淮南師范學(xué)院本科畢業(yè)論文

1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文題目：基于單片機(jī)的交通燈控制電路設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：1114010205所在院系：電氣信息工程學(xué)院專業(yè)名稱：自動(dòng)化屆 次：2011 屆指導(dǎo)教師： 目 錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc374002981 摘 要：1 HYPERLINK l _Toc374002982 1設(shè)計(jì)任務(wù)要求及目的2 HYPERLINK l _Toc374002983 2 HYPERLINK l _Toc374002984 2 HYPERLINK l _Toc374002985 2 HYPERLINK l _Toc374002986 2設(shè)計(jì)思路3 HYPERLIN

2、K l _Toc374002987 2.1設(shè)計(jì)原理：3 HYPERLINK l _Toc374002988 3 HYPERLINK l _Toc374002989 3交通燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)4 HYPERLINK l _Toc374002990 4 HYPERLINK l _Toc374002991 5 HYPERLINK l _Toc374002992 8 HYPERLINK l _Toc374002993 8 HYPERLINK l _Toc374002994 4系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc374002994 h 11 HYPERLINK l _Toc374002995 5

3、課程設(shè)計(jì)心得體會(huì) PAGEREF _Toc374002995 h 126. HYPERLINK l _Toc374002996 參考文獻(xiàn)137. HYPERLINK l _Toc374002997 附錄：148. HYPERLINK l _Toc374002996 致謝19基于單片機(jī)的交通燈控制電路設(shè)計(jì) 學(xué)生： （指導(dǎo)老師： ）（淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院）摘要:實(shí)現(xiàn)這井然秩序靠的是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)的交通信號(hào)燈控制方式很多。 本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)ATSC51和可編程并行I/O接口芯片80C51為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，完成對(duì)A 、B道上均有車輛要求通過時(shí)各自順時(shí)放行；

4、在一道有車而另一道無車和有緊急車輛要求通過時(shí)，系統(tǒng)做出正確應(yīng)急控制。 本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來使用，本系統(tǒng)還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合加以完善。關(guān)鍵詞: MSC-51系列單片機(jī)ATSC51；交通燈控制器；I/O接口芯片設(shè)計(jì)任務(wù)要求及目的（1）單片機(jī)最小系統(tǒng)的焊制并以其為核心，設(shè)計(jì)并制作一個(gè)交通燈控制系統(tǒng)。（2）按設(shè)計(jì)要求學(xué)習(xí)并使用Proteus軟件繪制電路圖。（3）編寫相應(yīng)程序，按要求實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制。（4）已編寫的程序用Proteus仿真，對(duì)程序進(jìn)行反復(fù)測(cè)試。（5）按要求撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告。（1）A 通道和B通道

5、上均有車輛要求通過時(shí)，A、B通道輪流放行。A通道放行5分鐘（調(diào)試時(shí)改為5 秒鐘），B通道放行4 分鐘（調(diào)試時(shí)改為4 秒鐘）。（2）一通道有車而另一通道無車（實(shí)驗(yàn)時(shí)用開關(guān)K0 和K1 控制），交通燈控制系統(tǒng)能立即讓有車道放行。（3）有緊急車輛要求通過時(shí)，系統(tǒng)要能禁止普通車輛通行，A、B通道均為紅燈，緊急車由K2 開關(guān)模擬，有緊急車時(shí)UINT0 為高電平。（4）綠燈轉(zhuǎn)換為紅燈時(shí)黃燈亮1秒鐘。（1）使學(xué)生基本了解電子元器，并掌握各個(gè)器件對(duì)物理量的的識(shí)別和檢測(cè)方法。 （2）提高學(xué)生的動(dòng)手能力，并在實(shí)踐中鞏固升華理論知識(shí)。 （3）熟練掌握應(yīng)用相應(yīng)軟件如Proteus等對(duì)電路的設(shè)計(jì)和仿真。（4）在熟練掌握

6、單片機(jī)的基本原理同時(shí)能將其應(yīng)用于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。提高學(xué)生的動(dòng)手能力和興趣，激發(fā)自主學(xué)習(xí)意識(shí)并在理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用中使創(chuàng)新意識(shí)得到培養(yǎng)。2設(shè)計(jì)思路2.1設(shè)計(jì)原理：本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的道路交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要掌握KEIL及Proteus等仿真軟件以及使用，在開始畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候我們要理解并熟練掌握單片機(jī)的基本原理和使用、開發(fā)技巧。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求選擇合適的電子器件，根據(jù)所需要實(shí)現(xiàn)的功能編寫程序，之后進(jìn)行軟件仿真運(yùn)行聯(lián)調(diào)，驗(yàn)證系統(tǒng)是否真正能完成相應(yīng)功能，完成預(yù)期效果。經(jīng)過方案對(duì)比篩選，可以選用AT89C52單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，12個(gè)發(fā)光二極管分成4組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號(hào)燈指示模塊，

7、8個(gè)LED東西南北各兩個(gè)構(gòu)成倒計(jì)時(shí)顯示模塊，車流量檢測(cè)傳感器采集流量數(shù)據(jù)，光敏傳感器捕獲違規(guī)信號(hào)，若干按鍵組成時(shí)間設(shè)置和模式選擇按鈕和緊急按鈕等，以及用1個(gè)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。（1）溫度計(jì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)流程圖單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機(jī)直接控制信號(hào)燈的狀態(tài)變化，基本上可以指揮交通的具體通行，當(dāng)然，接入LED數(shù)碼管就可以顯示倒計(jì)時(shí)以提醒行使者，更具人性化。本系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上，加入了違規(guī)檢測(cè)電路和車流量檢測(cè)電路為單片機(jī)采集數(shù)據(jù)，單片機(jī)對(duì)此進(jìn)行具體處理，及時(shí)調(diào)整控制指揮，為了超越視覺指揮的局限性，同時(shí)接上蜂鳴器，在聽覺上加強(qiáng)了指揮提醒作用。程序設(shè)計(jì)流程圖據(jù)圖1所示。單片機(jī)AT89S52紅黃綠信號(hào)燈8級(jí)L

8、ED數(shù)碼管顯示車流量傳感器最小系統(tǒng)外圍接口按鍵控制蜂鳴器圖示1 設(shè)計(jì)流程圖3交通燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，組成一個(gè)集車流量采集、處理、自動(dòng)控制為一身的閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電路由車流量檢測(cè)電路、單片機(jī)、違規(guī)檢測(cè)電路，狀態(tài)燈，LED顯示，按鍵，蜂鳴器組成。其中P0，P1，用于送顯兩片LED數(shù)碼管，P2用于控制紅綠黃發(fā)光二極管，XTAL1和XTAL2接入晶振時(shí)鐘電路，REST引腳接上復(fù)位電路，P3.2即INT1接違規(guī)檢測(cè)電路和緊停東西時(shí)間設(shè)置鍵J，P3.3即INT1接車流量檢測(cè)電路，P3.6接南北時(shí)間設(shè)置鍵S，P3.7接自動(dòng)模式選擇返回鍵F，P3.4接蜂鳴器。AT89S52是一個(gè)低

9、功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k Bytes ISP的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS -51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89S52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2

10、個(gè) 全雙工串行通口,此外，AT89S52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷 系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三 種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。圖示2 AT89S52引腳圖系統(tǒng)上電或手動(dòng)復(fù)位之后，系統(tǒng)等待模式選擇設(shè)置鍵按下，模式分兩種：紅綠燈時(shí)間自動(dòng)和紅綠燈時(shí)間設(shè)置。若此時(shí)F鍵按下，則設(shè)置為自動(dòng)模式，若此時(shí)按下的是S鍵，則設(shè)置為時(shí)間設(shè)置模式，依次按S若干次，J鍵若干次可設(shè)置好兩個(gè)方向的紅綠燈時(shí)間，再按

11、F鍵確認(rèn)。其實(shí)這個(gè)過程就是將存儲(chǔ)時(shí)間值的寄存器進(jìn)行設(shè)置，以及標(biāo)志是否要進(jìn)行車流量檢測(cè)及調(diào)整。接下來，系統(tǒng)必須先顯示狀態(tài)燈及LED數(shù)碼管，將狀態(tài)碼值送顯P2口，將要顯示的時(shí)間值的個(gè)位和十位分別送顯P0和P1口，在此同時(shí)以50ms為周期，用軟件方法計(jì)時(shí)1秒，到達(dá)1s就要將時(shí)間值減1，刷新LED數(shù)碼管。時(shí)間到達(dá)一個(gè)狀態(tài)所要全部時(shí)間，則要進(jìn)行下一狀態(tài)判斷及銜接，并裝入次狀態(tài)的相應(yīng)狀態(tài)碼值以及時(shí)間值，當(dāng)然，還要開啟兩個(gè)外部中斷，其一為違規(guī)信號(hào)或禁停信號(hào)輸入，一旦信號(hào)有效，中斷開始，進(jìn)入中斷服務(wù)子程序，開啟蜂鳴器禁止全部通行，當(dāng)按下F鍵，中斷結(jié)束返回。其二為車流量檢測(cè)信號(hào)輸入，若檢測(cè)到車輛經(jīng)過，進(jìn)入相應(yīng)的

12、中斷子程序，將存儲(chǔ)車流量的寄存器加1，然后中斷結(jié)束返回。每滿一個(gè)狀態(tài)循環(huán)周期，若為自動(dòng)模式，則須將檢測(cè)到的車流量數(shù)據(jù)處理一次，判斷兩個(gè)方向的交通輕重緩急狀況，再調(diào)整下次狀態(tài)循環(huán)的紅綠燈時(shí)間，以達(dá)到自動(dòng)控制的目的。如圖3所示。圖3 基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)電路圖圖4 單片機(jī)小系統(tǒng)的基本組成及硬件圖為達(dá)到對(duì)紅綠燈的時(shí)間控制，需要對(duì)道路上的車流量進(jìn)行精確檢測(cè)。本次設(shè)計(jì)采用用一種手動(dòng)的操作方式，即車流量的檢測(cè)電路用撥斷開關(guān)來代替。其基本思路是：當(dāng)車流量大時(shí)，有撥斷開關(guān)送出一個(gè)高電平。另外，再單片機(jī)和坡度按開關(guān)之間加了光電隔離?；诠怆姼綦x的作用，再加上撥斷開關(guān)和LED，為了避免干擾信號(hào)，可以加入光電

13、耦合器。如圖，當(dāng)開關(guān)狀態(tài)如圖所示時(shí)，LED點(diǎn)亮，同時(shí)低電平被單片機(jī)捕獲。當(dāng)開關(guān)撥下時(shí)LED熄滅，同時(shí)高點(diǎn)平被單片機(jī)捕獲，這樣單片機(jī)通過捕獲的電平狀態(tài)會(huì)做出相應(yīng)的控制，與LED的狀態(tài)即車流量的狀態(tài)互相配合協(xié)調(diào)。電路上電后，進(jìn)入普通模式。按K0時(shí)，A通道通車，按K1時(shí)，B通道通車。按K2時(shí)，所有道禁行，按”恢復(fù)”后，電路進(jìn)入普通模式。 圖5 外圍電路工作原理及系統(tǒng)硬件圖圖6 外圍電路工作原理軟件仿真圖4系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)全部控制程序?qū)嶋H上分為若干個(gè)模塊：鍵盤設(shè)置處理程序，狀態(tài)燈控制程序，LED顯示程序，消抖動(dòng)延時(shí)程序，次狀態(tài)判斷及處理程序，急?；蜻`規(guī)判斷程序，中斷服務(wù)子程序，車流量計(jì)數(shù)程序，紅綠燈

14、時(shí)間調(diào)整程序等。整個(gè)軟件程序方面主要分兩大部分：按鍵處理程序以及50ms掃描程序。流程圖如圖6。圖7 系統(tǒng)總的流程圖5課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)本次對(duì)交通燈的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)單片機(jī)的設(shè)計(jì)有進(jìn)一步的了解，我發(fā)現(xiàn)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)就在于軟件算法的設(shè)計(jì)，需要有很巧妙的程序算法，這些只有我們?nèi)ピ囍隽耍拍苷嬲恼莆?，只學(xué)習(xí)理論有些東西是很難理解的并且意識(shí)到要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知識(shí)用到實(shí)際當(dāng)中，程序只有在經(jīng)常的寫與讀的過程中才能提高，這就是我在這次課程設(shè)計(jì)中的最大收獲。要設(shè)計(jì)一個(gè)電路總要先用仿真仿真成功之后才實(shí)際接線的。但是最后的成品卻不一定與仿真時(shí)完全一樣，因?yàn)?，再?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約

15、著。而且，在仿真中無法成功的電路接法，在實(shí)際中因?yàn)樾酒旧淼奶匦远軌虺晒?。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。從本次實(shí)踐首先，鞏固了單片機(jī)基礎(chǔ)理論知識(shí)。這次課程設(shè)計(jì)主要是單片機(jī)設(shè)計(jì)的一些相關(guān)知識(shí)，在整個(gè)實(shí)習(xí)過程中，都離不開對(duì)單片機(jī)技術(shù)課程知識(shí)的再學(xué)習(xí)。我在最開始，就先將實(shí)習(xí)用到的知識(shí)通過翻閱數(shù)電書回顧了一遍，這樣的回顧讓我對(duì)知識(shí)的理解更加透徹，對(duì)后來的快速設(shè)計(jì)起了很好的鋪墊作用。而且還參考了數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書， 關(guān)于芯片的管腳，里面有清晰的描述。其次，學(xué)會(huì)用LED、單片機(jī)、導(dǎo)線等組裝各種功能的電路。雖然這不是第一次用電路板，因?yàn)橹暗恼n內(nèi)實(shí)驗(yàn)也用過，但當(dāng)時(shí)的運(yùn)用也只是插

16、些集成模塊和電阻電容之類的，用了電路板的很小部分。最后是理論聯(lián)系實(shí)際。據(jù)老師介紹，這是大學(xué)里一次比較大型的動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)。課程設(shè)計(jì)，通過選擇的題目，根據(jù)要求，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)將其付諸實(shí)踐來完成。這并不是在課堂上的單純聽懂，或者課后看書過程中的深入理解，這需要的是一種理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。理論知識(shí)往往都是在一些理想狀態(tài)下的假設(shè)論，而實(shí)際的動(dòng)手操作則完全不同，需要考慮實(shí)際中的很多問題。有些知識(shí)在理論上可能完全沒錯(cuò)但到了實(shí)際中則不然?？偠灾?，在本次課程設(shè)計(jì)中收獲最大的就是-學(xué)會(huì)從不同角度思考同一個(gè)問題，提出不同的解決方案，從而提高解決實(shí)際問題的能力。6參考文獻(xiàn):1楊十元.模擬系統(tǒng)故障診斷與可靠性設(shè)計(jì)，清華

17、人學(xué)出版社，2004 2童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)，高教出版社，2006 3周航慈.單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)技術(shù)，北京航空航大大學(xué)出版社，2005 4李剛.ADuC812系列單片機(jī)原理和應(yīng)用技術(shù)，北京航空航天山版社，2005 5胡誕康.在線測(cè)試技術(shù)的發(fā)展與展望，計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，20016星河科技開發(fā)公司，印刷電路板在線測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用，電子標(biāo)準(zhǔn)化與測(cè)量，20037季華.PCB測(cè)試技術(shù)的綜合利用，電子產(chǎn)品世界，2007-12 8鮮壇.組裝測(cè)試技術(shù)應(yīng)用前景分析，世界電子元器件，2008-1 9張金敏.基于單片機(jī)控制的智能電阻電容在線測(cè)試儀，甘肅科技，2006 10莊紹雄王濟(jì)浩張迎春.智能阻容在線測(cè)試技

18、術(shù)，山東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，11陳國(guó)順陳春沙王格芳等.通用電路板在線測(cè)試儀設(shè)計(jì)與開發(fā)，儀器儀表學(xué)報(bào)，2001 12Nancy Hplland.Automated Instruments Smooth Rapid Test System Development.Test & Measurement World,AUGUST 2001 13盧育強(qiáng).如何設(shè)定ICT的上下限，電子生產(chǎn)設(shè)備，2003 142-143 14趙悅 沈青松 終玉軍.路板的測(cè)試技術(shù)，遼寧工學(xué)院學(xué)報(bào)，2008-1 15程亞黎 曾周末.電路故障自動(dòng)測(cè)試與診斷系統(tǒng)，中國(guó)儀器儀表，200716張毅坤. 單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用，西安電子科技大

19、學(xué)出版社 199817187附錄：#includesbit ared=P27;sbit ayellow=P26;sbit agreen=P25;sbit bred=P24;sbit byellow=P23;sbit bgreen=P22;sbit key0=P35;sbit key1=P36;sbit key2=P37;sbit jinji=P34;sbit fuwei=P17;unsigned char shijian=0,shanshuo=0,xuanzeshu=1; void main() TMOD=0X01; IE=0X82; TR0=1; P2=0X00; while(1) if(k

20、ey0=0) TR0=0;ared=0;bred=1;ayellow=0;byellow=0;agreen=1;bgreen=0; jinji=1; if(key1=0) TR0=0;ared=1;bred=0;ayellow=0;byellow=0;agreen=0;bgreen=1; jinji=1; if(key2=0) TR0=0;ared=1;bred=1;ayellow=0;byellow=0;agreen=0;bgreen=0; jinji=0; if(fuwei=0) TR0=1; jinji=1; xuanzeshu=1; void t0int() interrupt 1 T

21、H0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256;switch(xuanzeshu) case 1: ared=0;ayellow=0;agreen=1; bred=1;byellow=0;bgreen=0; if(+shijian!=100) return; shijian=0;xuanzeshu=2; break; case 2: if(+shijian!=8) return; shijian=0;ayellow=1;agreen=0; if(+shanshuo!=4) return; shanshuo=0; xuanzeshu=3; break; case 3: ared=1;ayellow=0;agreen=0;bred=0;byellow=0;bgreen=1; if(