单片机课程设计模板.doc

单片机应用技术课程设计题 目模拟交通灯院 系机电工程系专业班级电气1011姓 名刘德华学 号99指导教师祖一康2012年 6 月19目录摘要3第一章单片机概述.41.1简介.41.2主要工作特性.41.3功能特性描述.51.4单片机最小系统.5第二章模拟交通灯控制.62.1设计要求.62.2电路及元器件.62.3程序设计及下载调试.8小结.10参考文献.10附录1 程序.10附录2设计实物图.12摘 要近年来随着微控技术的日益完善和飞速发展，单片机的应用正在不断深入，它的应用必将导致系统控制技术从根本上发生变革，同时带动传统控制检测技术日益更新 。它在工业控制、数据采集、智能化仪表、机电一体化、家用电器领域得到了广泛应用，极大地提高了这些领域的技术水平和自动化控制。在实际检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面的知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善 。在社会经济快速发展，人们生活水平的日益提高的今天，繁忙的道路交通变得越来越受到广泛的重视，因此设计适当的交通灯电路对我们的生活息息相关。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。靠的就是交通信号灯的自动指挥系统来实现这井然秩序。交通信号灯是城市交通有序、安全、快速运行的重要保障，而保障交通信号灯正常工作就成了保障交通有序、安全、快速运行的关键。当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。道路交通信号灯是交通安全产品中的一个类别，是为了加强道路交通管理，减少交通事故的发生，提高道路使用效率，改善交通状况的一种重要工具。单片机是微型计算机的一个重要分支，是20世纪70年代中期发展起来的一种面向控制的大规模集成电路块，具有功能强、体积小、可靠性高、价格低廉等特点，在各个控制领域得到广泛应用。本设计主要从单片机的应用上来实现十字路口交通灯的智能化管理，用来控制过往车辆的正常、安全、有序运作。根据8051单片机及交通灯在实际控制中的特点，本文提出了一种用单片机模拟控制交通灯并且有时间显示的方法；同时给出了系统的硬件和软件设计方法，对在单片机应用中可能遇到的技术问题都有涉及。8051单片机的交通灯控制系统由8051单片机、键盘、外围电路、交通灯显示等模块组成 。系统除基本交通灯功能外，还有紧急车辆强行通过等交通异常状况处理等相关功能。当有紧急车辆通过时，将控制键按下，使主次干道均为红灯，确保紧急车辆顺利通行，实现设计的人性化、实际化。1.单片机概述（芯片简介）单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机经过1、2、3、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。1.1 AT89C52简介AT89C52只是51系列单片机的一个型号，AT89C52是美国Atmel公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含8KB的可反复檫写的程序存储器和12B的随机存取数据存储器（RAM），器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内配置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可灵活应用于各种控制领域。AT89C52单片机属于AT89C51单片机的增强型，与Intel公司的80C52在引脚排列、硬件组成、工作特点和指令系统等方面兼容。1.2 AT89C52主要工作特性片内程序存储器内含8KB的Flash程序存储器，可擦写寿命为1000次；片内数据存储器内含256字节的RAM；具有32根可编程I/O口线；具有3个可编程定时器；中断系统是具有8个中断源、6个中断矢量、2个级优先权的中断结构；串行口是具有一个全双工的可编程串行通信口；具有一个数据指针DPTR；低功耗工作模式有空闲模式和掉电模式；具有可编程的3级程序锁定位；AT89C52工作电源电压为5（1+0.2）V，且典型值为5V；AT89C52最高工作频率为24MHz。1.3 AT89C52功能特性描述 At89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完 全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统 可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。1.4单片机最小系统XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89S51X1CRYSTAL12MHzC133pC233pR1100RC310uR21k 图1.4.0单片机最小系统2.模拟交通灯控制2.1设计要求1.设计并实现单片机交通灯控制系统，实现以下三种情况的交通灯控制（1）正常情况下双方轮流点亮交通灯，交通灯的状态如表2.1所示。（2）特殊情况下A道放行。（3）有紧急车辆通过时，A、B道均为红灯。紧急情况优先级高于特殊情况。东西方向（简称A方向）南北方向（简称B方向）状态说明红灯黄灯绿灯红灯黄灯绿灯灭灭亮亮灭灭A方向通行，B方向禁行灭灭闪烁亮灭灭A方向警告，B方向禁行灭亮灭亮灭灭A方向警告，B方向禁行亮灭灭灭灭亮A方向禁行，B方向通行亮灭灭灭灭闪烁A方向禁行，B方向警告亮灭灭灭亮灭A方向禁行，B方向警告表2.12.2电路及元器件本设计涉及定时控制东、南、西、北四个方向上的12盏交通信号灯，且出现特殊和紧急情况时，能及时调整交通灯指示状态。在不考虑左转弯行驶车辆的情况下，东、西两个方向的信号灯显示状态是一样的，所以，对应两个方向上的6个发光二级管只用P1口的3根I/O端口线控制即可。同样道理，南、北方向上的6个发光二级管可用P1口的另外3根I/O端口线控制。当I/O端口线输出高电平时，对应的交通灯灭；反之，当I/O端口线输出低电平时，对应的交通灯亮。据以上分析，我们采用如图所示的电路连接方法:交通灯控制系统电路根据电路图，交通灯控制电路元件清单如表2.2所示。元器件名称参数数量元器件名称参数数量IC插座DIP401电阻10k3单片机89C521电解电容22uF1晶体振荡器12MHz1弹性按键3瓷片电容30pF2电阻30012发光二极管122.3程序设计及下载调试1.控制程序设计在正常情况下交通灯状态显示图如图2.3.0。交通灯控制流程如图2.3.1。AT89S52与信号灯连接图如图2.3.2 图2.3.0交通灯状态显示电路开始初始化设定初值南北红灯计时25S东西绿灯计时20S东西绿灯闪2S东西黄灯闪3S南北绿灯计时20S东西红灯计时25S南北绿灯闪2S南北黄灯闪3S图2.3.1交通灯控制流程图2.3.2AT89S52与信号灯连接图3.将已经下载好程序的AT89C52芯片安装到电路板的DIP40插座上，接通电源。1）首先观察正常情况下交通灯的状态，体会定时器的作用。按键S1、S2均不按下，使用全速运行的方法调试程序，观察A、B道交通灯是否按照项目设计的要求进行轮流放行。如果有误，分析故障现象确定故障点，采用断点运行和单步运行相结合的方法查找程序错误，修改程序直至结果正常；对延时函数可采用跟踪的方法来调试。2）观察特殊情况时交通灯的状态，掌握中断程序的调试方法。首先连续运行程序，使交通灯正常轮流放行。按键S1保持打开的状态按下S2，观察S2对应的A道绿灯是否点亮。3）观察紧急情况下交通灯的状态，理解中断优先级的概念。连续运行程序，使交通灯正常轮流放行。按下S1，模拟出现紧急情况，观察A、B道是否均为红灯。小结本系统就是充分利用了8051和8255芯片的I/O引脚。系统统采用MSC-51系列单片机Intel8051和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8031芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示（交通灯信号通过PA口输出，显示时间直接通过8255的PC口输出至双位数码管）；车辆闯红灯报警；绿灯时间可检测车流量并可通过双位数码管显示。系统不足之处不能控制车的左、右转、以及自动根据车流改变红绿灯时间等。这是由于本身地理位子以及车流量情况所定，如果有需要可以设计扩充原系统来实现 。通过这次课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧（特别是汇编语言）的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。参考文献1单片机应用技术（C语言版）、王静霞（主编）杨宏丽、刘俐2009.5附录1 程序设计交通灯源程序如下：#include #define uchar unsigned charvoid delay0_5s()uchar i;for(i=0;i10;i+)TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;TR0=1;while(!TF0);TF0=0;void delay_t(uchar t)uchar j;for(j=0;jt;j+)delay0_5s();void main()uchar k;TMOD=0x01;EA=1;EX0=1;EX1=1;IT0=1;IT1=1;while(1)P1=0xf3;delay_t(10);for(k=0;k3;k+)P1=0xf3;del