单片机控制的交通灯完整系统实验报告.doc
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单片机控制的交通灯完整系统实验报告.doc
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系统实验报告
——基于51单片机的交通灯设计
专业:
XX
学生姓名:
xxXX
学号:
00000000000
指导教师:
wwwwwwwwwww
2000年x月x日
目录
1设计任务和性能指标 1
1.1设计任务 1
1.2性能指标 1
2设计方案 2
2.1任务分析 2
2.2方案设计 2
3系统硬件设计 3
3.1单片机的最小系统 3
3.2电源电路 4
3.3数码管显示时间电路设计 4
3.4信号灯控制电路设计 5
4系统软件设计 5
4.1主程序设计 5
5调试及性能分析 6
5.1调试分析 6
5.1.1软件调试 6
5.1.2硬件调试 6
5.1.3系统功能调试 6
6心得体会 6
参考文献 8
附录1系统原理图 9
附录3程序清单 10
附录3元器件清单………………………………………………………………….14
14
1设计任务和性能指标
1.1设计任务
南
北
东
西
利用单片机完成交通信号灯控制器的设计,该交通信号灯控制器由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口,在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯,红灯亮禁止通行,绿灯亮允许通行,黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。
用红、绿、黄发光二极管作信号灯。
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.状态1:
仅亮灯,数码管不工作。
按下键4,红/黄/绿三色灯交替亮:
红—〉(20秒)黄(闪烁)—〉(5秒)绿—〉(20秒)黄(闪烁)—〉(5秒)红
2.状态2:
灯和数码管相结合,模拟十字路口的交通灯
在以上功能的基础上数码管倒计时显示时间。
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
单片机选用AT89S52,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。
程序流程图见下一页:
调用正常
运行子程序
调用紧急
状态子程序
判断当前状态
初始化
开始
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AT89S52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个共阳数码管,P1口作为数码管的输入,P0.4、P0.5、P0.6P0.7分别控制东西南北四路数码管的位选端C1,C2,C3,C4。
数码管显示电路(上图是共阴数码管)
3.4信号灯控制电路
应急电路
4系统软件设计
开始
4.1主程序设计
参数初始化
显示子程序
中断处理
紧急中断子程序
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。
6心得体会
这次系统实验历时两周的时间,在这实验过程里我们巩固了从编程、焊板到调试的专业知识,逻辑思维和动手能力都得到了很大的提高。
对于交通灯这个题目,由于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,查阅了大量的资料,在老师的讲解帮助下,我们对如何通过单片机控制交通灯这个题目,有了进一步的理解。
要解决的主要问题就是程序的设计了,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。
上周终于拿到了PCB板,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。
通过这次系统实验,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,同时提高了大家对专业的认识及兴趣,对于我们工科生来说,对以后就业很有帮助。
最后,尤其要感谢xx和xx老师的指导和帮助,我们才得以顺利完成这次系统试验。
参考文献
[1]邹丽新.单片微型机原理及应用苏州大学出版社,2006.12
[2]彭伟.单片机C语言程序设计实训100例.北京:
电子工业出版社,2009。
8
附录1系统原理图
系统原理图
附录2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。
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitkey1=P1^0;
sbitkey2=P1^1;
sbitkey3=P1^2;
sbitkey4=P1^3;
sbitsmgwe1=P0^4;
sbitsmgwe2=P0^5;
sbitsmgwe3=P0^6;
sbitsmgwe4=P0^7;
sbitsmgdot=P2^7;
sbitsouth_green=P2^0;
sbitsouth_red=P2^1;
sbitsouth_yellow=P2^2;
sbiteast_green=P2^3;
sbiteast_red=P2^4;
sbiteast_yellow=P2^5;
sbitnum_a=P0^0;
sbitnum_b=P0^1;
sbitnum_c=P0^2;
sbitnum_d=P0^3;
ucharcount;
uchartype=1;
ucharnum;
ucharsouth_dispnum=10,east_dispnum=5;
voiddelay_ms(uintz)
{
ucharx,y;
for(x=0;x for(y=0;y<123;y++); } voidtimer0_init() { TMOD=0x01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; ET0=1; EA=1; TR0=1; } voiddisplay(ucharsouth_dispnum,uchareast_dispnum) { ucharsouth_dispnum1,south_dispnum2; uchareast_dispnum1,east_dispnum2; south_dispnum1=south_dispnum/10; south_dispnum2=south_dispnum%10; east_dispnum1=east_dispnum/10; east_dispnum2=east_dispnum%10; smgwe1=1; smgwe2=0; smgwe3=0; smgwe4=0; num_d=south_dispnum1/8; num_c=south_dispnum1%8/4; num_b=south_dispnum1%4/2; num_a=south_dispnum1%2; delay_ms (1); smgwe1=0; smgwe2=1; smgwe3=0; smgwe4=0; num_d=south_dispnum2/8; num_c=south_dispnum2%8/4; num_b=south_dispnum2%4/2; num_a=south_dispnum2%2; delay_ms (1); smgwe1=0; smgwe2=0; smgwe3=1; smgwe4=0; num_d=east_dispnum1/8; num_c=east_dispnum1%8/4; num_b=east_dispnum1%4/2; num_a=east_dispnum1%2; d
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