单片机课程设计Word格式.docx
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在社会经济快速发展,人们生活水平的日益提高的今天,繁忙的道路交通变得越来越受到广泛的重视,因此设计适当的交通灯电路对我们的生活息息相关。
十字路口车辆穿梭,行人熙攘,车行车道,人行人道,有条不紊。
靠的就是交通信号灯的自动指挥系统来实现这井然秩序。
交通信号灯是城市交通有序、安全、快速运行的重要保障,而保障交通信号灯正常工作就成了保障交通有序、安全、快速运行的关键。
当今,红绿灯安装在各个道口上,已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。
但这一技术在19世纪就已出现了。
道路交通信号灯是交通安全产品中的一个类别,是为了加强道路交通管理,减少交通事故的发生,提高道路使用效率,改善交通状况的一种重要工具。
单片机是微型计算机的一个重要分支,是20世纪70年代中期发展起来的一种面向控制的大规模集成电路块,具有功能强、体积小、可靠性高、价格低廉等特点,在各个控制领域得到广泛应用。
本设计主要从单片机的应用上来实现十字路口交通灯的智能化管理,用来控制过往车辆的正常、安全、有序运作。
根据8051单片机及交通灯在实际控制中的特点,本文提出了一种用单片机模拟控制交通灯并且有时间显示的方法;
同时给出了系统的硬件和软件设计方法,对在单片机应用中可能遇到的技术问题都有涉及。
8051单片机的交通灯控制系统由8051单片机、键盘、外围电路、交通灯显示等模块组成。
系统除基本交通灯功能外,还有紧急车辆强行通过等交通异常状况处理等相关功能。
当有紧急车辆通过时,将控制键按下,使主次干道均为红灯,确保紧急车辆顺利通行,实现设计的人性化、实际化。
1.单片机概述(芯片简介)
单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支,也是颇具生命力的机种。
单片机微型计算机简称单片机,特别适用于控制领域,故又称为微控制器。
通常,单片机由单块集成电路芯片构成,内部包含有计算机的基本功能部件:
中央处理器、存储器和I/O接口电路等。
因此,单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合,便可成为一个单片机控制系统。
单片机经过1、2、3、3代的发展,目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展,它们的CPU功能在增强,内部资源在增多,引角的多功能化,以及低电压底功耗。
1.1AT89C52简介
AT89C52只是51系列单片机的一个型号,AT89C52是美国Atmel公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机,片内含8KB的可反复檫写的程序存储器和12B的随机存取数据存储器(RAM),器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内配置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元,功能强大的AT89C52单片机可灵活应用于各种控制领域。
AT89C52单片机属于AT89C51单片机的增强型,与Intel公司的80C52在引脚排列、硬件组成、工作特点和指令系统等方面兼容。
1.2AT89C52主要工作特性
片内程序存储器内含8KB的Flash程序存储器,可擦写寿命为1000次;
片内数据存储器内含256字节的RAM;
具有32根可编程I/O口线;
具有3个可编程定时器;
中断系统是具有8个中断源、6个中断矢量、2个级优先权的中断结构;
串行口是具有一个全双工的可编程串行通信口;
具有一个数据指针DPTR;
低功耗工作模式有空闲模式和掉电模式;
具有可编程的3级程序锁定位;
AT89C52工作电源电压为5(1+0.2)V,且典型值为5V;
AT89C52最高工作频率为24MHz。
1.3AT89C52功能特性描述
At89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。
使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。
在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
AT89S52具有以下标准功能:
8k字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。
1.4单片机最小系统
图1.4.0单片机最小系统
2.模拟交通灯控制
2.1设计要求
1.设计并实现单片机交通灯控制系统,实现以下三种情况的交通灯控制
(1)正常情况下双方轮流点亮交通灯,交通灯的状态如表2.1所示。
(2)特殊情况下A道放行。
(3)有紧急车辆通过时,A、B道均为红灯。
紧急情况优先级高于特殊情况。
东西方向(简称A方向)
南北方向(简称B方向)
状态说明
红灯
黄灯
绿灯
灭
亮
A方向通行,B方向禁行
闪烁
A方向警告,B方向禁行
A方向禁行,B方向通行
A方向禁行,B方向警告
表2.1
2.2电路及元器件
本设计涉及定时控制东、南、西、北四个方向上的12盏交通信号灯,且出现特殊和紧急情况时,能及时调整交通灯指示状态。
在不考虑左转弯行驶车辆的情况下,东、西两个方向的信号灯显示状态是一样的,所以,对应两个方向上的6个发光二级管只用P1口的3根I/O端口线控制即可。
同样道理,南、北方向上的6个发光二级管可用P1口的另外3根I/O端口线控制。
当I/O端口线输出高电平时,对应的交通灯灭;
反之,当I/O端口线输出低电平时,对应的交通灯亮。
据以上分析,我们采用如图所示的电路连接方法:
交通灯控制系统电路
根据电路图,交通灯控制电路元件清单如表2.2所示。
元器件名称
参数
数量
IC插座
DIP40
1
电阻
10kΩ
3
单片机
89C52
电解电容
22uF
晶体振荡器
12MHz
弹性按键
瓷片电容
30pF
2
300Ω
12
发光二极管
2.3程序设计及下载调试
1.控制程序设计
在正常情况下交通灯状态显示图如图2.3.0。
交通灯控制流程如图2.3.1。
AT89S52与信号灯连接图如图2.3.2
图2.3.0交通灯状态显示电路
图2.3.1交通灯控制流程
图2.3.2AT89S52与信号灯连接图
3.将已经下载好程序的AT89C52芯片安装到电路板的DIP40插座上,接通电源。
1)首先观察正常情况下交通灯的状态,体会定时器的作用。
按键S1、S2均不按下,使用全速运行的方法调试程序,观察A、B道交通灯是否按照项目设计的要求进行轮流放行。
如果有误,分析故障现象确定故障点,采用断点运行和单步运行相结合的方法查找程序错误,修改程序直至结果正常;
对延时函数可采用跟踪的方法来调试。
2)观察特殊情况时交通灯的状态,掌握中断程序的调试方法。
首先连续运行程序,使交通灯正常轮流放行。
按键S1保持打开的状态按下S2,观察S2对应的A道绿灯是否点亮。
3)观察紧急情况下交通灯的状态,理解中断优先级的概念。
连续运行程序,使交通灯正常轮流放行。
按下S1,模拟出现紧急情况,观察A、B道是否均为红灯。
小结
本系统就是充分利用了8051和8255芯片的I/O引脚。
系统统采用MSC-51系列单片机Intel8051和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器,实现了能根据实际车流量通过8031芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能;
红绿灯循环点亮,倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示(交通灯信号通过PA口输出,显示时间直接通过8255的PC口输出至双位数码管);
车辆闯红灯报警;
绿灯时间可检测车流量并可通过双位数码管显示。
。
系统不足之处不能控制车的左、右转、以及自动根据车流改变红绿灯时间等。
这是由于本身地理位子以及车流量情况所定,如果有需要可以设计扩充原系统来实现。
通过这次课程设计,使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。
使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程,以及在常用编程设计思路技巧(特别是汇编语言)的掌握方面都能向前迈了一大步,为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。
参考文献
[1]单片机应用技术(C语言版)、王静霞(主编)杨宏丽、刘俐2009.5
附录1程序
设计交通灯源程序如下:
#include<
reg52.h>
#defineucharunsignedchar
voiddelay0_5s()
{
uchari;
for(i=0;
i<
10;
i++)
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
TR0=1;
while(!
TF0);
TF0=0;
}
voiddelay_t(uchart)
ucharj;
for(j=0;
j<
t;
j++)
delay0_5s();
voidmain()
uchark;
TMOD=0x01;
EA=1;
EX0=1;
EX1=1;
IT0=1;
IT1=1;
while
(1)
P1=0xf3;
delay_t(10);
for(k=0;
k<
3;
k++)
P1=0xfb;
P1=0xeb;
delay_t(4);
P1=0xde;
P1=0xdf;
P1=0xdd;
voidint_1()interrupt2
voidint_0()interrupt0
P1=0xdb;
附录2设计实物图
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- 单片机 课程设计