课程设计（论文）-基于单片机的交通灯设计.doc

内蒙古科技大学课程设计论文 摘要随着人口和汽车的急剧增长，市区交通日益拥挤，要是没有红绿灯作为指挥工具，恐怕川流不息的汽车就会由于混乱而造成严重阻塞。因此，交通灯是管理城市交通的重要工具之一。本次交通灯设计是以stc89c52单片机为核心，设计出符合要求的交通灯控制系统。 由a/d转换模块、晶振电路、单片机模块、显示模块（led显示，数码管显示）构成。a/d转换模块将模拟信号转换成数字信号，以便于单片机读取，晶振电路提供时钟脉冲，显示模块（led显示，数码管显示）显示数字和红绿灯。系统通过p0口控制红、黄、绿信号灯的燃亮，在遇突发情况时，各路口信号灯将变为全红状态。关键词：交通灯；stc89c52单片机；adc0832； led；目录摘要1第一章 前言31.1设计目的31.2设计任务3第二章 总体方案设计42.1交通灯的组成42.2交通灯控制系统的功能要求4第三章 硬件设计53.1单片机stc89c52简介53.2 系统硬件设计73.2.1adc083273.2.2 晶振电路83.2.3复位电路93.2.474ls16493.2.5 led数码管10第四章软件设计114.1主程序设计114.2定时子程序设计124.3显示子程序设计13第五章调试结果14参考文献16附录1：原理图17附录2：程序18第一章 前言1.1设计目的（1）加强对单片机的认识和理解，明白各个引脚的功能。（2）加深对c51语言的理解，并能够熟练的使用。（3）学习protel和keil等软件的使用，并掌握它，为以后的学习和应用打下一个坚实的基础。（4）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。1.2设计任务（1）设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向车道和东西方向干车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为45秒。（2）在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮3秒钟，才能变换运行车道；（3）黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。（4）东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行采用倒计时的方法显示。第二章 总体方案设计2.1交通灯的组成交通灯系统主要由a/d转换电路、晶振电路、复位电路、单片机stc89c52、led显示电路及数码管等组成，其方框图如图2-1所示。图2-1交通灯组成2.2交通灯控制系统的功能要求本设计要求是能实现交通灯控制系统的简单控制要求，用红、黄、绿来表示路面的禁行、等待和通行信号，并能进行时间的到计时及紧急情况处理等功能。第三章 硬件设计3.1单片机stc89c52简介stc89c52是一种带8k字节闪烁可编程可檫除只读存储器（fperom-flash programable and erasable read only memory ）的低电压，高性能comos8的微处理器，俗称单片机。该器件采用atmel搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的mcs-51指令集和输出管脚相兼容。stc89c52引脚图如下图31： 图31 stc89c52引脚图stc89c52具体介绍如下： 主电源引脚（2根）vcc(pin40)：电源输入，接5v电源gnd(pin20)：接地线外接晶振引脚（2根）xtal1(pin19)：片内振荡电路的输入端xtal2(pin20)：片内振荡电路的输出端控制引脚（4根）rst/vpp(pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。ale/prog(pin30)：地址锁存允许信号psen(pin29)：外部存储器读选通信号ea/vpp(pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。可编程输入/输出引脚（32根）stc89c52单片机有4组8位的可编程i/o口，分别位p0、p1、p2、p3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。po口（pin39pin32）：8位双向i/o口线，名称为p0.0p0.7p1口（pin1pin8）：8位准双向i/o口线，名称为p1.0p1.7 p2口（pin21pin28）：8位准双向i/o口线，名称为p2.0p2.7 p3口（pin10pin17）：8位准双向i/o口线，名称为p3.0p3.7stc89c52主要功能如表二所示。表二 stc89c52主要功能主要功能特性兼容mcs51指令系统8k可反复擦写flash rom32个双向i/o口256x8bit内部ram3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24mhz2个串行中断可编程uart串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能3.2 系统硬件设计3.2.1adc08321adc0832 为8位分辨率a/d转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在05v之间。芯片转换时间仅为32s，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过di 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择,如图所示： 2. ad0832芯片的技术资料（1）adc0832的主要技术指标：1、8位分辨率，逐次逼近型。2、5v电源供电时，基准电压为5v，输入模拟电压范围为05v。3、输入和输出电平与ttl和cmos兼容。4、有两个可供选择的模拟输入通道。5、在250khz时钟频率时，转换时间为32s。6、一般功耗仅为15mw。（2）adc0832引脚说明1、 /cs片选使能，低电平有效。2、cho模拟通道0，差分输入时，作为in+或in-使用。 3 、ch1模拟输入通道1，差分输入时，作为in+或in-使用。4、 gnd 电源地。5、 di数据信号输出，选择通道控制。6、 do数据信号输出，转换数据输出。7、 vcc/vre电源输入及参考电压输入（复用）。8 、clk芯片时钟信号。3.2.2 晶振电路 如图所示，采用内部时钟产生方式，在xtal1和xtal2两端跨接晶体或陶瓷振荡器，与内部反相器构成稳定的自击荡器。其发出的时钟脉冲直接送入片内定时控制部件。3.2.3复位电路 如图所示，采用上电+按钮电平复位方式，当按下按钮时，rst管脚高电平触发。为保证复位可靠，rc时间常数应大于两个机器周期，一般电容去10uf，电阻取10k3.2.474ls1641、74ls164芯片引脚及功能（1） 74ls164芯片引脚 图2.1 74l164引脚 a、b ：串行输入端 qaqh ： 串行输出端 clk ：串行时钟输入端 mr ： 串行输出清零端 vcc ：5v gnd ：接地端（2）74ls164芯片功能 表2.2 真值表h高电平 l低电平 x任意电平 低到高电平跳变 qa0,qb0,qh0 规定的稳态条件建立前的电平 qan,qgn 时钟最近的前的电平 3.2.5 led数码管本次设计采用数码管，数码管是最常用的一种显示器件，它是由八个发光二极管组成的8字段显示器件，其特点是价格非常的便宜，使用也非常的方便，显示效果非常的清楚。小电流下可以驱动每光，发光响应时间极短，体积小，重量轻，抗冲击性能好，寿命长。数码管能显示09的数据，可以方便人的视觉观察。如下图2.3为数码显示管两种接法，而本设计中采用将8个发光二极管的阴极都连在一起的共阴极接法，只要输入高电平就可以使数码管点亮发光。图2.4 数码显示管接法第四章软件设计4.1主程序设计 图4-1 主程序流程图4.2定时子程序设计图4-2定时子程序流程图4.3显示子程序设计图4-3显示子程序流程图第五章调试结果按照已经设计好的电路设计图，在万能印刷电路板上焊接各个元件。电路板制作完成以后，利用万用表检查硬件是否焊接正常以及是否出现短路和断路的情况，并修改焊接中的错误，直到硬件电路可以正常工作为止。在第一次进行检测时发现显示管不会显示数据，经过进一步检查才发现是电源线没有焊接。如此反复操作，直到硬件可以正常运行。其运行结果如图南北红灯亮图5-1南北红灯亮东西黄灯亮三秒图5-2东西黄灯亮三秒东西红灯亮图5-3东西红灯亮南北黄灯亮三秒图5-4南北黄灯亮三秒参考文献1 潘永雄.新编单片机原理与应用（第二版）.西安：西安电子科技大学出版社，200713 马忠梅等. 单片机的c语言应用程序设计. 北京：北京航空航天大学出版社，20073 gb 14887-2003,道路交通信号灯s.19984胡汉才单片机原理及其接口技术m北京：清华大学出版社， 20005南建辉，等mcs51 单片机原理及应用实例m北京：清华大学出版社，20046 叶挺秀.应用电子学.杭州：浙江大学出版社，19947 朱承高.电工及电子技术手册.北京：高等教育出版社，19908 周润景.peoteus在mcs-51&arm7系统中的应用百例.北京：电子工业出版社，20069 胡健单片机原理及接口技术实践教程m北京：机械工业出版社，200410雷丽文 等.微机原理与接口技术m.北京电子工业出版社，1997.211 周航慈单片机程序设计基础m北京：北京航空航天大学出版社，200312雷丽文 等.微机原理与接口技术m.北京电子工业出版社，1997.213 胡健单片机原理及接口技术实践教程m北京：机械工业出版社，200414 余永权atmel系列单片机应用技术m北京：北京航空航天大学出版社，2002：25-2615 李光飞单片机课程设计实例指导m北京：北京航空航天大学出版社，2004：105-106附录1：原理图附录2：程序#includesbit dat=p10;sbit clk=p11;sbit huangdeng1=p01;sbit huangdeng2=p04 ;bit flag=0;char nanbei_time;char dongxi_time;int red=35;int green=32;int yellow=3;int c=0;int mdt=20;void display(char nbt,char dxt) char code table10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; int k; char nans,nang,dongs,dongg,num,*p; nans=nbt/10; nang=nbt%10; dongs=dxt/10; dongg=dxt%10;p=table; num=*(p+nans);for(k=0;k8;k+) clk=0;dat=num&0x80;clk=1;num=1; num=*(p+nang);for(k=0;k8;k+) clk=0;dat=num&0x80;clk=1;num=1; num=*(p+dongs);for(k=0;k8;k+) clk=0;dat=num&0x80;clk=1;num=1; num=*(p+dongg);for(k=0;k8;k+) clk=0;dat=num&0x80;clk=1;num=1; void delay(int y)int d;while(y-) for(d=0;d3) while(!flag); display(nanbei_time,nanbei_time-3); / p0