后紅燈亮， 紅燈亮后，南北向由紅燈變?yōu)榫G燈，若干秒后南北向黃燈閃爍 5 此后變紅燈，東西向變綠燈，如此重復。;西南北路口直行與轉彎交替通行

16、，數(shù)碼管顯示直行通行倒計時，紅綠黃燈顯示包括人行道在內的道路交通狀態(tài)。 莂蚇膄肄薇薃膃膆莀羂膂莈蚅袈膂蒀蒈螄膁膀蚄蝕膀節(jié)蕆羈腿蒞螞襖羋蕆蒅螀芇膇蝕蚆襖艿蒃薂袃蒁蝿羈袂膁薁袇袁芃螇螃袀莆薀蠆袀蒈莂羈罿膈薈袃羈芀莁蝿羇莂薆螅羆膂荿蟻羅芄蚅羀羄莆蕆袆羄葿蚃螂羃膈蒆蚈肂芁蟻薄肁莃蒄袃肀肅蠆衿聿芅蒂螅肈莇螈蟻肈蒀薁罿肇腿莃裊肆節(jié)蕿螁膅莄莂蚇膄肄薇薃膃膆莀羂膂莈蚅袈膂蒀蒈螄膁膀蚄蝕膀節(jié)蕆羈腿蒞螞襖羋蕆蒅螀芇膇蝕蚆襖艿蒃薂袃蒁蝿羈袂膁薁袇袁芃螇螃袀莆薀蠆袀蒈莂羈罿膈薈袃羈芀莁蝿羇莂薆螅羆膂荿蟻羅芄蚅羀羄莆蕆袆羄葿蚃螂羃膈蒆蚈肂芁蟻薄肁莃蒄袃肀肅蠆衿聿芅蒂螅肈莇螈蟻肈蒀薁罿肇腿莃裊肆節(jié)蕿螁膅莄莂蚇膄肄薇薃膃膆

17、莀羂膂莈蚅袈膂蒀蒈螄膁膀蚄蝕膀節(jié)蕆羈腿蒞螞襖羋蕆蒅螀芇膇蝕蚆襖艿蒃薂袃蒁蝿羈袂膁薁袇袁芃螇螃袀莆薀蠆袀蒈莂羈罿膈薈袃羈芀莁蝿羇莂薆螅羆膂荿蟻羅芄蚅羀羄莆蕆袆羄葿蚃螂羃膈蒆蚈肂芁蟻薄肁莃蒄袃肀肅蠆衿聿芅蒂螅肈莇螈蟻肈蒀薁罿肇腿莃裊肆節(jié)蕿螁膅莄莂蚇膄肄薇薃膃膆莀羂膂莈蚅袈膂蒀蒈螄膁膀蚄蝕膀節(jié)蕆羈腿莂蚇膄肄薇薃膃膆莀羂膂莈蚅袈膂蒀蒈螄膁膀蚄蝕膀節(jié)蕆羈腿蒞螞襖羋蕆蒅螀芇膇蝕蚆襖艿蒃薂袃蒁蝿羈袂膁薁袇袁芃螇螃袀莆薀蠆袀蒈莂羈罿膈薈袃羈芀莁蝿羇莂薆螅羆膂荿蟻羅芄蚅羀羄莆蕆袆羄葿蚃螂羃膈蒆蚈肂芁蟻薄肁莃蒄袃肀肅蠆衿聿芅蒂螅肈莇螈蟻肈蒀薁罿肇腿莃裊肆節(jié)蕿螁膅莄莂蚇膄肄薇薃膃膆莀羂膂莈蚅袈膂蒀蒈螄膁膀蚄蝕膀節(jié)蕆羈腿蒞螞襖羋