新建 课程设计正文.doc

1、概述本次课题设计为交通灯控制系统，它采用AT89C51单片机来控制不同路口方向的灯的熄灭情况，通过本身内部定时器实现灯在不同过程中亮的时间，采用单片机串口通信，实现数码显示功能，显示出交通灯延迟的时间闪烁情况，通过AT89C51多个不同的串口，实现不同路口方向的交通灯控制。2、方案设计系统的整体框图如下。路口灯控制电路 单片机 AT89C51复位电路 人行道灯控制电路按键控制电路电源接入时间数码显示电路 图2 方案设计整体框图2.1主控系统单片机AT89C51 A89C51它是一个多串行口系统微处理器，是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kB的只读程序存储器，兼容标准的MCS-51指令系统及80C51引脚结构，它芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，它是一个功能强大的微控制系统。2.2路灯控制电路简介 通过AT89C51串行口外接不同颜色的LED灯，通过内部电路的控制，在不同的端口提供高低电平，进一步控制灯亮的情况，进行路灯模拟控制，通过内部的时序电路控制灯的闪烁情况，由单片机内部的时钟电路以及定时器系统控制灯亮的时间。2.3时间数码显示电路原理 路灯亮的时间通过LED数码管显示出来，利用AT89C51单片机内部的定时/计数器进行中断定时，再配合软件延时实现不同颜色的路灯亮的时间，通过LED八个端口输入的不同二进制数据，显示出不同的数字时间，再通过串行口通信实现外部数码电路的显示。3、硬件电路设计3.1 AT89C51主控制电路 AT89C51单片机系统属于主控制电路，它通过内部已经设计好的时序电路，再通过外部接口，实现对外部电路的控制，单片机内部以CPU为核心，通过三总线结构，将存储器和I/O端口等部件有机结合。 图3.1 AT89C51接口电路3.2 AT89C51晶振电路和复位电路 晶振电路是给AT89C51单片机提供时钟节拍，只有在它的运行下，单片机才能正常的工作，保证时序电路的稳定工作，而复位电路是调节单片内部电路的初始状态，防止单片机因出故障不能回到最开始的状态。 图3.2-1 晶振电路原理图 图3.2-2 复位电路原理图3.3 键盘控制输入电路 键盘控制输入电路，是实现外部键值对单片机所控制的电路的功能操作，通过不同按键的初始状态，决定外部交通灯电路需要实现什么样的功能，通过不同键的初始状态来实现外部电路某个功能端的实现。 图3.3 键盘控制输入电路原理图3.4 交通灯控制电路 这是外部交通灯电路的原理图，它是通过单片机输出口输出高低电平来控制灯亮的情况，利用发光二级管来模拟路灯的实际情况，通过结合软件程序的设计来点亮不同颜色的灯，从而实现交通灯的操作。 图3.4-1 交通灯模拟电路 图3.4-2 人行道灯模拟电路3.5时间数码显示电路这是数码显示电路的原理图，通过不同接口所输出的高低电平，进行数字化的二进制输入，显示出不同的数值，在通过单片机的有效结合，实现交通灯时间显示的控制。它是采用点亮不同段LED灯亮，组成不同数值的原理设计。 图3.5 数码显示接口电路4、系统软件设计4.1 主程序流程图 开始 主程序流程图是实现整个交通灯的大都数的功能，通过流程图的可以知道交通灯出现的不同情况的控制，进行有顺序有规则的电路实现，它的主要功能是实现不同路口方向和不同颜色灯亮的情况以及时间的显示等等。主程序初始化设置定时器，开中断，启动定时器路口南北绿灯亮、东西红灯亮，人行道南北绿灯亮，东西红灯亮 南北黄灯闪烁三次数码显示时间到？ 到？ NY路口南北红灯亮、东西绿灯亮，人行道南北红灯亮、东西绿灯亮 数码显示时间到？东西黄灯闪烁三次 NY保护现场 图4.1 主程序流程框图4.2 按键扫子程序流程图 开始 键盘扫描程序是通过CPU来对外围键盘电路进行查询，主要是实现不同按键所处的状态所对应的交通灯设计的功能，对去抖动程序的设计，很好的调节键盘电路的稳定操作。 保护现场 键按下？ N有抖动？ Y Y 执行相应的功能 N 保存键值 返回 N 图4.2 按键扫子程序流程框图174.3 外部中断子程序流程图 中断入口地址 调节直行时间正常键按下？Y N开繁忙信号灯关闭特殊灯繁忙键按下？ Y N开特殊信号灯关闭繁忙信号灯特殊键按下？ Y RETIN 图4.3 外部中断子程序框图 4.4 交通灯源程序/* 十字路口交通灯控制 C 程序*/#defineucharunsigned char#defineuintunsigned int#include/*定义控制位*/sbit Time_Show_LED2=P25;/Time_Show_LED2控制位sbit Time_Show_LED1=P24;/Time_Show_LED1控制位sbitEW_LED2=P23;/EW_LED2控制位sbitEW_LED1=P22;/EW_LED1控制位sbitSN_LED2=P21;/SN_LED2控制位sbitSN_LED1=P20;/SN_LED1控制位sbit SN_Yellow=P16;/SN黄灯sbit EW_Yellow=P12;/EW黄灯sbit EW_Red=P13;/EW红灯sbit SN_Red=P17;/SN红灯sbit EW_ManGreen=P30;/EW人行道绿灯sbit SN_ManGreen=P31;/SN人行道绿灯sbit Special_LED=P26;/交通正常指示灯sbit Busy_LED=P27;/交通繁忙指示灯sbit Nomor_Button=P35;/交通正常按键sbit Busy_Btton=P36;/交通繁忙按键sbit Special_Btton=P37;/交通特殊按键 sbit Add_Button=P33;/时间加sbit Reduces_Button=P34;/时间减bit Flag_SN_Yellow; /SN黄灯标志位bit Flag_EW_Yellow;/EW黄灯标志位charTime_EW;/东西方向倒计时单元charTime_SN;/南北方向倒计时单元uchar EW=60,SN=40,EWL=19,SNL=19; /程序初始化赋值，正常模式uchar EW1=60,SN1=40,EWL1=19,SNL1=19;/用于存放修改值的变量uchar code table10=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F;/19段选码uchar code S8=0X28,0X48,0X18,0X48,0X82,0X84,0X81,0X84;/交通信号灯控制代码/*延时子程序*/voidDelay(uchar a)uchari;i=a;while(i-);/*显示子函数*/voidDisplay(void)char h,l;h=Time_EW/10;l=Time_EW%10; P0=tablel;EW_LED2=1;Delay(2);EW_LED2=0; P0=tableh;EW_LED1=1;Delay(2);EW_LED1=0;h=Time_SN/10;l=Time_SN%10;P0=tablel;SN_LED2=1;Delay(2);SN_LED2=0; P0=tableh;SN_LED1=1;Delay(2);SN_LED1=0;h= EW1/10;l= EW1%10;P0=tablel;Time_Show_LED1=1;Delay(2); Time_Show_LED1=0;P0=tableh;Time_Show_LED2=1;Delay(2); Time_Show_LED2=0; /*外部0中断服务程序*/voidEXINT0(void)interrupt 0 using 1EX0=0; /关中断if(Add_Button=0) /时间加 EW1+=5; SN1+=5; if(EW1=100) EW1=99; SN1=79; if(Reduces_Button=0) /时间减 EW1-=5; SN1-=5; if(EW1=40) EW1=40; SN1=20; if(Nomor_Button=0)/测试按键是否按下，按下为正常状态 EW1=60; SN1=40;EWL1=19;SNL1=19;Busy_LED=0;/关繁忙信号灯Special_LED =0;/关特殊信号灯 if(Busy_Btton=0) /测试按键是否按下，按下为繁忙状态 EW1=45; SN1=30;EWL1=14;5、系统仿真与调试 课程设计总结通过本次的课程设计让我学到了很多东西，本次利用AT89C51单片机微控制系统设计一个交通灯，通过各个电路的设计来进行总体链接设计，从而实现交通灯，由仿真结果我们看到了交通灯成功的设计，虽然还有些细节地方不足，但总体设计还是比较成功的，基本上达到了预期的设计效果，自己通过上网找资料，或者是请教老师，一步一步的解决设计过程中所遇到的问题，让我自己学到了很多知识，通过自己的实际操作，锻炼了自己的动手操作能力，通过自己寻找课题设计的思路和方法，很好的提高了自己的思维能力，也很感谢老师对我的指导和一些同学的帮助，我还会进一步努力，把自己所学到的知识运用到实际生活中。参考文献1 张文灼 .单片机应用技术：机械工业出版社：2009.2 李华 .MCS-51系列单片机使用接口技术：北京航空航天大学出版社：1993.3 刘瑞新. 单片机原理及应用教程：机械工业出版社：2003.4 李全利、迟荣强. 单片机原理及接口技术：高等教育出版社：2004.5 江世明、黄同成. 单片机原理及运用：中国铁道出版社：2010.6 张毅刚 .MCS-51单片机应用设计：哈工大出版社：2004.7 马忠梅 .单片机的C语言应用程序设计：北京航空航天大学出版社：2003.致谢这次的单片机课程设计让我学到了很多知识，学到了很多有关实际生活运用的知识，扩大了自己的知识视野