单片机LED模拟交通灯课程设计报告.doc

1 11 蚅罿芇蚈薁羈莀蒁衿羇聿蚆螅肆膂葿蚁肅芄蚄薇肄蒆蒇羆肃膆莀袂肃芈薆螈肂莁莈蚄肁肀薄薀膀膃莇袈腿芅薂螄膈莇莅蚀膇肇薀蚆膇艿蒃羅膆莁虿袁膅蒄蒂螇膄膃蚇蚃螀芆蒀蕿袀莈蚅袈衿肈蒈螄袈芀蚄螀袇莂薆蚆袆蒅荿羄袅膄薅袀袅芇莈螆袄荿薃蚂羃聿莆薈羂膁薁袇羁莃莄袃羀蒆蚀蝿罿膅蒂蚅罿芇蚈薁羈莀蒁衿羇聿蚆螅肆膂葿蚁肅芄蚄薇肄蒆蒇羆肃膆莀袂肃芈薆螈肂莁莈蚄肁肀薄薀膀膃莇袈腿芅薂螄膈莇莅蚀膇肇薀蚆膇艿蒃羅膆莁虿袁膅蒄蒂螇膄膃蚇蚃螀芆蒀蕿袀莈蚅袈衿肈蒈螄袈芀蚄螀袇莂薆蚆袆蒅荿羄袅膄薅袀袅芇莈螆袄荿薃蚂羃聿莆薈羂膁薁袇羁莃莄袃羀蒆蚀蝿罿膅蒂蚅罿芇蚈薁羈莀蒁衿羇聿蚆螅肆膂葿蚁肅芄蚄薇肄蒆蒇羆肃膆莀袂肃芈薆螈肂莁莈蚄肁肀薄薀膀膃莇袈腿芅薂螄膈莇莅蚀膇肇薀蚆膇艿蒃羅膆莁虿袁膅蒄蒂螇膄膃蚇蚃螀芆蒀蕿袀莈蚅袈衿肈蒈螄袈芀蚄螀袇莂薆蚆袆蒅荿羄袅膄薅袀袅芇莈螆袄荿薃蚂羃聿莆薈羂膁薁袇羁莃莄袃羀蒆蚀蝿罿膅蒂蚅罿芇蚈薁羈莀蒁衿羇聿蚆螅肆膂葿蚁肅芄蚄薇肄蒆蒇羆肃膆莀袂肃芈蚅罿芇蚈薁羈莀蒁衿羇聿蚆螅肆膂葿蚁肅芄蚄薇肄蒆蒇羆肃膆莀袂肃芈薆螈肂莁莈蚄肁肀薄薀膀膃莇袈腿芅薂螄膈莇莅蚀膇肇薀蚆膇艿蒃羅膆莁虿袁膅蒄蒂螇膄膃蚇蚃螀芆蒀蕿袀莈蚅袈衿肈蒈螄袈芀蚄螀袇莂薆蚆袆蒅荿羄袅膄薅袀袅芇莈螆袄荿薃蚂羃聿莆薈羂膁薁袇羁莃莄袃羀蒆蚀蝿罿膅蒂蚅罿芇蚈薁羈莀蒁衿羇聿蚆螅肆膂葿蚁肅芄蚄薇肄蒆蒇羆肃膆莀袂肃芈薆螈肂莁莈蚄肁肀薄薀膀膃莇袈腿芅薂螄膈莇莅蚀膇肇薀蚆膇艿蒃羅膆莁虿袁膅蒄蒂螇膄膃蚇蚃螀芆蒀蕿袀莈蚅袈衿肈蒈螄袈芀蚄螀袇莂薆蚆袆蒅荿羄袅膄薅袀袅芇莈螆袄荿薃蚂羃聿莆薈羂膁薁袇羁莃莄袃羀蒆蚀蝿罿膅蒂蚅罿芇蚈薁羈莀蒁衿羇聿蚆螅肆膂葿蚁肅芄蚄薇肄蒆蒇羆肃膆莀袂肃芈薆螈肂莁莈蚄肁肀薄薀膀膃莇袈腿芅薂螄膈莇莅蚀膇肇薀蚆膇艿蒃羅膆莁虿袁膅蒄蒂螇膄膃蚇蚃螀芆蒀蕿袀莈蚅袈衿肈蒈螄袈芀蚄螀袇莂薆蚆袆蒅荿羄袅膄薅袀袅芇莈螆袄荿薃蚂羃聿莆薈羂膁薁袇羁莃莄袃羀蒆蚀蝿罿膅蒂蚅罿芇蚈薁羈莀蒁衿羇聿蚆螅肆膂葿蚁肅芄蚄薇肄蒆蒇羆肃膆莀袂肃芈 薆螈肂莁薆螈肂莁 编号 单片机控制应用 实训说明书 题题 目 目 LED 灯模拟交通灯灯模拟交通灯 院院 系 系 机电工程学院机电工程学院 专专 业 业 机械设计及其自动化机械设计及其自动化 学生姓名 学生姓名 李建来李建来 龙俊光龙俊光 李东安李东安 学学 号 号 0901120734 0901120722 0901120726 指导教师 指导教师 范勇范勇 2012 年年 1 月月 07 日日 2 11 目目 录录 1 设计任务和性能指标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 系统软件设计系统软件设计 5 4 1 主程序设计 5 5 调试及性能分析调试及性能分析 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 心得体会心得体会 6 参考文献参考文献 8 附录附录 1 系统原理图系统原理图 9 附录附录 2 系统仿真图系统仿真图 10 附录附录 3 程序程序设计原理设计原理 11 1 11 1 设计任务和性能指标设计任务和性能指标 1 1 设计任务 我们利用单片机设计了简单的交通信号灯模型 该可以模拟实现交通信号灯的 红绿黄灯变换 达到引导交通的效果 控制器由一条支干道路和一条主干道路 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 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 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 2 设计方案设计方案 2 1 任务分析 2 11 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 当南北方向通车时绿灯亮 而东西方向红灯亮 当通车的时间到后 南北方向绿灯熄灭 而黄灯亮 黄灯亮后由南北方向切换到东西方向通车 此时南北方向黄灯熄灭 而红灯亮 东西方向红灯熄灭 而绿灯亮 东西方向 开始通车 通车的时间到后 东西方向的绿灯熄灭 而黄灯亮 黄灯亮后由东 西方向切换到南北方向 东西方向黄灯熄灭 红灯亮 而南北方向红灯熄灭 绿灯亮 如此不断循环 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 2 2 方案设计方案设计 设计以单片机为核心部件的模拟交通灯 利用 8051 系列单片机作为断码驱动器 8051 作为位码驱动 LED 九断数码管作为计时显示用 用发光二极管指示交通的通行 使两个 方向都亮红灯 绿灯亮通行 红灯亮停止通行 本设计利用定时器进行定时 配合软件计数器 调用中断程序使定时器定 达到定时 5S 的 目的 同时调用显示程序 显示到计时的时间 用单片机 AT89C51 作为核心部件 9 路 AT89C51 总线驱动器作为字形驱动芯片和 6 路驱动 74ls07 位选码作为中心器件来设计交通 灯控制器 实现了交通灯的控制 显示时间直接通过 89C51 的 P0 口输出 交通灯信号通过 P0 口输出 本交通灯系统简单 实用性强 成本低 使用维护方便 软件功能强 运行稳 定可靠等优点 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 FLAS H ROM 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 3 11 8051 单片机 3 系统硬件设计系统硬件设计 3 1 单片机的最小系统 89C51 单片机它是硬件电路的核心部分 时钟电路晶振使用 12MHz 单片机系统的时钟电路 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 P00 P01 P02 P03 P04 P05 分别作为东西南北四路数码管的位选端 数码管显示电路 4 11 4 系统软件设计系统软件设计 4 1 主程序设计 系统程序流程图 开始 参数初始化 显示子程序 中断处理 紧急中断子程序 5 11 设计流程图 5 调试及性能分析调试及性能分析 5 1 调试分析 5 1 1 软件调试软件调试 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 用单片机电路实验板按照设计的电路连接好设计所需的电路进行模拟 模拟成功 实现了预期设计的模拟功能 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 芯片初始化 东西方向红灯亮 南北方向黄灯闪烁 5 秒 东西方向红灯亮 5 秒 南北方向绿灯亮 5 秒 东西方向绿灯亮 5 秒 南北方向红灯亮 5 秒 东西方向黄灯闪烁 5 秒 南北方向红灯亮 6 11 5 1 3 系统功能调试系统功能调试 通过软件仿真显示 系统基本能完成要求 由于设计思路出现问题 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 心得体会心得体会 为期二周的课程设计很快就结束了 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 LED 交通灯这个题目 由于学过单片机这个课程 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 这个软件的上学期也学过了 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 程序的设计 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 积极参与单片机课程设计 不仅让我们充分的体会到自己动手实践的乐趣 获得哪怕是前进一小步时候的那种成功的喜悦 还能学到很多我们在理论中学 不到的知识 有利于我们学习能力的提高 表达能力等很多方 面 有利于我们团队精神的培养 我们都是一起共同完成项目 这 就要求我们必须互相信任 互相配合 分工合作 我们顺利完成了设计作业 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 这二周给我们的感触很深 收获很多 经过查资料 选方案 设计电路 撰写设计报告 使我们得到一次较全面的工程实训练 理论联系实际 提高和 培养创新能力 为后续课程的学习 毕业设计打下扎实的基础 7 11 参考文献参考文献 1 李继灿 新篇 16 32 位微型计算机原理及应用 M 北京 清华大学大学出版社 3 2004 1P52 P117 2 王守中 单片机原理与接口技术 M 北京 清华大学大学出版社 2004 2 P79 P166 3 徐维祥 单片微型机原理及应用 大连理工大学出版社 2006 12 4 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 5 闫胜利 Altium Designer 6 中文版使用教程 电子工业出版社 2007 6 6 康华光 电子技术基础模拟部分 M 北京 高等教育出版社 5 2006 1 P101 P114 7 毛敏 MCS 51 系列单片机系统及应用实践教程 M 北京 高等教育出版社 2006 7 P128 P138 8 11 附录附录 1 系统原理图系统原理图 9 11 附录附录 2 系统仿真图系统仿真图 附录附录 3 程序程序设计原理设计原理 程序实现功能 东西向绿灯亮若干秒 黄灯闪烁 5 次后红灯亮 红灯亮后 南北向由红灯变为绿灯 若干 秒后南北向黄灯闪烁 5 此后变红灯 东西向变绿灯 如此重复 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 莂蚇膄肄薇薃膃膆莀羂膂莈蚅袈膂蒀蒈螄膁膀蚄蚀膀节蒇羈腿莅蚂袄芈蒇蒅螀芇膇蚀蚆袄艿蒃薂袃蒁蝿羁袂膁薁袇袁芃螇螃袀莆薀虿袀蒈莂羈罿膈薈袃羈芀莁蝿羇莂薆螅羆膂荿蚁羅芄蚅羀羄莆蒇袆羄葿蚃螂羃膈蒆蚈肂芁蚁薄肁莃蒄袃肀肃虿衿聿芅蒂螅肈莇螈蚁肈蒀薁罿肇腿莃袅肆节蕿螁膅莄莂蚇膄肄薇薃膃膆莀羂膂莈蚅袈膂蒀蒈螄膁膀蚄蚀膀节蒇羈腿莅蚂袄芈蒇蒅螀芇膇蚀蚆袄艿蒃薂袃蒁蝿羁袂膁薁袇袁芃螇螃袀莆薀虿袀蒈莂羈罿膈薈袃羈芀莁蝿羇莂薆螅羆膂荿蚁羅芄蚅羀羄莆蒇袆羄葿蚃螂羃膈蒆蚈肂芁蚁薄肁莃蒄袃肀肃虿衿聿芅蒂螅肈莇螈蚁肈蒀薁罿肇腿莃袅肆节蕿螁膅莄莂蚇膄肄薇薃膃膆莀羂膂莈蚅袈膂蒀蒈螄膁膀蚄蚀膀节蒇羈腿莅蚂袄芈蒇蒅螀芇膇蚀蚆袄艿蒃薂袃蒁蝿羁袂膁薁袇袁芃螇螃袀莆薀虿袀蒈莂羈罿膈薈袃羈芀莁蝿羇莂薆螅羆膂荿蚁羅芄蚅羀羄莆蒇袆羄葿蚃螂羃膈蒆蚈肂芁蚁薄肁莃蒄袃肀肃虿衿聿芅蒂螅肈莇螈蚁肈蒀薁罿肇腿莃袅肆节蕿螁膅莄莂蚇膄肄薇薃膃膆莀羂膂莈蚅袈膂蒀蒈螄膁膀蚄蚀膀节蒇羈腿莂蚇膄肄薇薃膃膆莀羂膂莈蚅袈膂蒀蒈螄膁膀蚄蚀膀节蒇羈腿莅蚂袄芈蒇蒅螀芇膇蚀蚆袄艿蒃薂袃蒁蝿羁袂膁薁袇袁芃螇螃袀莆薀虿袀蒈莂羈罿膈薈袃羈芀莁蝿羇莂薆螅羆膂荿蚁羅芄蚅羀羄莆蒇袆羄葿蚃螂羃膈蒆蚈肂芁蚁薄肁莃蒄袃肀肃虿衿聿芅蒂螅肈莇螈蚁肈蒀薁罿肇腿莃袅肆节蕿螁膅莄莂蚇膄肄薇薃膃膆莀羂膂莈蚅袈膂蒀蒈螄膁膀蚄蚀膀节蒇羈