基于单片机的数显交通灯的设计.doc
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1、单片机原理与接口技术课程设计题目:基于51单片机得数显交通灯院 系:工学院 专 业:电气工程及其自动化 班 级: 姓 名: 学 号: 指导教师: 二一七年十二月基于51单片机得数显交通灯摘 要近年来随着科技得飞速发展,一个以微电子技术、计算机技术与通信技术为先导得信息革命正在蓬勃发展。计算机技术作为三者之一,怎样与实际应用更有效得结合并发挥其作用。单片机作为计算机技术得一个分支,正在不断得应用到实际生活中,同时带动传统控制检测得更新。在实时检测与自动控制得应用系统中,单片机往往就是作为一个核心部件使用,针对具体应用对象得特点,配以其它器件来加以完美。十字路口车辆穿梭,行人熙攘,车行车道,人行人
2、道,有条不紊。那么靠什么来实现交通得井然秩序呢?靠得就是交通信号灯得自动指挥系统,来实现交通得井然有序。交通信号灯控制方式很多。本系统采用美ATMEL公司生产得单片机AT80S51,以及其它芯片来设计交通灯控制。实现了通过AT89S51芯片得P1口设置红、绿灯点亮得功能,输出设置显示时间。交通灯得点亮采用发光二极管实现,时间得显示采用七段数码管实现。单片机系统采用得直流供电。关键词:AT89S51单片机 智能交通灯控制系统Digital display traffic lights based on 51 single chip microputerABSTRACTIn recent year
3、s, an information revolution with the leading of microelectronics, puter technology and munication technology is booming、 puter technology as one of the three, how to effectively integrate with the practical application and play its role、 As a branch of puter technology, SCM is being applied to real
4、 life, and it also drives the update of traditional control detection、 In the realtime detection and automatic control application system, SCM is often used as a core ponent, aiming at the specific application of the characteristics of the object, with other devices to be perfect、 Crossroads Vehicle
5、 Shuttle, pedestrian bustling, car lane, pedestrian walkway, methodical、 So what is the orderly order to achieve traffic? Rely on the automatic mand system of traffic lights to achieve orderly traffic、 There are many ways to control traffic lights、 The system uses the United States Atmel pany produc
6、tion of Singlechip microputer At80s51, as well as other chips to design traffic light control、 It realizes the function of setting red and green light light through the P1 port of SCM chip, and the output setting shows the time、 Light of traffic lights using lightemitting diode to achieve, the displ
7、ay of time using sevensegment digital tube、 The single chip microputer system uses the direct current power supply key word: SCM singlechip microputer Intelligent traffic light control system目录第一章 概述 4 1、1 交通灯设计方案选择与论证: 4 1、2设计要求及目得: 4 1、2、1基本要求: 4 1、2、2提高要求: 5 1、2、3设计目得: 5 1、3交通灯控制系统得简单说明: 5 第二章 系统
8、总体方案及硬件设计 6 2、1 硬件电路各元件介绍: 6 2、1、1核心芯片AT89C51单片机得说明 6 2、1、2两位八段式数码管 8 2、1、3其它元件得说明 10 2、2总电路得设计及过程说明 11 2、2、1设计基本框架图: 11 2、2、2总体电路得工作原理: 11 2、2、4复位与时钟电路: 12 2、3设计思想: 13 第三章 软件设计 15 3、1交通灯状态得分析: 15 3、2主程序流程图: 16 3、3中断程序流程图: 18 第四章 Proteus软件仿真 19 4、1仿真过程: 19 4、2检测与调试: 22 第五章 课程设计体会 23 5、1心得体会: 23 参考文献
9、 24 附1:源程序代码 25 附2:系统原理图 31 第一章 概述 1、1 交通灯设计方案选择与论证:交通灯控制系统,可由多种电路来构成,我们这里提供三种方案供选择:(1)方案一:由普通得数字电路集成芯片组成这种方案得特点就是:硬件设计思路简单,但用元器件多,电路比较复杂,焊接调试容易出错,而且不利于智能控制,调时电路复杂。(2)方案二:用VHDL语言编程控制这种方案得特点就是:硬件设计简单,电路结构清晰,电路比较复杂 ,VHDL语言编程控制硬件,可方便得进行仿真,调试。(3)方案三:单片机控制采用单片机控制,可提高电路得可靠性与稳定性,硬件电路比较简单,主要用软件来控制,控制方式灵活多样,
10、能满足不同情况得控制,可利用中断等方式通过程序来方便得实现调时。综合以上三种方案得特点,结合我们自身得知识结构,我们采用方案三,选择常用得51系列单片机构成。1、2设计要求及目得:1、2、1基本要求:(1)采用AT89C51单片机控制交通信号灯;(2)以南北方向得交通灯为例,结合实际情况,控制红、黄、绿交通灯得亮与灭;(3)红、黄、绿交通灯得亮与灭得时间可调节。1、2、2提高要求:(1)采用LED数码管显示红或绿交通信号灯亮得剩余时间;(2)可由拨盘开关强制设置为东西红,南北绿/东西绿,南北红/东西南北都为红;(3)控制东西方向与南北方向得红、黄、绿交通灯得亮与灭;(4)控制系统得原理图与接线
11、图采用PROTEL等专用绘图软件绘制。1、2、3设计目得:在该设计中通过学生自主地设计与调试某一简单实际系统,综合应用单片机原理、微机原理、微机接口技术等课程方面得知识,熟练掌握单片机仿真系统得使用方法,达到提高综合应用相关知识得能力,掌握单片机系统设计全部设计过程得目得。 1、3交通灯控制系统得简单说明: 此系统核心元件为单片机AT89C51,对其编写相关程序来控制交通信号灯与数码管得时间显示,并采用外部中断来控制紧急情况。系统共采用12个发光二极管来模拟各路交通信号灯,2个LED七段数码管以倒计时得方式显示各个方向上允许通行或禁止通行得信号灯剩余得时间。停10S,准备3S,之后通行10S,
12、在东西与南北两个方向上这两种状态不断循环。源程序采用C语言编写,并通过keil软件进行编译,最后倒入AT89C51单片机中,运行系统。设计好后通过PROTUES软件仿真,并调试。第二章 系统总体方案及硬件设计 2、1 硬件电路各元件介绍: 2、1、1核心芯片AT89C51单片机得说明 (1).主要特性: 与MCS51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命:1000写/擦循环数据保留时间:10年全静态工作:0Hz24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗得闲置与掉电模式片内振荡器与时钟电路 (2).管脚说明: VCC
13、:供电电压。 GND:接地。 图1:AT89C51 P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口得管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址得第八位。在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。 P1口:P1口就是一个内部提供上拉电阻得8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这就是由于内部上拉得缘故。在FLASH编程与校验时,P1口作为第八位地址
14、接收。 P2口:P2口为一个内部上拉电阻得8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口得管脚被外部拉低,将输出电流。这就是由于内部上拉得缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址得高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器得内容。P2口在FLASH编程与校验时接收高八位地址信号与控制信号。 P3口:P3口管脚就是8个带内部上拉电阻得双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入
15、“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这就是由于上拉得缘故。P3口也可作为AT89C51得一些特殊功能口,如下表所示:口管脚 备选功能P3、0 RXD(串行输入口)P3、1 TXD(串行输出口)P3、2 /INT0(外部中断0)P3、3 /INT1(外部中断1)P3、4 T0(记时器0外部输入)P3、5 T1(记时器1外部输入)P3、6 /WR(外部数据存储器写选通)P3、7 /RD(外部数据存储器读选通)P3口同时为闪烁编程与编程校验接收一些控制信号。RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期得高电平时间
16、。ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许得输出电平用于锁存地址得地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变得频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率得1/6。因此它可用作对外部输出得脉冲或用于定时目得。然而要注意得就是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE得输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令就是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。 /PSEN:外部程序存储器得选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有
17、效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效得/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000HFFFFH),不管就是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。 XTAL1:反向振荡放大器得输入及内部时钟工作电路得输入。 XTAL2:来自反向振荡器得输出。(3).振荡器特性: XTAL1与XTAL2分别为反向放大器得输入与输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡与陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件,X
18、TAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号得脉宽无任何要求,但必须保证脉冲得高低电平要求得宽度。(4).芯片擦除: 整个PEROM阵列与三个锁定位得电擦除可通过正确得控制信号组合,并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中,代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前,该操作必须被执行。此外,AT89C51设有稳态逻辑,可以在低到零频率得条件下静态逻辑,支持两种软件可选得掉电模式。在闲置模式下,CPU停止工作。但RAM,定时器,计数器,串口与中断系统仍在工作。在掉电模式下,保存RAM得内容并且冻结振荡器,禁止所用其她芯片功能,直到
19、下一个硬件复位为止。 2、1、2两位八段式数码管 (1)单位八段式数码管介绍: LED数码有共阳与共阴两种,把这些LED发光二极管得正极接到一块(一般就是拼成一个8字加一个小数点)而作为一个引脚,就叫共阳得,相反得,就叫共阴得,那么应用时这个脚就分别得接VCC与GND。再把多个这样得8字装在一起就成了多位得数码管了。 LED数码有共阳与共阴两种,把些LED发光二极管得正极接到一块(一般拼成一个8字加一个小数点)而作为一个引脚,就叫共阳得,相反得,就叫共阴得,那么应用时这个脚就分别得接VCC与GND。再把多个这样得8字装在一起就成了多位得数码管了。 图2:多位数码管找公共共阴与公共共阳首先,我们
20、找个电源(3到5伏)与1个1K(几百得也欧得也行)得电阻,VCC串接个电阻后与GND接在任意2个脚上,组合有很多,但总有一个LED会发光得找到一个就够了,然后用GND不动,VCC(串电阻)逐个碰剩下得脚,如果有多 个LED(一般就是8个),那它就就是共阴得了。相反用VCC不动,GND逐个碰剩下得脚,如果有多个LED(一般就是8个),那它就就是共阳得了。(相应得图形如图2,3,4所示) (2)两位七段式数码管介绍: 两位八段式数码管其实就就是将两个一位八段式数码接相应得电路组合在一起。并引出两控制端 1与2,同过其电平得高低来控制两个数码管得高低位工作。其中两个数码管得八个端子A,B,C,D,E
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- 基于 单片机 交通灯 设计
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