基于51单片机控制交通灯

Ⅰ目录1绪论 图STYLEREF1\s4-1所示。图4-1软件设计流程图4.2子程序软件设计4.2.1显示软件设计显示数码管选择的是2位一体数码管，需要对其的位选信号进行扫描，在选择对应的位信号的输出对应的数据信号。LED数码管动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管的，因此要考虑每一位点亮的保持时间和间隔时间。保持时间太短，则发光太弱而人眼无法看清；时间太长，则间隔时间也将太长（假设N位，则间隔时间=保持时间X（N-1）），使人眼看到的数字闪烁。在程序中要合理的选择合适的保持时间和间隔时间。而循环次数则正比于显示的变化速度。图STYLEREF1\s4-2数码管软件设计流程图4.2.2按键扫描软件设计系统设计的按键是独立按键，所以需要进行按键扫描控制，首先判断按键信号，判断是否有按键按下，此时需要进行按键消抖，因为有时检测到的按键信号是干扰信号，干扰信号的时间远远小于按键按下的信号，所以在按键消抖后，如果按键信号仍然有效，则表示按键确实按下。图STYLEREF1\s4-3键软件设计流程图5系统测试5.1系统调试针对系统程序设计的相关功能性要求，我们首先要确定整个的设计方案是否有效，也就是要根据所需要的功能来对整个的程序设计进行检验，并按照不同的功能需求设置相应的模块，同时对这些模块划分不同的任务。在对各模块进行功能划分时并没有统一的标准，但这并不表示能够进行随意地划分。通常在模块任务划分时需要遵循以下几方面的原则：首先是从模块功能上来看要做到各自的功能相对独立，避免重复或交叉，模块功能只有在独立的环境下才能进行有效地运行，最终达到所需要的标准。对系统模块的控制参数要进行最大限度的简化。通过控制模块能够让每一个模块在系统运行过程中顺利地进行接入和推出，而对于模块参与或退出系统运行的控制则要设置相应的简化参数，让模块与模块之间能够顺利地进行数据信息的交互。而一旦在数据交互中出现比较繁杂的参数，或者数据信息的交换过于频繁，会给整个系统的运行带来负担。除此之外，模块参数设置的时候还要考虑其长度的大小，要将其控制在一定的范围之内，通常保持在20-100之间比较适中，如果过长，在系统调试的时候会增加难度，分析起来也会更加复杂。当模块参数设置偏短的时候，系统信息交互就需要增加次数，此时数据交换会变得过于频繁，频率过高同样不适合系统的稳定运行。通过Keil编完成的程序，完成设计后，烧录在单片机。烧录后会有两种运行状态：其中一个是运行正常，单片机会按照我们开发的思路运行；另一个是运行异常，单片机的运行状态完全没有展现出来。失败的原因是什么，需要进行一步一步找错，单片机是怎么样运行的没办法在实际运行时进行观察、语句是怎么样执行下去的、函数之间是怎么进行调用的等等。Keil工具配备了可以进行线上调试的方案。首先：设计好的代码必须要编译成功。再去选择“Debug”→"Start/StopDebugSession"启动验证界面。如图所示：第二步：调出观察窗口；点击“View”→"WatchWindow"。如图所示：第三步：会出现“Watch“界面，如下图所示：第四步：在出现的”Watch“界面里输入需要监控的参数，选择”Watch#1“→双击"typeF2toedit"→写进需要监控的参数，如图所示：第五步：选择”单步调试“方式，按下一次，监控”Watch“窗口参数的变化状态。如图所示：第六步：继续选择”单步调试“方案。不断监控”Watch“界面参数状态。通过观察变量的变化情况，将软件调试成功，最终达到系统设计要求。5.2故障检查在做开发的时候一般是完成项目设计，然后对所有功能进行方案设计，硬件和软件的设计需要先进行硬件开发吗，硬件设计没有一点问题，才可以开始软件开发，单片机系统无误后，进行为他外围设计的开发，可以借助单片机系统调试外围设备，可以设计简单的电路帮助我们进行开发，比如按键、指示灯最为开发指示作用。如果系统不工作了，首先要测量系统电源是否正常，在确认这个信息的情况下检查其他电路数据才是有意义的。如果电源正常，则就需要检测系统的核心部件，单片机的电源是否正常，检测电源需要在所以测量器件本身的电源处，越近越好，排除其他因素的干扰。如果单片机的电源正常，则需要测量他的核心电路，也就是晶振电路，晶振电路有问题，单片机也是无法工作的。晶振的测量除检测电源外，还可以使用示波器，观察晶振输出的脉冲信号是否有效。6硬件组装与调试6.1系统组装上电前调试，首先需要完成实物的焊接，组装，需要有详细的器件清单。系统调试完成后，购买器件，器件清单如下所示：准备烙铁、焊锡、吸抢、高温棉、镊子等常用工具。进行实物焊接组装，按照设计的电路图连接关系，对实物进行焊接，首先完成最小系统的焊接，焊接完成每一部分功能电路都要对该部分的电路进行短路检测，防止在焊接过程中有短路出现，等所有电路焊接完成，检测短路就比较困难。组装完成后不可立即上电，首先需要用万用板测量电源正负是否短路，防止在焊接过程中有虚焊，造成电源短路，上电是烧坏电路板。电源不短路后。首先需要对电路板整机调试。系统所使用的电路板是一个单面的，焊接起来也十分简单，只要我们按照由低向高的顺序进行即可，这样不但可以让焊接工作变得简易，同时还可以保持美观。此外还有元器件焊接时，将部分线路焊接联在一起，导致电路板故障等等问题。本次焊接调试主要是未上电之前的调试。本次硬件调试主要为上电之后的调试，上电功能测试，观察电路板是否有异常，经过上电，电路板无异常。实物如图5-1所示。图6-1实物组装6.2上电后调试电源正负和电源之间是否短路需要特别关注，如图5-4系统避障小车上电后调试图所示，需对整个系统进行仔细的检查。接通电源后，需要对单片机中的主芯片进行确认，同时对连接元器件的每一个管脚进行电位的检查，确保主芯片没有出现过热现象，且各个点位上的点位正常。尤其要留心的是插座上的单片机，要确保每个点上的点位都在正常范围内，电压不能过高，否则就会对仿真器造成损坏，此外，电压也不能过低，不然将会失去负载的能力。图6-2上电测试总结本论文设计出了基于51单片机控制交通灯，通过系统方案设计，系统硬件以及软件的设计开发，完啦系统的设计要求，实现最初方案设计功能。本设计选取STC89C51单片机作为主控制器。系统涵盖显示、按键控制、交通灯电路、主控制器以及电源。显示包括东南西北四个方向的倒计时显示、交通灯指示，还有时间设置显示，可以设置交通灯变换的时间。按键用于设计时间、控制系统在交通情况拥堵的情况下，进行繁忙状态运行。系统设计有盲人提示功能，为方便盲人过马路，设计了声音提示。还设计了急车通行功能，便于救护车快速通过路口。系统显示选取数码管。盲人提示选取蜂鸣器。设计过程应用C语言完成代码的开发，选取Keil工具进行代码编译调试。调试完成选取Proteus仿真工具对项目软硬件做最后的仿真。本设计也有一定的缺陷，比如没有闯红灯检测设计、超速检测设计等。在后期会进步一完善设计功能。让系统设计更加全面。寻找相关领域的技术方案、设计方案，结合各个学科和行业的知识，综合技术方案去解决交通灯设计的不足之处。这样设计出完整的、功能齐全的系统。参考文献[1] 周立功主编《项目驱动—单片机应用设计基础》北京航空航天出版社，2011[2] 孙鑫余安萍编著《VC++深入详解》北京：电子工业出版社，2006[3] 周立功等编著《ARM嵌入式系统基础教程》北京：北京航空航天大学出版社，2005[4] 王晓明，《电动机单片机控制》中国：北京航空航天出版社，2004[5] 王学文.传感器原理及应用[M].北京:航空航天大学出版社,2008[6] 谭浩强.C程序设计[M].北京:清华大学出版社,2005[7] 胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京:清华大学出版社,2011[8] LindaJ,Engelman.InteractingontheInternet.IrwinBookTeam.U.S.A,1996（06）66-68[9] 黄家升.基于51的单片机软件远程升级[J].舰船电子对抗,2007(03)：22-25[10]杨美仙.单片机的发展及其应用[J].科技信息(学术研究),2007(35)：46-47[11]陈寿元.单片机多机通信网络改进及数据通信容错技术[J].山东师范大学学报(自然科学版),2006(02)：12-13[12]栗欣,周东辉,孙晓苗,李立.单片机程序远程升级的设计[J].微计算机信息,2006(32)：36-37[13]张志利,张晓峰,朱力.单片机多机串行通信网络[J].单片机与嵌入式系统应用,2009(03)25-26[14]姚晓光.基于GPRS的单片机固件升级系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用,2010(06)9-10[15]张志利.基于RS232协议的单片机多机通信网络研究[J].自动化技术与应用,2009(04)26-28[16]聂茹,屈艳.基于单片机的红外报警监控系统设计与实现[J].微处理机,2016,(03):90-92.[17]吴育军.浅析单片