交通灯模拟控制系统设计

1、 课程设计报告课程设计报告 题题 目目 交通灯模拟控制系统设计交通灯模拟控制系统设计 学生姓名学生姓名 * 学学 号号 * 专专 业业 应用电子技术应用电子技术 班班 级级 电子电子 指导教师指导教师 * 完成日期完成日期 2012 年年12 月月 18 日日 目 录 一、一、任务要求任务要求.1 1实训目的.1 2.实训步骤.1 二、二、整体设计思路整体设计思路.1 1程序设计.1 2. 硬件设计 .2 三、三、元器件简介元器件简介.3 1STC89C52 单片机的介绍.3 2.74LS86 的介绍.4 四、四、实训过程中的问题实训过程中的问题.5 1软件问题.5 2. 硬件问题 .5 五、

2、五、流程图及电路图流程图及电路图.6 1流程图.6 2. 硬件电路图 .8 六、总结六、总结.11.11 1 1、任务要求任务要求 1 1实训目的实训目的 用单片机设计以交通信号灯模拟控制系统，晶振采用 12MHZ,1、在 正常情况下，A、B 道交叉组成十字路口，A 是主道，B 是支道，各 轮流放行 60S（其中 5S 用于警告） ，B 道放行 30S（其中 5S 用于警 告）2、一道有车而另一道无车时，使有车车道放行。 3、出现紧急情况时，A、B 均为红灯。 2.2. 实训步骤实训步骤 首先要画出交通灯模拟设计仿真电路图，在 keil 软件里编写正确 的程序。完成该系统的硬件和软件的设计，在

3、 Proteus 软件上仿 真通过后下载到单片机进行硬件验证。 二、二、整体设计思路整体设计思路 1程序设计 （1） 、正常情况下运行主程序，采用 0.5S 延时 子程序的反复调用来实现各种定时时间。(2)、一道有车而另一道 无车时，采用外部中断 1 方式进入与其相应的中断服务程序，并设 置该中断为低优先级中断。 （3）有紧急车辆通过时，采用外部中断 0 方式进入相应的中断服务程序，并设置该中断为高优先级中断， 实现中断嵌套。主程序采用查询方式定时，由 R2 寄存器确定调用 0.5s 延时子程序的次数，从而获取交通灯的各种时间。子程序采用 定时器 1 方式 1，查询方式时，定时器定时 50ms

4、，R3 寄存器确定 50ms 循环 10 次从而获取 0.5s 的延时时间。 一道有车、一道卧车时中断服务程序（INT1）：首先要保护现 场，因需要用到延时子程序和 P1 口，故需保护的寄存器有 R3、PI、TH1 和 TL1，保护现场还需关中断，以防止高优先级中断 出现导致程序混乱，然后开中断，有软件查询 P3.0 和 P3.1 口，判 断哪一道有车，再根据查询情况执行相应的服务。待交通灯信号出 现后，保持 5s 的延时，然后关中断，恢复现场，再开中断，返回 程序。 2.2. 二级标题二级标题硬件设计硬件设计 用 6 只发光二极管模拟交通灯信号，以单 片机的 P1 口控制这 6 只发光二极管

5、。 三、三、元器件简介元器件简介 1 1STC89C52STC89C52 的介绍的介绍 STC89C52 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。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在 系统可编程 Flash，使得 STC89C52 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。 具有以下标准功能： 8k 字节 Flash，512 字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器，内置 4KB EEPROM，MAX810 复位电路，2 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。另外 S

6、TC89X52 可降至 0Hz 静态 逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止 工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护 方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止， 直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率 35MHz，6T/12T 可 选。 STC89C52 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引 脚 RXD 和 TXD 分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部 方式产生或外部方式产生。内部方式的时钟电路如图 42(a) 所示， 在 RXD 和 TXD 引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。 定时元

7、件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡 频率可以在 1.212MHz 之间选择，电容值在 530pF 之间选择， 电容值的大小可对频率起微调的作用。 外部方式的时钟电路如图 42（b）所示，RXD 接地，TXD 接外部振荡器。对外部振荡信号无 特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于 12MHz 的方波 信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟 P1 和 P2，供单片机使用。 示，RXD 接地，TXD 接外部振荡器。对外部 振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于 12MHz 的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个 两相时钟 P1

8、 和 P2，供单片机使用。 RXD 接地，TXD 接外部振荡器。 对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率 低于 12MHz 的方波信号。 2.2. 74LS8674LS86 的介绍的介绍 74ls86 是四个异或门。常用的 TTL 2 输入端四异或门 在数字电路 中常用，对应的 coms 器件是 74hc86,相对于 74LS86,74HC86 的特点 是电源功耗很低。工作电源电压范围是 4.75-5.25V.其他同类型的 芯片有 7486， CT4086， DG74LS86， LH74LS86 等,可直接相互代 换。 四、四、实训中出现的问题实训中出现的问题 1 1软件问

9、题软件问题 在编译的过程中会出现 error 或者 warning，我们就 得重新检查程序，一开始编写第一个程序，就出现错误了。原来是 把数字 0 误写成字母 o 了。后来就是单片机存储器出现同名的情况， 导致程序烧片到仿真电路中达不到预期的效果。调用的程序也容易 出现同名的情况，所以在编写过程中要仔细认真。 2. 硬件问题硬件问题 一开始把硬件电路在面包板上连接完成了之后，加 上电源，发现有个黄色的发光二极管特别特别的亮，然后仔细检查， 还是不知道问题在哪，最后请教同学，才发现是多加了一根导线。 有的元件引脚长短也会对整个电路产生干扰，所以最后电路烧 片成不成功会有很大的关系。硬件连接对元器

10、件布局是很讲究技巧 的。布局应尽量美观。 五、五、流程图及电路图流程图及电路图 1 1流程流程 主程序流程图 紧急车辆通过时的中断子程序流程图 开始 A 绿灯、B 红灯 延时 55S A 绿灯闪烁 3 次 A 黄灯、B 红灯 延时 2S A 红灯、B 绿灯 延时 25S B 绿灯闪烁 3 次 B 黄灯、A 红灯 延时 2S 中断响应 保护现场 A 红灯、B 红灯 延时 20S 恢复现场 返回 一道有车、一道无车中断子程序流程图 N N Y Y Y Y 中断响应 关中断 保护现场 开中断 A 道有车 A 绿灯、B 红灯 延时 5S 恢复现场 开中断 返回 B 道有车 A 红灯、B 绿灯 2.2.

11、 交通灯的仿真电路图交通灯的仿真电路图 整体电路图 C1 33uF 12 U1:A 74LS04 1 2 3 U2:A 74LS86 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12

12、 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U3 AT89C51 R1 200R2 200 R3 220 R4 220 R5 220 C2 33uF C3 33uF X1 CRYSTAL A B D2 D3 D4 D5 D1 D0 D2 D1 D3 D4 D5D3 D4 D5 D0 D1 D2D0 单片机最小系统电路 图 紧急中断控制电路

13、 12 U1:A 74LS04 1 2 3 U2:A 74LS86 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A

14、13 26 P2.6/A14 27 R3 220 R4 220 R5 220 6、总结总结 通过这次实训，从中获益匪浅。再次对这两个软件熟悉使用， 又复习了单片机以前的知识。在实验过程中，单片机作为核心控制 元件，使得电路的可靠性比较高，功能也比较强大。而且可以随时 的更新系统，进行不同状态的切换，进行不同状态的组合，但是在 设计和调试过程中，也发现一些问题，譬如红绿灯的切换速度不够， 黄灯时亮时而不亮，红绿灯规则效率偏低，亮度不够是因为电阻的 阻值用的较大了。这次课程设计，我发现单片机原理应用性很强， 只靠老师的课堂讲解是远远不够的，只有自己动手去做才能发现自 己的不足。许多东西看起来简单，但真正去做才知道知识并没有自 己想的那样扎实，从而懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有 理论知识是远远不够的，只有把所学理论与实际结合起来，才能真 正提高自己的动手能力与思考能力，树立自己的工作信心。相信会 对今后的学习工作和生活有非常重要的影响 在设计过程中我们还 得到了老师的帮助与意见。在学习过程中不是每个问题都能自己解 决，向老师请教或向同学讨论也是一个解决问题，让自己更快进步 和增强学习能力很好的办法。 图图 1 1 引脚定义引脚定义（图标题为五号宋体加粗居中）（图标题为