蘇州科技學(xué)院單片機課程設(shè)計報告蘇州科技學(xué)院單片機課程設(shè)計單片控制的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計姓 名： XX 學(xué) 號： zzzzzzzzz 專業(yè)班級： xxxx 指導(dǎo)老師： 徐樹梅 所在學(xué)院： 機電工程系 2012年6月1日摘要本設(shè)計是單片機控制的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，交通運輸中出現(xiàn)了一些傳統(tǒng)方法難以解決的問題。道路擁擠現(xiàn)象日趨嚴重，造成的經(jīng)濟損失越來越大，并一直保持大比例的增長?，F(xiàn)在交通系統(tǒng)已不能滿足經(jīng)濟發(fā)展的需求。由于生活水平的提高，人們對交通運輸?shù)陌踩约胺?wù)水平提出了更高的要求。在交通中管理引入單片機交通燈控制代替交管人員在交叉路口服務(wù)，有助于提高交通運輸?shù)陌踩浴⑻岣呓煌ü芾淼姆?wù)質(zhì)量。并在一定程度上盡可能的降低由道路擁擠造成的經(jīng)濟損失，同時也減小了工作人員的勞動強度。 當前，國內(nèi)大多數(shù)城市正在采用“自動”紅綠交通燈，它具有固定的“紅燈綠燈”轉(zhuǎn)換間隔，并自動切換。它們一般由“通行與禁止時間控制顯示、紅黃綠三色信號燈和方向指示燈”三部分組成?，F(xiàn)在我們利用“自動控制”控制交通燈的方法。將事先編制好的程序輸入單片機，利用單片機的定時、查詢、中斷功能；能夠根據(jù)十字路口兩個方向上車輛動態(tài)狀況，采用查詢的方式，根據(jù)具體情況，自動給予時間通行，其中利用中斷方式來處理特殊情況。這樣既方便駕駛員、路人，同時還可以緊急處理一些緊急實況。同樣具有紅、黃、綠燈的顯示功能，為駕駛員、路人“照明”。中國車輛數(shù)量不斷增加，交通控制在未來的交通管理中起著越來越重要的作用。智能交通燈的管理比重修一條馬路無論在經(jīng)濟、交通運行速率上都有很好的效益、更加節(jié)約資源。使交管人員有更多的精力投入到管理整個城市交通控制，帶來更大的經(jīng)濟和社會效益,為創(chuàng)造美好的城市交通形象發(fā)揮更多的作用。1 系統(tǒng)總體方案1.1設(shè)計要求：1）南北方向（主干道）車道和東西方向（支干道）車道兩條交叉道路上的車輛交替運行，主干道每次通行時間都設(shè)為30秒、支干道每次通行間為20秒。2）在綠燈轉(zhuǎn)為紅燈時，要求黃燈先亮5秒鐘，才能變換運行車道；3）黃燈亮?xí)r，要求每秒閃亮一次。4）東西方向、南北方向車道除了有紅、黃、綠燈指示外，每一種燈亮的時間都用顯示器進行顯示（采用計時的方法）。5）當有突發(fā)事情發(fā)生時(如有救護車通過時),可通過按鍵將各個路口設(shè)置成紅燈,只讓救護車通過。1.2設(shè)計任務(wù)：1）東西、南北車輛交替運行2）綠燈轉(zhuǎn)為紅燈時，黃燈閃亮（間隔1秒）。3）能顯示剩余時間。4）能對交通運行進行控制。1.3總體設(shè)計單片機中斷按鍵復(fù)位電路晶振電路數(shù)碼顯示LED顯示2 硬件設(shè)計2.1單片機選型：AT89C52與MCS-51單片機產(chǎn)品兼容 、8k可反復(fù)擦寫(大于1000次）Flash ROM、 時鐘頻率：0Hz24Hz 、 三級加密程序存儲器 、 32個雙向I/O口 、2個串行中斷，可編程UART串行通道、3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷 、2個外部中斷源，共8個中斷源、低功耗空閑和掉電模式、軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能、2個讀寫中斷口線、3級加密位、看門狗定時器 、雙數(shù)據(jù)指針。功能特性描述AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C52單片機在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。AT89C52具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路，8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash ROM。P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏 輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入端用。 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，P0口被分時轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 在Flash 編程時，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。 P1端口引腳號第二功能： P1.0 T2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 P1.1 T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制） P2 口：P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個TTL邏輯門電路。對端口P2 寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。 在訪問外部程序存儲器或16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR 指令）時，P2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX RI 指令）時，P2 口輸出P2 鎖存器的內(nèi)容。 Flash 編程或校驗時，P2亦接收高位地址和一些控制信號。P3 口：P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個TTL 邏輯門電路。對P3 口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3 口還接收一些用于Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 P3 口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。 P3端口引腳第二功能：P3.0 RXD(串行輸入口)P3.1 TXD(串行輸出口)P3.2 INTO(外中斷0)P3.3 INT1(外中斷1)P3.4 TO(定時/計數(shù)器0)P3.5 T1(定時/計數(shù)器1)P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)RST復(fù)位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復(fù)位。ALE/PROG當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。PSEN程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。EA/VPP外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。FLASH存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。 引腳結(jié)構(gòu)圖如下所示：引腳結(jié)構(gòu)圖2.2復(fù)位電路：上電+按鈕 復(fù)位電路原理圖當8051的ALE及/PSEN兩引腳輸出高電平，RST引腳高電平到時，單片機復(fù)位。RST/VPD端的高電平，若直接由啟動瞬間產(chǎn)生，則為啟動復(fù)位，若通過按動按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位稱手動復(fù)位。圖中，上電時，接通電源，電容器C相當于瞬間短路，+5V加到了RST/VPD端，該高電平使8051全機復(fù)位。若運行過程中，需要程序從頭執(zhí)行，只需按動按鈕開關(guān)，則直接把+5V加到了RST/VPD端，從而復(fù)位。顯然，該電路即可以上電復(fù)位，也可以手動復(fù)位，是常用復(fù)位電路之一。2.3晶振電路 晶振電路原理圖晶振電路采用外部晶振電路，使用兩個1uF電容并聯(lián)接地，并在中間再并聯(lián)晶振，保持外部晶振電路的振蕩頻率與8051的內(nèi)部頻率一致,保持了電路中所提供的始終頻率穩(wěn)定。2.4數(shù)碼管顯示：7SEG-MPX2-CC數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 此處采用的數(shù)碼管時共陰極數(shù)碼管，G、F、E、D、C、B、A七個端口是輸入端口，對其各位進行賦值，置位則亮，復(fù)位則滅，用此來顯示出相應(yīng)的數(shù)字；1、2兩端口用來控制高位和低位的選通顯示，只要對端口置位，便可以選擇該端口，并對其所代表的位進行賦值，顯示。2.5發(fā)光二極管顯示 每個路口都采用了三個LED燈來顯示，分別代表了紅黃綠三種燈，來模擬路口交通燈的變換。2.6鍵盤：獨立鍵盤+中斷 采用開關(guān)來控制進入中斷，可以在路口出現(xiàn)緊急情況時，拉動開關(guān)，來使得紅綠燈發(fā)生相應(yīng)的改變，已處理緊急情況下的車輛通行。3 軟件設(shè)計3.1總體流程圖調(diào)支路通行子程開 始中斷初始化調(diào)主干道黃燈閃爍子程調(diào)主干道通行子程序調(diào)支路黃燈閃爍子程判斷是否有開關(guān)中斷?中斷處理中斷返回（到子程序處）NOYES 3.2 緊急中斷子程序流程圖斷點入棧保護狀態(tài)參數(shù)設(shè)置送狀態(tài)字至端口狀態(tài)響應(yīng)斷點返回開 始開 始3.3循環(huán)流程控制思路：中斷東西綠燈南北紅燈東西黃燈閃南北紅燈亮東西紅燈南北綠燈東西紅燈亮南北黃燈閃4 Proteus軟件仿真4.1 正常運行狀態(tài) 4.2 中斷運行狀態(tài) 4.3 黃燈閃爍狀態(tài)5 源程序代碼#include<reg52.h>#include<intrins.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar temp,aa,nn;sbit rn=P20; sbit yn=P21;sbit gn=P22;sbit rw=P23;sbit yw=P24;sbit gw=P25;sbit shi=P36;sbit ge=P37; /*對要使用的單片機各個口進行定義*/bit flag=0;uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71; /*將數(shù)字0123456789的16進制數(shù)定義成數(shù)組用以顯示*/void delay(uint z);void disp(uint n);void yn_flash(void);void yw_flash(void);void xint0();void timer0();void LED_ON();void xint1();void LED_OFF();void rnzhu();void rwzhi(); /*將所使用的子函數(shù)定義*/void main()uint num;num=0;aa=0;TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;EX0=1;IT0=0;EX1=1;IT1=1; /*中斷初始化*/while(1)rnzhu();yn_flash();rwzhi();yw_flash(); /*主函數(shù)中顯示部分*/ void delay(uint z) /*延時子函數(shù)*/uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);void timer0() interrupt 1 /*定時器初始化*/TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;aa+;if(aa=18)aa=0;flag=1;void disp(uint n) /*顯示子函數(shù)*/ while(!flag) ge=0; P0=tablen%10; delay(50); shi=1;ge=1; shi=0; P0=tablen/10; delay(50); shi=1;ge=1; if(flag=1) flag=0;void rnzhu() /*主干道的紅綠燈和數(shù)碼管顯示子函數(shù)*/uint num;num=30;disp(num);while(num<=30&&num>0) num-; P2=0xde; disp(num);void rwzhi() /*支路的紅綠燈和數(shù)碼管顯示子函數(shù)*/uint num; num=20;while(num<=20&&num>0)P2=0xf3; disp(num);num-;void yn_flash(void) /*主干道的黃燈和數(shù)碼管顯示子函數(shù)*/uint a;for(a=5;a>0;a-)P2=0xdd; yn=1; delay(100);yn=0;disp(a);void yw_flash(void) /*支路的黃燈和數(shù)碼管顯示子函數(shù)*/uint a;for(a=5;a>0;a-) P2=0xeb; yw=1; delay(100); yw=0; disp(a);void xint0() interrupt 2 /*中斷定義*/TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256; LED_ON(); void LED_ON() /*開關(guān)控制燈的子函數(shù)*/ uint b;rn=0;rw=0;gn=1;gw=1; yn=1;yw=1; for(b=5;b>0;b-)ge=0;shi=1;P0=tableb;delay(1000);ge=1; shi=1;return;6 原理圖 6.1 系統(tǒng)原理圖6.2 PCB版圖課程設(shè)計體會課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機已經(jīng)成為當今計算機應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀的大學(xué)來說掌握單片機的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。這次的單片機課程設(shè)計大概用了一周的時間，在這一周的時間當中，雖然開始遇到了很多的困難，但是由于合理地進行設(shè)計安排，分工合作，并各自查閱了相關(guān)的資料，最后在大家共同努力下我們順利地完成了本次單片機課程設(shè)計，同時也學(xué)到了很多東西?；仡櫰鸫舜螁纹瑱C課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在整整一星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。例如我們在設(shè)計數(shù)碼管顯示的時候，剛開始的時候，由于對數(shù)碼管引腳的不熟悉，我們都無法讓數(shù)字顯示，后來發(fā)現(xiàn)時十位和個位的置位、復(fù)位發(fā)生了問題，我們對此進行了修改，可以正確的顯示出十位及個位的數(shù)值，但是數(shù)字的顯示不穩(wěn)定，不停的跳動，我們?yōu)榇瞬殚喠撕芏嗟馁Y料，但還是未能解決，最后我們不停地對程序進行修改，終于發(fā)現(xiàn)了問題所在，在顯示子程序上存在缺陷未能快速的切換對十位、個位的置位和復(fù)位，經(jīng)過這樣的修改，終于可以完美的顯示時間了。我們也更好地掌握了對數(shù)碼管的使用，這都是課堂上學(xué)不到的知識。 這次的單片機課程設(shè)計是通過實踐操作和理論相結(jié)合，提高動手實踐能力，提高科學(xué)的思維能力。與此同時，我們也對分工合作有了進一步的認識，只有通過合理的分工合作，我們們才能夠在短短一周的時間內(nèi)完成設(shè)計任務(wù)，相信這對以后在社會上工作和學(xué)習(xí)會有很多幫助，讓我們能更好的進入工作狀態(tài)。最重要的是，這次課程設(shè)計也增加了我們對問題的研究和探討，們以后的學(xué)習(xí)中會有更多的幫助。單片機為我們的主要專業(yè)課之一，對我們還是很有幫助的，課程設(shè)計也是為我們以后的工作提前進行了一次練手，也是我們學(xué)習(xí)生活之中少有的一次自己探索、研究，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的機會。當然要做好一個課程設(shè)計也不是很簡單的，我認為有以下幾步：（1） 在設(shè)計程序之前，對所用單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個系統(tǒng)的了解，知道該單片機內(nèi)有哪些資源；（2） 要有一個清晰的思路和一個完整的的軟件流程圖，善于將大的程序段縮小為每個子函數(shù)來實現(xiàn)；（3） 在設(shè)計程序時，不能妄想一次就將整個程序設(shè)計好，反復(fù)修改、不斷改進是程序設(shè)計的必經(jīng)之路；（4） 要養(yǎng)成注釋程序的好習(xí)慣，寫程序是應(yīng)該思路清晰，結(jié)構(gòu)明了，應(yīng)該讓人一看就能明 白你的思路，方便資料的保存和交流；（5） 我們們應(yīng)該將每次遇到的問題記錄下來，并分析清楚，以免下次再碰到同樣的問題的 ； 在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。我們們通過查閱大量有關(guān)資料，并在小組中互相討論，交流經(jīng)驗和自學(xué)，若遇到實在搞不明白的問題就會及時請教老師，或者與其他小組成員討論，共同解決，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。通過這次課程設(shè)計我們也發(fā)現(xiàn)了自身存在的不足之處，雖然感覺理論上已經(jīng)掌握，但在運用到實踐的過程中仍有意想不到的困惑，經(jīng)過一番努力才得以解決。 通過這次課程設(shè)計使我更加懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正將一個東西學(xué)好學(xué)透，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。我想這對于我今后的學(xué)習(xí)生活和工作都會是有很大幫助的！17