单片机控制交通灯课程设计.doc

单片机课程设计河北工程大学科信学院课程设计说明书（2011 /2012学年第二学期） 课程名称 ： 单片机应用 题 目 ： 交通灯控制器 专业班级 ： 学生姓名 ： 学 号： 指导教师 ： 设计周数 ： 两周 设计成绩 ： 2012年7月5日目录1. 课程设计目的 22. 课程设计正文 22.1软件设计 22.1.1系统分析 22.1.2 系统调试 22.1.3程序流程图 42.1.4软件仿真 52.2硬件设计52.2.1核心器件简介52.2.2 cd4511简介62.2.3 数码管使用条件 72.2.4器件清单 82.2.5 原理图82.2.6 单元电路图设计92.3软件程序设计 103课程设计总结 124参考文献 121.课程设计目的加强对单片机和其编程语言的认识，充分掌握和理解设计各部分的工作原理、设计过程、选择芯片器件、模块化编程等多项知识。用单片机模拟实现具体应用，使个人设计能够真正使用。把理论知识与实践相结合，充分发挥个人能力，并在实践中锻炼。提高利用已学知识分析和解决问题的能力。提高实践动手能力。2.课程设计正文2.1软件设计2.1.1系统分析设计交通灯控制器，要求：（1）a道和b道上均有车辆要求通过时，a，b道轮流放行。即a道放行时，b道禁行；（2）用2个数码管显示秒数，简化设计，不同时段显示放行时间和禁行时间。（3）有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行，a，b道均为红灯，紧急车由k1开关模拟。用12只led模拟交通信号灯，以stc90c52ad单片机的p2口控制这12只发光二极管，p2口输出0时，信号灯亮；输出1时，信号灯灭。控制状态p2口控制码p2.7p2.6p2.5p2.4p2.3p2.2p2.1p2.0未用未用b道绿灯b道黄灯b道红灯a道绿灯a道黄灯a道红灯a道放行，b道禁止fch11110011a道警告，b道警告7bh11101101a道禁止，b道放行b7h11011110a道禁止，b道禁止f6h11110110以按键k1模拟紧急车辆通过开关，当k1为高电平时属正常情况，当k1为低电平时，属紧急车道通过的情况，直接将k1信号接至int0(p3.2)脚即可实现外部中断0中断。2.1.2 系统调试硬件调试： 硬件调试是利用dvcc实验与开发系统、基本测试仪器（万用表、示波器等），检查用户系统硬件中存在的故障。硬件调试可分为静态调试与动态调试两步进行。静态调试是在用户系统未工作时的一种硬件检测。第一步：目测。检查外部的各种元件或者是电路是否有断点。第二步用万用表测试。先用万用表复核目测中有疑问的连接点，再检测各种电源线与地线之间是否有短路现象。第三步加电检测。给板加电，检测所有插座或是器件的电源端是否符合要求的值 第四步是联机检查。因为只有用单片机开发系统才能完成对用户系统的调试。 动态调试 是在用户系统工作的情况下发现和排除用户系统硬件中存在的器件内部故障、器件连接逻辑错误等的一种硬件检查。动态调试的一般方法是由近及远、由分到合。由分到合是指首先按逻辑功能将用户系统硬件电路分为若干块，当调试电路时，与该元件无关的 器件全部从用户系统中去掉，这样可以将故障范围限定在某个局部的电路上。当各块电路无故障后，将各电路逐块加入系统中，在对各块电路功能及各电路间可能存在的相互联系进行调试。由分到合的调试既告完成。由近及远是将信号流经的各器件按照距离单片机的逻辑距离进行由近及远的分层，然后分层调试。调试时，仍采用去掉无关元件的方法，逐层调试下去，就会定位故障元件了。软件调试：软件调试是通过对程序的汇编、连接、执行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程。 2.1.3程序流程图开始初始化a绿灯、b红灯延时57s黄灯闪烁3sa红灯、b绿灯黄灯闪烁3s延时57s主程序紧急情况时的中断服务程序（int0）中断响应保护现场a红灯、b红灯延时5s恢复现场返回2.2硬件设计2.2.1核心器件简介 stc90c52ad管脚功能stc90c52单片机为40引脚芯片如图23所示。i/o口线: p0、p1、p2、p3共四个八位p0口是三态双向口, 通称数据总线口, 因为只有该口能直接用于对外部存储器的读写操作。p0口也用以输出外部存储器的低8位地址。由于是分时输出, 故应在外部加锁存器将此地址数据锁存, 地址锁存信号用ale。p1口是专门供用户使用的i/o口, 是准双向口。p2口是从系统扩展时作高8位地址线用。不扩展外部存储器时, p口也可以作为用户i/o口线使用, p2口也是准双向口。p3口是双功能口, 该口的每一位均可独立地定义为第一i/o 功能或第二i/o功能。作为第一功能使用时操作同p1口。p3口的第二功能如表21。图2-3 90c52引脚图控制口线: psen (片外取控制)、al e( 地址锁存控制)、ea (片外储器选择)、re2set (复位控制) ;电源及时钟: ccc、vss; xtal 1, xtal 2表2-1 引脚功能表2.2.2 cd4511简介a引脚介绍引脚 7、1、2、6为 cd4511的bcd码输入端，9、10、11、12、13、14、15代表输出段码,另外，又设又三个辅助控制引脚：lt、bi、le。b引脚功能引脚 7、1、2、6分别代表cd4511的bcd码输入，9、10、11、12、13、14、15分别代表输出段码的abcdefg,通过7个电阻与数码管abcdefg引脚相连，实现数码管的输出。另外，又设又三个辅助控制引脚：lt、bi、el。其中lt为试灯输入低电平有效；bi为灭灯输入；le为使能端。功能介绍如下：el：锁定控制端，当el=0时，允许译码输出。 le=1时译码器是锁定保持状态，cd4511输出被保持在el=0时的数值。a1、a2、a3、a4、为8421bcd码输入端。 a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。bi：4脚是消隐输入控制端，当bi=0 时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。lt：3脚是测试输入端，当bi=1，lt=0 时，译码输出全为1，不管输入 dcba 状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否正常。2.2.3 数码管使用条件：a、段及小数点上加限流电阻b、使用电压：段：根据发光颜色决定；小数点：根据发光颜色决定c、使用电流：静态：总电流 80ma（每段 10ma）；动态：平均电流 4-5ma峰值电流 100ma数字对应数码管显示控制转换字节（共阴编码）显示hgfe,dcba编码0 0011,11110x3f;1 0000,01100x06;2 0101,10110x5b;3 0100,11110x4f;4 0110,01100x66;5 0110,11010x6d;6 0111,11010x7d;7 0000,01110x07;8 0111,11110x7f;9 0110,11110x6f;共阳为编码取反即可2.2.4器件清单标识符器件名称规格型号数量标识符器件名称规格型号数量u1单片机stc90c52ad1q1-q4三极管npn4u2rs232驱动max2321d1- d4数码管共阴极4接线插孔座排母86针cd4511译码器cd45111c5 c6 c7电解电容30pf3y1晶体谐振器6mhz1jps接线端子电源1d1-d12发光二极管312u2dip插座dip161r1 r2 r3 r4金属膜电阻1k4jdbdb9插座db9针形座1r5-r16金属膜电阻55012u1dip插座dip401r17-r23金属膜电阻3307rst k1按钮小（0.20.3）2r24金属膜电阻6.8k12.2.5 原理图2.2.6单元电路设计晶振电路和复位电路显示电路2.3软件程序设计 org 0000h ljmp main ；转向主程序 org 0003h ljmp intt0 ；转向紧急车辆中断服务程序 org 0013hmain: mov sp,#b7h setb px0 ；置外部中断0为高优先级中断 mov tcon,#00h ；置外部中断0、1为电平触发 mov ie,#85h ；开cpu中断，开外中断0、1中断 loop: mov p2,#0deh ；a道绿灯放行，b道红灯禁止 mov r1,#114 ；置0.5s循环次数（0.5x114=57s）dip1: acall delay ；调用0.5s延时子程序 djnz r1,dip1 ；57s不到继续循环 mov p2,#0edh ；a黄灯警告，b黄灯警告 mov r1,#02h ；置0.5s循环次数（0.5x2=1s）wan1: acall delay djnz r1,wan1 ；1s未到继续循环mov r1,#04h ；置闪烁循环次数（0.5x4=2s） yl1: cpl p2.1 ；a黄灯闪烁 cpl p2.4 ；b黄灯闪烁acall delay djnz r1,yl1 mov p2,#0f3h ；a道红灯放行，b道绿灯禁止 mov r1,#114 ；置0.5s循环次数（0.5x114=57s）dip2: acall delay djnz r1,dip2 ；57s未到继续循环mov p2,#0edh ；a黄灯警告，b黄灯警告 mov r1,#02h ；置0.5s循环次数（0.5x2=1s）wan1: acall delay djnz r1,wan1 ；1s未到继续循环mov r1,#04h ；置闪烁循环次数（0.5x4=2s） cpl p2.1 ；a黄灯闪烁 cpl p2.4 ；b黄灯闪烁yl2: acall delay djnz r1,yl2 ajmp loop ；循环执行主程序intt0: push p2 ；p1口数据压栈保护 push th1 ；th1压栈保护 push tl1 ；tl1压栈保护 mov p1,#0f6h ；a、b道均为红灯 mov r2,#40 ；置0.5s循环初值（20s）dey0: acall delay djnz r2,dey0 ；10s未到继续循环 pop tl1 ；弹栈恢复现场 pop th1 pop p1 reti ；返回主程序delay: mov r3,#0ah ；0.5s子程序（50msx10=0.5s） mov th1,#3ch ；置50ms初值x=3cb0h mov tl1,#0b0h setb tr1 ；启动t1lp1: jbc tf1,lp2 ；查询计数溢出 sjmp lp1lp2: mov th1,#3ch ；置50ms初值x=3cb0h mov tl1,#0b0h djnz r3,lp1 ret end3课程设计总结单片机系统的硬件调试和软件调试是不能分开的，许多硬件错误是在软件调试过程中被发现纠正的。但是通常是先排除明显的硬件故障以后，再和软件结合起来调试以进一步排除故障。可见硬件的调试是基础，如果硬件调试不通过，软件设计则无从做起。硬件的调试主要是把电路各种参数调整到符合设计要求。先排除硬件电路故障，包括设计性错误和工艺性故障。一般原则是先静态后动态。经过两周的努力工作，终于完成了自己的单片机课程设计。虽说忙碌了点，但我觉得这样的生活充实且有成就感，当然，也获益匪浅。在焊接过程中，我学会应先合理的布局，并认真检查每个元器件，确保无误后再焊接。还有，不能急于求成，要焊接一个模块，检查一个模块，免得整个版子焊完后再在一大堆线中检查，这样不仅效率低且耗时。自然，我也学会如何去发现问题与解决问题的一些方法。至于软件设计与调试，我觉得它主要考验你的思维逻辑能力及你对指令的熟悉程度。可以说再整个软件设计过程中，我不仅学会了延时的两种方法，即软件延时和硬件延时，还掌握数码管的两种显示方式（即动态显示与静态显示）及其如何选择。当然，通过几次反复调试过程，使得我对汇编指令有了更深刻的理解。在整个课程设计过程我还掌握了一下几点：（1）掌握了电子系统设计的流程，熟悉了各种硬件电路以及软件编程方法。（2）理解了最单片机的各部分组成及特性。（3）熟练使用了各种计算机辅助设计工具完成设计，充分掌握了这些工具的使用。（4）学会了利用keil uvision2对汇编语言进行编译过程.更进一步加深了对proteus软件的学习。还有，我还发现自身一些毛病。一，前期准备工作做的不够好，想的还算多，可就是没落实。先说选题，就表现自己有畏难情绪，其实当时找到好几个题目，但交通灯最熟悉，所以就选了它。就这，还没做的很理想，还有好些功能可以加上去，像通过测流量来自动调整通行时间，加个监控电路，看门狗电路等。二，行动起来不是很卖力，虽说动手还算早，但每天的进展却不大，可以说做与玩相伴而行。通过本次的课程设计，充分意识到自己所学的东西还是非常有限的，不过通过设计，还是学到了一些书本上没有学到的东西，为自己以后的学习起了很大的帮助。就我个人而言，很深刻地体会到一点，那就是我们在设计过程中一定要有一个整体的清晰的思路，知道自己的设计的对象的基本功能和核心器件的适用及其作用，只要把握住这些主要方面，一些小问题都将围绕着这些主要问题而逐步得到解决。同时我也懂得，