畢業(yè)設計-基于AT89S52單片機的簡易十字路口交通燈設計

1、湖南工學院單片機課程設計說明書PAGE 單片機技術課程設計說明書 基于單片機的簡易交通燈設計 院 、 部： 電氣與信息工程學院 學生姓名： 方 掙 掙 指導教師： 桂友超 職稱 講師 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： 電子1004班 完成時間： 2013-6-4 摘 要 對基于單片機的交通燈控制系統進行了設計。系統功能為：以MCS-51 系列單片機作為控制核心，設計并制作交通燈控制系統，東西南北四個方向具有左拐、右拐、直行及行人4 種通行指示燈，用計時器顯示路口通行轉換剩余時間，在特種車輛如119、120 通過路口時，系統可轉為特種車輛放行，其他車輛禁止通行狀態(tài)。 在對系統功能分析的基礎上，選

2、擇性能較優(yōu)的LED 動態(tài)循環(huán)顯示方案進行了設計。設計包括硬件和軟件兩大部分。硬件部分包括單片機最小系統、交通燈顯示二部分。選用Atmel公司的AT89S52單片機作為控制核心，東西南北四個方向設置了LED 時間顯示和交通燈顯示，時間顯示采用二位LED顯示器，交通燈顯示則采用紅綠黃三種高亮發(fā)光二極管來模擬。軟件采用了模塊化的設計方法，主要分為主程序、定時器中斷服務子程序、倒計時顯示子程序、交通燈模擬顯子程序四部分。 關鍵詞：單片機； AT89S52； 交通燈ABSTRACT Traffic light control system based on SCM (Single Chip Microc

3、omputer) is designed in this paper. System requires that MCS-51 series SCM is used as CPU. Traffic light control system should be designed and made .There are four groups light which indicate to turn left, turn right, and go straight ahead and pedestrian access in east, west, north and south four di

4、rections. Timer shows traffic conversion remainder time.When special vehicles, such as 119,120 go through, the system can automatically allow special vehicles running and other vehicles is prohibited. Based on analysis of the system functions, three schemes areput forward .By comparison, LED dynamic

5、 cycle display scheme has better functions and it is selected to be designed. The design includes hardware part and software part. Hardware hasthree parts .They are SCM system, LED time display, traffic lights. AT89S52 SCM is selected as control CPU. LED display and traffic lights are set in east, w

6、est, north and south four directions. Three LED monitors are used to show time. Highlight and red-green two clor traffic lights are used as traffic lights. Software is designed by module. It is divided into main program, timer interrupting service subroutine, LED display subroutine, traffic display

7、subroutine.Key words: scm；AT89S52 ；traffic light目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc358893921 1 設計課題任務、功能要求說明及總體方案介紹 PAGEREF _Toc358893921 h 1 HYPERLINK l _Toc358893922 1.1設計課題任務與功能要求 PAGEREF _Toc358893922 h 1 HYPERLINK l _Toc358893923 1.2設計課題總體方案介紹及工作原理說明 PAGEREF _Toc358893923 h 1 HYPERLINK l _Toc3

8、58893924 2 設計課題硬件系統的設計 PAGEREF _Toc358893924 h 2 HYPERLINK l _Toc358893925 2.1 設計課題硬件系統各模塊功能簡要介紹 PAGEREF _Toc358893925 h 2 HYPERLINK l _Toc358893926 2.1.1 主控制系統模塊 PAGEREF _Toc358893926 h 2 HYPERLINK l _Toc358893927 2.1.2 按鍵電路 PAGEREF _Toc358893927 h 2 HYPERLINK l _Toc358893928 2.1.3流水燈電路 PAGEREF _To

9、c358893928 h 3 HYPERLINK l _Toc358893929 2.1.4 數碼管電路 PAGEREF _Toc358893929 h 3 HYPERLINK l _Toc358893930 2.1.5下載口電路 PAGEREF _Toc358893930 h 4 HYPERLINK l _Toc358893931 3 設計課題軟件系統的設計 PAGEREF _Toc358893931 h 4 HYPERLINK l _Toc358893932 3.1設計課題軟件系統各模塊功能簡要介紹 PAGEREF _Toc358893932 h 4 HYPERLINK l _Toc358

10、893933 3.1.1數碼管顯示子程序 PAGEREF _Toc358893933 h 4 HYPERLINK l _Toc358893934 3.1.2延時子程序 PAGEREF _Toc358893934 h 5 HYPERLINK l _Toc358893935 3.1.3 主程序 PAGEREF _Toc358893935 h 5 HYPERLINK l _Toc358893936 3.1.4初始化函數 PAGEREF _Toc358893936 h 5 HYPERLINK l _Toc358893937 3.1.5定時器0中斷函數 PAGEREF _Toc358893937 h 5

11、 HYPERLINK l _Toc358893938 3.1.6定時器1中斷函數 PAGEREF _Toc358893938 h 5 HYPERLINK l _Toc358893939 3.2 設計課題軟件系統程序流程框圖 PAGEREF _Toc358893939 h 6 HYPERLINK l _Toc358893940 3.2.1主程序流程圖 PAGEREF _Toc358893940 h 6 HYPERLINK l _Toc358893941 3.2.2數碼管顯示函數流程圖 PAGEREF _Toc358893941 h 6 HYPERLINK l _Toc358893942 3.2.

12、3 定時器中斷0函數流程圖 PAGEREF _Toc358893942 h 8 HYPERLINK l _Toc358893943 3.2.4 定時器中斷1函數流程圖 PAGEREF _Toc358893943 h 9 HYPERLINK l _Toc358893944 4設計結論及體會 PAGEREF _Toc358893944 h 10 HYPERLINK l _Toc358893945 4.1設計課題的設計結論及使用說明 PAGEREF _Toc358893945 h 10 HYPERLINK l _Toc358893946 4.2設計課題的誤差分析 PAGEREF _Toc358893

13、946 h 10 HYPERLINK l _Toc358893947 4.3仿真結果圖 PAGEREF _Toc358893947 h 11 HYPERLINK l _Toc358893948 4.4 實物結果圖 PAGEREF _Toc358893948 h 12 HYPERLINK l _Toc358893949 4.5 心得體會 PAGEREF _Toc358893949 h 16 HYPERLINK l _Toc358893950 結束語 PAGEREF _Toc358893950 h 17 HYPERLINK l _Toc358893951 致 謝 PAGEREF _Toc35889

14、3951 h 18 HYPERLINK l _Toc358893952 參考文獻 PAGEREF _Toc358893952 h 19 HYPERLINK l _Toc358893953 附錄A PAGEREF _Toc358893953 h 20 HYPERLINK l _Toc358893954 附錄B PAGEREF _Toc358893954 h 22 HYPERLINK l _Toc358894009 附錄C PAGEREF _Toc358894009 h 23PAGE 271 設計課題任務、功能要求說明及總體方案介紹設計課題任務與功能要求設計一個具有特定功能的十字路口交通燈。該交通

15、燈上電或按鍵復位后能自動顯示系統提示符“P.”， 進入準備工作狀態(tài)。按開始鍵則開始工作，按結束鍵則返回“P.”狀態(tài)。要求甲車道和乙車道兩條交叉道路上的車輛交替運行，甲車道為主車道，每次通車時間為60秒，乙車道為次車道，每次通車時間為30秒，要求黃燈亮3秒，并且1秒閃爍一次。有應急車輛出現時，紅燈全亮，應急車輛通車時間10秒，同時禁止其他車輛通過。設計課題總體方案介紹及工作原理說明本設計采用單片機以及其外部設備組成硬件電路，其中包括單片機、數碼管顯示器、按鍵。數碼管的P0口接段控，P2口接位控。鍵盤接在P1口上。除此之外還有晶振電路，復位電路，電源電路和下載口電路。 方案設計框圖如圖1所示：AT

16、89S52晶振電路復位電路數碼管顯示驅動電路交通燈狀態(tài)顯示電路鍵控電路 圖 1 系統設計框2 設計課題硬件系統的設計2.1 設計課題硬件系統各模塊功能簡要介紹2.1.1 主控制系統模塊圖 2.1.1主控制系統模塊2.1.2 按鍵電路圖2.1.2 按鍵電路按鍵電路的設計就是在一端公共接地，另一端通過上拉電阻接到P1口，當有按鍵按下，相應的口就會變成低電平，產生一個下降沿。2.1.3流水燈電路圖2.1.3 流水燈電路流水燈電路直接掛接在單片機的P3口上，采用共陽接法。2.1.4 數碼管電路圖2.1.4 數碼管電路數碼管的段控口接在單片機的P0上，而位控口通過三極管接在單片機的P2口上。2.1.5下

17、載口電路 圖 2.1.5 下載口電路下載口的1腳接P1.5口，2腳懸空，3腳接單片機的復位口，4腳接P1.7口,5腳接P1.6口，6腳接vcc，7、8、9、10腳接地。3 設計課題軟件系統的設計3.1設計課題軟件系統各模塊功能簡要介紹3.1.1數碼管顯示子程序顯示函數主要完成數碼管的動態(tài)顯示，將相應的段控碼送往P0口，相應的位控碼送往P2口。實現顯示需要的字符信息。3.1.2延時子程序其中包括延時1ms函數。延時函數在顯示函數中用到，由于時間比較短，就采用純軟件的方法延時。3.1.3 主程序主函數是程序的入口，在主函數中一直鍵掃描，當沒有鍵按下時一直保證顯示P點。當S1鍵按下后，開啟交通燈；當

18、S2鍵按下后，關閉交通燈，當S3鍵按下后，是應急車道通車。3.1.4初始化函數初始化函數主要是對定時計數器0、定時計數器1的一些設置和中斷的一些控制。3.1.5定時器0中斷函數 函數是對交通燈主通道和次通道進行定時，以刷新數碼管顯示；還控制黃、綠、紅燈的顯示。3.1.6定時器1中斷函數 此函數主要是對應急事件10s的定時，以及對主、次通道黃燈閃爍的定時控制。3.2 設計課題軟件系統程序流程框圖3.2.1主程序流程圖圖 3.2.1 主程序流程圖3.2.2數碼管顯示函數流程圖圖 3.2.2 數碼管顯示函數流程圖3.2.3 定時器中斷0函數流程圖 圖 3.2.3 定時器0中斷函數流程圖3.2.4 定

19、時器中斷1函數流程圖 圖 3.2.4 定時器1中斷函數流程設計結論及體會4.1設計課題的設計結論及使用說明本次課程設計完成了交通燈所要求的基本功能，經測試，也看到了各燈亮的情況。在設計過程中，遇到了很多困難，但積累了許多寶貴經驗。本次設計中， S1鍵按下后，開啟交通燈；當S2鍵按下后，關閉交通燈，當S3鍵按下后，是應急車道通車。設計課題的誤差分析該交通燈在運行中存在一定的誤差。由于編程時采用的是定時器定時，時間不能保證的很精確，因此會產生一定的誤差。同時也存在很多硬件系統上的問題。如12MHZ晶振，雖說頻率穩(wěn)定度很高，但終究還是有誤差的。并且也有外部因素的影響，如溫度溫度、濕度等干擾。故應該讓

20、單片機工作在適宜的環(huán)境下，同時采用實時時鐘芯片，這樣能將誤差降低到最小。4.3仿真結果圖圖4.3.1 上電顯示班級、學號圖4.3.2 應急時間圖4.3.3 紅燈等待時間4.4 實物結果圖圖4.4.1 上電顯示班級、學號圖4.4.2通車時間圖4.4.3 紅燈等待時間圖 4.4.4應急時間4.5 心得體會第一，在編寫軟件中，在此過程中我更為熟練得掌握匯編語言各種指令的使用方法，掌握了keil軟件的使用。第二，在軟件調試過程中，使我又一次復習了keil和proteus聯合使用的方法。在調試時曾經遇到數碼管倒計時顯示時間兩位不能同時顯示，后來經過查找資料不斷調試才領悟到原來在顯示的過程中要循環(huán)顯示才能

21、使得顯示穩(wěn)定下來。 第三，通過這次課程設計，我掌握了用單片機設計交通燈的基體方法，增強了我尋找問題，解決問題的能力。培養(yǎng)了我的設計思維，此次課程設計的成功不僅幫助我更好地掌握書本知識，尤其重要的是增強了我的自信，培養(yǎng)了我獨立思考的能力。但是此次設計不中之處是不能實現左右彎燈，不有人行道控制燈，不能進行流量控制。結束語 本次課程設計的過程是艱辛的，不過收獲卻是很大的。本次課程設計讓我把以前學習到的知識得到鞏固和進一步的提高認識，對已有知識有了更進一步的理解和認識。在此，由于自身能力有限，在課程設計中碰到了很多的問題，但通過查閱相關書籍、資料以及和周圍同學交流后都得以一一解決。 由于使用的是單片機

22、作為核心的控制元件，使得電路的可靠性比較高，功能也比較強大，而且可以隨時的更新系統，進行不同狀態(tài)的組合。但是在我們設計和調試的過程中，也發(fā)現了一些問題，譬如紅燈和綠燈的切換還不夠迅速，紅綠燈規(guī)則效率還不是很高等等，這需要在實踐中進一步完善。致 謝本課題在選題及進行過程中得到了桂友超老師的指導以及同學的熱心幫助，在這里特意感謝在課程設計中幫助過我的老師和同學們。感謝桂老師的嚴格要求，嚴教之下才會更加認真的去學，將知識歸于己用，所以很感謝桂老師。在此，謹向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！另外，還要感謝所有同學對我的指導和幫助，是他們不厭其煩的幫助我學習自己不懂的東西。正是由于他們的幫助才讓這此課

23、程設計最終可以順利有效的做完。參考文獻1 李廣弟、朱月秀、冷祖祁，單片機基礎，北京航空航天大學出版社。2 華成英 童詩白， 模擬電子技術基礎(第四版)，高等教育出版社。3 康華光，電子技術基礎 數字部分(第五版)，高等教育出版社。4 楊居義，單片機課程設計指導，清華大學出版社。 附錄A圖A1 電路原理圖圖A2 PCB圖附錄B表1 設計所用元器件清單序號名稱、大小數量1電阻2001個2電阻47024個3電阻1K3個4 電阻4.7K1個5電容22F1個6電容33pF2個718B201個8AT89S521個9單排插40個11四位一體共陽極數碼管2個12LED9個13PNP9個14四腳按鈕9個15六腳

24、開關1個16USB電源接口1個17下載口1個18晶振12MHz1個附錄C/*項目名稱：交通燈*/*時間：2013.6.1*/*作者：方掙掙 */* P2口位控口，P0口段控口,P1口按鍵，P3口發(fā)光二極管 */*/#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*共陽數碼管字型碼數組*/*0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,P.,滅*/char code dis_code=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,0 xbf,0 x21,0

25、 xff; /*共陽數碼管位控碼數組（從右往左點亮，反向驅動）*/char code weikong_code=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f;char find_code8;sbit S2=P10; /S1鍵啟動交通燈控制器sbit S3=P11; /S2鍵回歸“班級”狀態(tài)sbit S4=P12; /S3鍵處理緊急狀況uchar time;void DelayX1ms(uint count) /1ms延時函數 uint j;while(count-!=0) for(j=0;j80;j+);/*顯示函數*/void disp()char i;cha