毕业设计（论文）-基于AT89S52单片机的十字路口交通灯控制系统.doc

第 24 页 共 24 页摘 要稳压电源是各种电子的动力源，被人称为电路的心脏，所有用电设备，包括电子仪器仪表，家用电器等对供电电压都有一定的要求。至于精密的电子仪器，对供电电压的要求更为严格。所谓的DC/DC直流稳压是指电压或电流的变化小到可允许的程度，并不是绝对的不变。目前，随着单片开关电源集成电源的应用，开关电源正朝着短、小、轻、薄的方向发展。单片开关电源自20世纪90年代中期问世以来便显示出来强大的生命力，它作为一项颇具发展和影响力的新产品，引起了国内外电源界的普遍重视。尤其是最近两年来，国外一些著名的芯片厂家又竞相推出了一大批单片开关电源集成电路，更为新型开关电源的推广及奠定了良好的基础。单片开关电源具有集成度高、高性价化、最简外围电路，最佳性能等指标，现已成为开发中小功率开关电源、精密开关电源及电源模块的优选集成电路。关键词：稳压电源；DC/DC直流稳压电源；单片开关电源AbstractPower supply is a power source for a variety of electronic, has been called the heart of the circuit, all electrical equipment, including electronic instrumentation, and household appliances to the supply voltage has certain requirements. The sophisticated electronic equipment, the supply voltage requirements more stringent. The so-called DC / DC voltage or DC current is small change to the extent permissible, not absolute change.ow, with the single application of integrated power switching power supply, switching power supply is moving in the short, small, light, thin direction. Chip switching power supply since the mid-20th century, 90 have shown since the advent of great vitality, as a considerable development and impact of new products, the power sector attracted widespread attention at home and abroad. Especially in the last two years, foreign manufacturers and some well-known chip introduced a large number of competing single-chip switching power supply integrated circuit, more promotion of the new switching power supply and lay a good foundation. Chip switching power supply with high integration, high price, the most simple external circuit, the best performance and other indicators, has now become the development of small and medium-power switching power supply, precision and power modules switching power supply integrated circuit optimization.Key words: Power Supply; DC / DC DC Power Supply; Chip switching power supply 目 录引言11 DC/DC变换器的基础知识11.1 DC/DC变换的含义11.2 DC/DC变换器的分类11.3 DC/DC变换技术的应用范围.11.4 DC/DC变换技术的优点12 MC34063的简介.12.1集成电路MC34063概述12.2内部结构及管脚概述32.3 主要性能.42.4 技术指标.43 电路原理及参数计算63.1内部原理框图63.2内部电路工作原理73.3 主要参数的计算方法.73.4 MC34063的局限性.84 电路设计84.1设计技术指标要求84.2电路器件的参数选择84.3升压电路原理图及原理解释104.4升压电路的相关计算公式.114.5此设计要求中升压的相关计算125 电路板制作及调试126 结束语13谢辞15参考文献16引言随着微控技术的日益完善和发展，单片机的应用在不断走向深入。它的应用比定导致传统的控制技术从根本上发生变革。也就是说单片机应用的出现是对传统控制技术的革命。它在工业控制、数据采集、智能化仪表、机电一体化、家用电器等领路得到了广泛应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化控制。因此单片机的开发应用已成为高技术工程领域的一项重大课题。因此了解单片机知识，掌握单片机的应用技术具有重大的意义。同时，随着我国社会经济的发展，城市化、城镇化进程的加快，道路交通堵塞问题日趋严重，如何对交通进行合理的管理和调度而尽可能减少堵车现象成为目前我国很多地方尤其是特大城市急需解决的问题，显然交通灯在其中起着不可或缺的作用。本文设计了一个以单片机为核心的交通灯控制系统，来实现十字路口交通的智能化管理。1 概述1.1 设计内容本设计是基于AT89S52单片机的十字路口交通灯控制系统，利用12个发光二极管模拟交通灯，另用两个7段共阴极LED作为显示倒计时的器件，用于显示每次允许通过的时间与变换道路通断许可的时间，倒计时应为可调控，有一个开关用于实现调控倒计时的功能。其次，为了模拟道路出现的各种情况，设定了1个开关模拟主干道无车情况，使整个系统更加灵活、有效，同时，由于单片机的种种优点，该系统操作简洁，安装方便。1.2 设计任务和要求（1）任务：设计一个十字路口单片机交通灯控制系统。（2）要求：、南北方向（主干道）车道和东西方向（支干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，红灯时间都设为30秒、绿灯时间为25秒，时间可设置修改。、在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道；、东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用计时的方法）。、一道（南北方向）有车而另一道（东西方向）无车（用按钮开关控制），交通灯控制系统能立即让有车道放行。1.3 设计意义课程设计使我们进一步熟悉和掌握了单片机的内部结构和工作原理，了解了单片机应用系统设计的基本方法和步骤，掌握了单片机仿真软件Proteus的使用方法，键盘和显示器在的单片机控制系统中的应用以及撰写课程设计报告的方法。此次设计很好的将书本上的理论知识和实践有机的联系了起来，是我们对理论知识有了更进一步的掌握，锻炼了我们的动手能力，同时也让我们懂得了理论与实际相结合的意义。为以后的工作和学习提供了宝贵的经验。2 系统总体方案及硬件设计2.1 系统总体方案设计本系统由硬件系统和软件系统组成，硬件系统包括按键控制模块、中央处理系统和指示灯倒计时显示模块；而为了实现相应功能软件系统包括软件系统包括主程序、定时器0中断服务程序、定时器1中断服务程序、延时程序、外部中断0服务程序、外部中断1服务程序和显示程序。2.2 硬件电路总体设计方案硬件系统包括按键控制部分、中央单片机部分、时钟电路与复位电路部分和交通灯与计时牌显示部分。这几个部分协调工作完成预定任务。硬件电路连接关系如下图：按键控制部分中央单片机时钟与复位电路交通灯与计时牌显示图12.3 硬件电路设计本系统以AT89S52单片机为核心，包括中央单片机部分、电源晶振与复位电路部分、输出驱动控制部分和交通灯与计时牌显示部分和按键控制部分。2.3.1电源晶振及复位部分时钟电路在单片机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟是保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢。为达到振荡周期是12 MHZ的要求，这里要采用12 MHZ的晶振，另外有两个30P的电容，两晶振引脚分别连到XTAL1和XTAL2振荡脉冲输入引脚。具体连接如图2：图2复位是单片微机的初始化操作，其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片微机从0000H单元开始执行程序。除进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，可以按复位键以重新启动，也可以通过监视定时器来强迫复位。RST引脚是复位信号的输入端。复位电路在这里采用的是上电+按钮复位电路形式，具体连接电路如图3：图32.3.2中央单片机部分中央单片机部分为Atmel公司生产的单片机AT89S52。AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S52（如图4）具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。图42.3.3交通灯与计时牌部分交通灯采用12个发光二极管组成，由P1口控制，附限流电阻。 而计时牌采用共阳极数码显示器。通常，共阳极接低电平（一般接地），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为高电平时，该端所连接的字符导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。同样，要求段驱动电路能提供额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。本次设计在显示模块用到的是两个两位一体共阳极数码管，共有8个代码输入口和4个位选输入口，采用排阻提供上拉电流数码管，以保证有足够大的电流点亮数码管，采用动态驱动，使各位数码管逐个轮流受控显示，这就是动态驱动，由于扫描速度极快，显示效果与静态驱动相同。同时，由于P0口的特性，附加1k欧上拉电阻以驱动。该部分硬件连接如图5：图53 软件设计3.1 软件总体设计方案本次单片机课程设计软件设计部分采用模块化程序设计，软件系统包括主程序、定时器0中断服务程序、定时器1中断服务程序（用以扩充外部中断）、延时程序、外部中断0服务程序、外部中断1服务程序和显示程序。程序流程图如图6、图7：中断服务入口检查系统状态进行相应服务中断结束返回外部中断服务程序开始初始化外部中断定时器中断调用显示程序调节每灯时间是否正常YN主程序定时器中断入口重赋定时器初值计数以统计时间中断结束定时器中断服务程序图6显示程序入口判断工作情况正常紧急并可修改调用数码管显示调用数码管显示显示程序结束显示程序图73.2 软件系统设计具体过程软件设计部分采用模块化程序设计，用C语言编写。Keil是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。（单片机程序见附录）4 PROTEUS仿真4.1 PROTEUS简介Proteus 是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：（1）实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。（2）支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：ARM7(LPC21xx)、 8051/52系列、AVR系列、PIC10/12/16/18系列、HC11系列以及多种外围芯片。（3）提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2、MPLAB等软件。（4）具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。4.2 仿真过程接通电源，系统开始工作。（1）系统初始状态设置为主干道（南北方向）有车，主干道绿灯，次干道（东西方向）红灯从初始时间30秒开始计时。图8（2）30秒后，开始变换车道，黄灯闪烁，倒计时为5秒。图9（3）5秒后，次干道通车，主干道红灯，次干道绿灯，倒计时为30秒。图10（4）特殊情况，次干道无车，干道马上通行，按控制钮，系统直接进入主干道通行状态，主干道绿灯，次干道红灯，倒计时为30秒。如“图10”。5 硬件的焊接与调试对照原理图进行焊接工作，把硬件先依次正确插到相应的位置，然后再次检查器件是否都正确，确定无误后进行焊接。在焊接的过程中要注意不要将相临的两个引脚焊接在一起，防止短路影响使用。硬件连接好以后，通过ISP下载线向单片机内烧制HEX程序，观察各部分工作情况。6 结论通过本次课程设计，我在理论的基础上更深刻的掌握了单片机的深层内容及实际生活中的应用，实训锻炼了自己动手能力和思维能力，还有在软件方面的编程能力，让我受益匪浅，同时也暴露出一些平时学习上的问题，让我深刻反思。这些问题的发现将为我以后的学习和工作找明道路，查漏补缺为进一步学习作好准备。通过这次课设，让我更熟悉掌握了Keil ，proteus 这些应用程序的运用，让我懂得了如何编写一些简单的程序，学会了如何制作单片机应用程序，还有焊接和程序下载。但在中间暴露出很多问题：对平时上课讲的理论知识没有完全掌握消化，到了实际操作中还得请教同学，在焊接中焊接的基本工夫掌握不到家，手上工夫还是很欠缺的，使得电路板不是很美观。这些问题的发现，有助于提高我在以后的工作和学习中对此类问题的认识，确保不在同一问题上再次犯错。严谨求实、踏实务实，是我这次课设的深刻总结。做课程设计的这几天翻阅了很多书，也上了很多网站去寻找自己需要的资料。这种寻找有很强的目的性，只是为了自己选定的课题内容而查阅。所以除了自己课题以外的其他方面几乎还是一无所知。这让我深刻的认识到了自己专业知识的贫乏。为我对自己以后的规划敲响了警钟。 通过单片机课程设计，我加深了对单片机理论的理解，学回了怎样将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如何去培养我们的不畏困难的挑战精神，从而不断地战胜自己，超越自己，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻易言弃。谢 辞第二次课程设计终于结束，经过了这么久的努力，我终于完成了任务。非常感谢老师、同学们的帮助。没有他们的指点，恐怕我还要再苦苦熬上更长的时间，才能完成自己定下的目标。在此，我要特别感谢宁向延老师，他在课程设计开始之初，给了我很多的鼓励和建设意见。和宁老师多次沟通后，我渐渐找到自己的方向。这在本次设计中，至关重要。另外，我还要特别感谢我的同班同学，宋相海。每当我有什么技术上的问题，只要向他请教，他总会很乐意地答应，即使自己也在忙，他还是会给予我很大的帮助。特别是在最后的阶段，宋相海同学和我在科协熬到半夜，一直在很耐心地教会我很多理论上、实践上的知识。这让我学到了很多以前都没接触过的知识。有这样的老师、同学，我很荣幸，也很开心！最后，再次向在学习、生活上给予我帮助的人，真诚说声“谢谢”。参考文献1 余发山，王福忠 单片机原理及应用技术 中国矿业大学出版社 2008.62 河南理工大学电气学院 单片机实验报告指导册 河南理工大学出版社 2009附 录（一）单片机程序：#include#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar wei4=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7;uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;sbit duan=P37;sbit dxr=P10;sbit dxg=P11;sbit dxy=P12;sbit nbr=P13;sbit nbg=P14;sbit nby=P15;uchar sanshi=30,erwu=25,wu=5,aa=0,bb=0;void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void init()EA=1;EX0=1;IT0=1;TMOD=0x01;TH0=0x3c;TL0=0xb0;ET0=1;TR0=1;void begin()uchar 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