单片机交通灯课程方案报告Word文档格式.docx

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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）处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。

主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；

支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。

2）干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行60秒，支干道每次放行40秒，设立60秒、40秒计时、显示电路。

3）绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡。

黄灯亮时，原红灯按1Hz的频率闪烁。

4）支干道通行时间及黄灯亮的时间均可在0～99秒内任意设置。

2设计方案

2.1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

单片机可选用AT89C51，它与8051系列单片机全兼容，但其内部带有4KB的FLASHROM，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

3系统硬件设计

3.1单片机的最小系统

ATMEL公司生产的AT89C52单片机它是硬件电路的核心部分，时钟电路晶振使用12MHz，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个共阴数码管，P1口作为数码管的输入，P3.4、P3.5、P3.6P3.7分别作为东西南北四路数码管的位选端。

数码管显示电路

3.4信号灯控制电路

应急电路

4系统软件设计

4.1主程序设计

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，因为设计思路出现问题，键盘没有正确的做出来，没有键盘电路，紧急情况也可以通过一个按钮来采取相关的动作。

6心得体会

这次单片机课程设计历时一个学期的时间，在这次设计过程里我们体验了从设计、画板、编程、焊板到调试的整个过程。

对于交通灯这个题目，因为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，在确定题目之后，查阅了大量的资料，初步完成了电路设计方案。

接着就是用AD6这个软件来画电路板，这个软件的应用上学期也学过了，但是学的时候感觉很简单，但是到了具体设计的时候，问题不断的出来，比如有的器件库里面没有封装，要自己花封装，这时候就很容易出问题，比如焊盘的大小，有的器件上焊盘大小不一样，有个别大的是用来固定的，这个很容易被忽略。

下来就是程序的设计了，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。

上周学校终于把板子给做回来了，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。

通过这次课设，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。

经历了从最初的设计到最后做出产品的开发过程，提高了对专业的认识及兴趣，对于我们工科来说，对以后就业有及其重大的影响。

参考文献

[1]徐维祥.单片微型机原理及应用大连理工大学出版社，2006.12

[2]胡汉才.单片机原理与接口技术[M].北京:

清华大学大学出版社,2004.1-505.

[3]闫胜利.AltiumDesigner6.Ｘ中文版使用教程　电子工业出版社　2007.6

附录1系统原理图

附录2系统仿真图

附录3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。

工作寄存器及存储单元分配

1.工作寄存器

R2设置为定时器定时中断次数,R6、R7用于延时程序中的寄存器

2.片内存储单元

30H、31H作为两组数码管显示数据存储单元。

32H、33H作为交通灯初始状态存储单元。

40H、41H作为交通灯显示数据存储单元

3.标志位

00H：

南北通行标志位。

01H：

东西通行标志位。

02H：

紧急事件标志位

-----------------------------------

SNFEQU00H。

南北通行标志位

EWFEQU01H。

东西通行标志位

URFEQU02H。

紧急事件标志位

ORG0000H

LJMPMAIN。

上电转主程序

ORG000BH。

定时中断入口

LJMPDSZD

ORG0003H。

紧急中断入口

LJMPURZD

ORG0030H

MAIN:

LCALLINIT。

调用初始化子程序

LOOP:

LCALLDIS。

循环执行显示子程序

AJMPLOOP

///////////初始化程序

INIT:

SETBSNF

SETBEWF

SETBURF

MOVR2,#20。

定时器中断20次为1s

MOVTMOD,#01H。

初始化定时器

MOVTL0,#0B0H

MOVTH0,#3CH

SETBEA。

开定时中断与紧急中断

SETBET0

SETBTR0

SETBEX0

SETBIT0。

设置中断程控方式

MOVDPTR,#TAB。

数值首地址放入DPTR中

MOV40H,#40。

东南西北通行时间设置

MOV41H,#40

MOV30H,#40。

通行时间初始化

MOV31H,#60

MOVP0,#4CH。

初始化时南北通行并把交通灯状态分别放在32H和33H中

MOV32H,#4CH

MOVP2,#15H

MOV33H,#15H

RET

////////////显示子程序

DIS:

MOVP3,#0DFH。

选中南北方向的十位数码管

MOVA,30H。

把显示数据送人数码管显示

MOVB,#10

DIVAB

MOVCA,@A+DPTR

MOVP1,A。

LCALLD1MS

MOVP3,#0EFH。

选中南北方向的个位数码管

MOVA,B。

送入数码管显示

MOVCA,@A+DPTR

MOVP1,A

MOVP3,#7FH。

选中第东西方向的十位数码管

MOVA,31H。

MOVP3,#0BFH。

选中第东西方向的个位数码管

MOVA,B

SETBP3.0

SETBP3.1

JNBP3.0,DIS_S。

查询是否第一个按键按下

JNBP3.1,DIS_E。

查询是否第二个按键按下

AJMPDIS_R。

没有键按下则返回

DIS_S:

LCALLD5MS。

按键去抖

JNBP3.0,DIS_SN

AJMPDIS_R

DIS_SN:

MOV40H,#50。

对通行时间从新分配，南北通行时间加长

MOV41H,#30

AJMPDIS_R

DIS_E:

JNBP3.1,DIS_EW

DIS_EW:

MOV40H,#30。

东西通行时间加长

MOV41H,#50

DIS_R:

RET

///////定时中断处理程序

DS_C:

LJMPDS_R。

接力跳转

DSZD:

PUSHACC。

保护现场

PUSHPSW

CLRTR0。

关定时器及中断标志位并重新赋值

CLRTF0

DJNZR2,DS_C。

判断1m时间是否到达

到达重新赋值

DEC30H。

南北方向通行时间减一

把减一后的时间送入显示存储单元

南北通行到达最后4秒时黄灯闪烁

DS_10:

CJNEA,#4,DS_11。

如果通行时间剩余4秒

JNBSNF,DS_11。

判断是否是南北通行

MOVP0,#8AH

MOV32H,#8AH。

把交通灯状态存入存储单元<

后面类似）

DS_11:

CJNEA,#3,DS_12。

不是剩余3秒，返回

JNBSNF,DS_12。

不是南北通行时间，返回

MOVP0,#88H

MOV32H,#88H

DS_12:

CJNEA,#2,DS_13

JNBSNF,DS_13

MOVP0,#8AH

MOV32H,#8AH

DS_13:

CJNEA,#1,DS_14

JNBSNF,DS_14

------------------------

DS_14:

JNZDS_NE。

通行时间没有结束转向改变东西方向的数码管

CPLSNF。

如果通行时间结束则对标志位取反

JNBSNF,DS_1。

判断是否南北通行

MOV30H,40H。

是，点亮相应的交通灯

MOVP0,#4CH

MOV32H,#4CH。

存储交通灯状态

MOV33H,#15H。

DS_NE:

DEC31H。

东西方向通行时间减一

把通行剩余时间送入显示存储单元

东西方向通行时间剩余4秒钟黄灯闪烁<

程序注释与南北方向类似略）

DS_20:

CJNEA,#4,DS_21

JBEWF,DS_21

MOVP0,#51H

MOV32H,#51H

DS_21:

CJNEA,#3,DS_22

JBEWF,DS_22

MOVP0,#41H

MOV32H,#41H

DS_22:

CJNEA,#2,DS_23

JBEWF,DS_23

DS_23:

CJNEA,#1,DS_24

JBEWF,DS_24

-----------------------------

DS_24:

JNZDS_R。

东西方向时间没有结束，返回

CPLEWF。

对通行状态取反

JNBEWF,DS_2。

东西方向通行时间到来，跳转

MOV31H,#80。

东西方向通行结束，重新显示时间

MOVP0,#89H。

点亮相应的交通灯

MOV32H,#89H

MOVP2,#29H

MOV33H,#29H

AJMPDS_R

DS_1:

MOV30H,#80。

南北通行时间结束，重新对显示存储单元赋值

执行转弯状态1

MOVP2,#26H

MOV33H,#26H

AJMPDS_NE

DS_2:

MOV31H,41H。

东西方向开始通行，赋值予显示存储单元

MOVP0,#61H。

MOV32H,#61H

MOV33H,#15H

DS_R:

SETBTR0

POPPSW。

恢复现场

POPACC

RETI

/////////////紧急中断处理程序

URZD:

CLRIE0。

清除中断标志位

关定时器

CPLURF。

JBURF,UR_CON。

紧急结束；

跳转

MOVP0,#49H。

各路口灯全显示红灯亮

AJMPUR_R

UR_CON:

SETBTR0。

恢复正常交通

MOVA,32H

MOVP0,A

MOVA,33H

MOVP2,A

UR_R:

RETI

////////////查表指令

TAB:

DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH

DB7DH,07H,7FH,6FH

//////////延时5ms与1ms

D5MS:

MOVR7,#5

D1MS:

MOVR7,#10

MOVR6,#50

L1:

DJNZR6,$

DJNZR7,L1

END