单片机课程设计-简易交通灯课程设计.doc

银川能源学院单片微机原理与接口技术课程设计报告 题 目：简易交通灯 班 级：电力（1202）班 姓 名： 指导教师： 日 期： 2015年 5月 26日摘要3引言3一、设计目的与内容31.1设计目的31.2设计内容4二、 配置与简介42.1配置42.2 AT89C51单片机简介4三、示意图、分析论证、流程图63.1交通灯分布示意图63.2分析论证63.3流程图7四、最小系统7五、proteus软件仿真8六、心得体会11七、参考文献12 摘要 交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。 这次课程设计采用单片机AT89C51为中心器件来设计交通灯控制器，系统实用性强、操作简单、扩展强。本设计就是采用单片机模拟十字路口交通灯的各种状态显示以及倒计时时间。这次设计系统由单片机I/O口扩展系统、交通灯状态显示系统、LED数码显示系统等几大部分组成。系统除基本的交通灯功能外，还具有倒计时、紧急情况处理等功能，较好的模拟实现了十字路口可能出现的状况。关键词：交通灯；AT89C51单片机；proteus软件仿真 引言 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。交通信号灯在大多数城市得到了广泛的应用。传统的交通信号灯控制一般采用了电子线路和继电器控制，结构复杂，可靠性低，故障率高。本次设计是基于AT89C51单片机的交通灯控制系统，东西南北的通行时间可调，倒计时显示通行时间灯功能，该系统具有设计周期短、可靠性高、维护方便、使用简单等优点。一、设计目的与内容1.1设计目的（1）加强对单片机和汇编语言的认识，充分掌握和理解设计各部分的工作原理、设计过程、选择芯片器件、模块化编程等多项知识。（2）用单片机模拟实现具体应用，使个人设计能够真正使用。（3）把理论知识与实践相结合，充分发挥个人能力，并在实践中锻炼。（4）提高利用已学知识分析和解决问题的能力。（5）提高实践动手能力。1.2设计内容通过AT89C51单片机，按照常规我们假设一个十字路口为东西南北走向。初始状态为状态1，南北方向绿灯通车，东西方向红灯。经过过一段时间（25S）转换状态2，南北方向绿灯闪几次转亮黄灯，延时5S，东西方向仍然红灯。再转换到状态3，东西方向绿灯通车，南北方向红灯。过一段时间（25S）转换到状态4，东西方向绿灯闪几次转亮黄等，延时5S，南北方向仍然红灯。最后循环至南北绿灯，东西红灯。在这些状态下，有时钟倒数计时。2、 配置与简介2.1配置AT89C51芯片 一个TRAFFIC LIGHTS 灯 四个CAP电容 三个CRYSTALAL晶振 一个RES电阻 一个BUTTON 开关 一个7SEG-MPX2-CC数码管 一个RESPACK-8 一个电源 一个接地 一个2.2 AT89C51单片机简介单片机的40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。2.2.1电源:VCC-芯片电源，接+5V；VSS-接地端；2.2.2时钟:XTAL1、XTAL2-晶体振荡电路反相输入端和输出端。2.2.3控制线:控制线共有4根，ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲 ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址 PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。PSEN:外ROM读选通信号。RST/VPD:复位/备用电源。 RST（Reset）功能：复位信号输入端。 VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。EA/Vpp:内外EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 EA功能：内外ROM选择端。 Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。2.2.4I/O线 89C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。三、示意图、分析论证、流程图3.1交通灯分布示意图交通灯分布示意图如图所示。这12个交通灯共有四个状态：状态1：东西红灯亮，南北绿灯亮状态2：南北黄灯亮，东西仍为红灯亮状态3：南北红灯亮，东西绿灯亮状态4：东西黄灯亮，南北仍为红灯亮3.2分析论证 单片机控制交通灯的软件设计是采用顺序执行并反复循环的方法，其中数码显示电路运用动态显示的方法，并采用延时的方法来定时通行时间。由于整个设计是在AT89C51单片开发机上进行的，所以用LED来代替交通灯，需要低电平“0”来驱动点亮，在实际应用电路中，应使P1口输出高电平“1”来驱动继电器导通，从而使220V的交通灯点亮，可以通过修改发光二极管LED的程序实现。 用AT89C51的P0口连接数码管的a，b，c，d，e，f，g，用P2口的6、7位连接码管的选择端用于时间的分时输出。用P2口的第05位控制六个灯的亮灭。当输出位为0时灯被点亮，P3口的第三位连接开关。单片机启动时，显示交通灯，开关第一次合上时，当单片机检测到有中断时，将交通灯转换为彩灯，第二次合上开关，当单片机检测到有中断时，又将彩灯转换为交通灯。3.3流程图 开始 东西红灯亮，南北绿灯亮 南北黄灯亮，东西仍为红灯亮 南北红灯亮，东西绿灯亮 东西黄灯亮，南北仍为红灯亮 四、最小系统最小系统简介 单片机最小系统以89C51为核心,外加时钟和复位电路,电路结构简单,抗干扰能力强,成本相对较低,非常符合本设计的所有要求。89C51单片机系列是MCS-51系列的基础上发展起来的,是当前8位单片机的典型代表,采用CHMOS工艺,即互补金属氧化物的HMOS工艺, CHMOS是CMOS和HMOS的结合,具有HMOS高速度和高密度的特点,还具有CMOS低功耗的特点。 交通灯电路在单片机的外部通过XTAL1,XTAL2这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容,构成稳定的自激振荡器.本系统采用的为12MHz的晶振,一个机器周期为1us,C2,C3为30pF。复位电路分为上电自动复位和按键手动复位,RST引脚是复位信号的输入端,复位信号是高电平有效.上电自动复位通过电容C1和电阻R4来实现,按键手动复位是图中复位键来实现的。最小系统如下图五、proteus软件仿真 在Proteus软件仿真之前必须在Proteus里面画出硬件的外部接线图，接下来装入程序，然后组建生成HEX文件，接下来就可以运行仿真了。其初始状态时的图形如图所示：5.1初始状态图5.2在初始状态南北绿灯，东西红灯，持续时间为25s5.3南北跳转到黄灯5s，东西仍为红灯5.3在南北转换为红灯的同时，东西灯转换到绿灯持续25s；5.4东西转换为黄灯持续5s，南北红灯不变；然后南北绿灯，东西红灯，如此循环，从而实现交通灯的作用。六、心得体会 经过一周的单片机课程设计，经历了很多也学会了很多。本次做的是关于交通灯系统的设计，虽说交通灯在我们日常生活中很普遍的存在，我们对它似乎也很熟悉，但是等到做这个课设的时候，我才发现其实不是这样的。刚开始实在不知道从何下手，通过认真查阅资料，整个设计就开始有了头绪。 首先，对要设计的系统有个整体的思路，接下来画流程图这样可以对系统有个总体的认识，画完流程图就到了编写程序，在编写程序的时候才发现自己对汇编语言还需要进一步的学习和巩固，经过反复的修改终于踏入了第三步，画硬件的外部接线图，在画图的时候必须了解AT89C51芯片中各如个引脚的功能，学会怎么样去使用AT89C51这个可编程并行接口芯片，怎样去锁存地址等等。在上学期理论学习的基础上，又下了一次苦功夫，对如何设计一个系统有了进一步的了解，巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。认识了从未接触过的Proteus单片机仿真软件，并能用它仿真处正确的结果。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处。 单片机作为我们的主要专业课之一，虽然在大三开学初我对这门课并没有什么兴趣，觉得那些程序枯燥乏味，但在这次课程设计后我发现自己在一点一滴的努力中对单片机的兴趣也在逐渐增加。这次单片机课程设计我们虽然只有短短一星期，但是经过这个星期的实践和坚持不懈，我还是克服了种种困难，最终完成了交通灯的单片机控制系统。现在想来，觉得学校安排的课程设计有着它更深层的意义通过课程设计让我们综合了学过的理论知识来运用到设计和创新之中，增强了自己的动手和实践能力，提高了自己独立思考的能力，为将来继续学习和工作打下了基础。七、参考文献1万隆.巴