交通灯系统设计实验报告

1、陕西工业职业技术学院陕西工业职业技术学院 2010/2011 学年第学年第 1 学期学期 电子线路设计与仿真电子线路设计与仿真 实训报告实训报告 课程名称：课程名称： 电子线路设计与仿真课程设计 交通灯的控制与设计 班班 级：级： 电 信 0901 姓姓 名：名： 何 雷 刚 教学周数教学周数： 2 周（第 17、18 周） 地地 点：点：系统控制实验室行知楼（502） 指导教师：指导教师： 董少明 、田宝珍 目录目录 一、课程设计目的、要求与思路一、课程设计目的、要求与思路.2 1.1 设计目的.2 1.2 设计要求.3 1.3 设计思路.3 二、系统总体方案及硬件设计二、系统总体方案及硬件

2、设计.3 2.1 系统总体方案.3 2.2 硬件设计.3 三、软件系统的设计三、软件系统的设计.7 3.1 时间的设定.7 3.2 主程序.7 四、四、 proteus 软件仿真软件仿真 .10 4.1 系统原理图.10 4.2 初始状态 1 仿真图.10 4.3 状态 2 仿真图.11 五、五、 课程设计体会课程设计体会.12 附附 1: 源程序代码源程序代码.12 交通灯的控制与设计交通灯的控制与设计 一、课程设计目的、要求与思路一、课程设计目的、要求与思路 1.11.1 设计目的设计目的 （1） 加强对单片机和汇编语言的认识，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、

3、模块化编程等多项知识。 （2） 用单片机模拟实现具体应用，使个人设计能够真正使用。 （3） 把理论知识与实践相结合，并且提高自己的实践动手能力。 （4） 提高利用已学知识分析和解决问题的能力。 1.21.2 设计设计要求要求 设计个单片机控制的交通灯控制系统，可以实现以下功能： (1) a 道和 b 道上均有车辆要求通过时，a，b 道轮流放行。a 道放行 29 秒钟，b 道放行 29 秒钟。 (2) 一道有车而另一道无车，交通灯控制系统能立即让有车道放行。 (3) 绿灯转换为红灯时黄灯亮 3 秒钟。 1.31.3 设计思路设计思路 硬件设计部分，为实现所要求的功能，首先参考多种参考资料，选用

4、at89c51单片机为硬件设计的核心器件。它具有128*8位内部ram，有32根可编程 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、低功耗的闲置 和掉电模式、片内振荡器和时钟电路。用数码管显示黄、红、绿灯，通过中断 扩展实现交通灯系统特殊情况的转换；软件设计部分，分为一个主程序和两个 中断子程序。 二、系统总体方案及硬件设计二、系统总体方案及硬件设计 2.12.1 系统总体方案系统总体方案 2.22.2 硬件设计硬件设计 显示时间 80c51 系统处 理器 交 通 灯 的 控 制 最小系统 数码管 （1）at89c51简介 功能 at89c51是一种带4k字节闪烁可编程可擦

5、除只读存储器的低电压、高性能 cmos8位微处理器，俗称单片机。具有128*8位内部ram，有32根可编程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、低功耗的闲置和掉电 模式、片内振荡器和时钟电路。 管脚说明 vcc：供电电压。 gnd：接地。 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 口的管脚第一次写 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/地址的第八位。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

6、。 p1 口：p1 口是一个内部提供上拉电阻的 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，这是由于内部上拉的缘故。在 flash 编程和校验时，p1 口作为第八位地址接收。 p2 口：p2 口为一个内部上拉电阻的 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 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由 于内部上拉的缘故。p2 口用于外部程序存储器或 16

7、 位地址外部数据存储器进 行存取时，p2 口输出地址的高八位。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的 内容。p2 口在 flash 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 p3 口：p3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 i/o 口，可接收输出 4 个 ttl 门电流。当 p3 口写入“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）这是由于上拉的 缘故；p3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 rst：复位输入。 ale/prog：当访问外部存储

8、器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地 位字节。 psen：外部程序存储器的选通信号。 ea/vpp：当/ea 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000h-ffffh）， 不管是否有内部程序存储器。当/ea 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 xtal1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 xtal2：来自反向振荡器的输出。 振荡器特性 xtal1 和 xtal2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置 为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件， xtal2 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

9、信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 芯片擦除 整个 perom 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，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，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电 模式。在闲置模式下，cpu 停止工作。但 ram，定时器，计数器，串口和中断系 统仍在工作。在掉电模式下，保存 ram 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他 芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 （2）复位部分： 采用上电+按钮

10、电平复位,复位电容采用1nf,电阻为 100 欧和 10k 欧，连接如 图: （3）晶振电路： 采用两个都为 30pf 的电容，一个晶振，连接如图： （4）显示部分： 数码管显示部分 采用四位一体共阴数码管，分别显示东和北的剩余时间，具体的共阴数码 管见图。p2.0p2.7 控制北边和西边剩余时间的个位数的显示；具体的共阴数 码管见下图。 晶体管显示部分 由于对称性，设计时只设计了东北两个方向。由红黄绿按要求显示。用 p0 端口作为输出端口，用 p0.0 到 p0.5 端口分别控制西和北两组灯的状态，低电 平点亮，具体端口功能如下: p0.0 控制北边绿灯的亮灭； p0.1 控制北边黄灯的亮灭

11、； p0.2 控制北边红灯的亮灭； p0.3 控制东边绿灯的亮灭； p0.4 控制东边黄灯的亮灭； p0.5 控制东边红灯的亮灭； 三、软件系统的设计三、软件系统的设计 3.13.1 时间的设定时间的设定 采用软延时的方法。mcs-51 单片机的工作频率为 12mhz，机器周期是时钟 周期的 12 倍，所以一个机器周期 12*（1/12m）=1us。我们可以知道具体没条 指令的周期数，这样我们就可以通过指令的执行条数来确定时间。 延时 10ms 程序如下： dly10ms: mov r6,#20h d1: mov r7,248 djnz r7,$ djnz r6,d1 ret 延时 100ms

12、 程序如下： dly100ms: mov r6,#200 d10: mov r7,248 djnz r7,$ djnz r6,d10 ret 3.23.2 主程序主程序 在程序中，p0 口作为红绿灯的输出口，其中 p0.0p0.2 作为北边红黄绿灯的 接口，p0.3p0.5 作为东边红黄绿灯的接口。p2.0p2.7 作为数码管的输出部 分，其程序如下： org0000h ljmpmain org0050h main:movp0,#10011110b movp3,#11110111b movr3,#002h ks: movr0,#000h movr1,#007h movr2,#000h djs:

13、 movp1,#001h mova,r0 movdptr,#tab movca,a+dptr movp2,a clra lcall ys movp1,#002h mova,r1 movca,a+dptr movp2,a clra lcall ys incr2 cjner2,#007h,djs movr2,#000h incr0 cjner0,#00ah,djs movr0,#000h incr1 cjner1,#00ah,djs movr4,#004h movr1,#006h hd: movp1,#002h mova,#0fch movp2,a lcall ys clra movp1,#001

14、h mova,r1 movca,a+dptr movp2,a movp0,#01101101b movp3,#11111011b lcall ys incr2 cjner2,#007h,hd movr2,#000h movp2,#000h movp0,#0ffh movp3,#0ffh lcall ys1 incr1 djnzr4,hd movr4,#000h movp0,#11110011b movp3,#11111100b djnzr3,ks ljmpmain ys: movr7,#055h movr6,#055h xx: djnzr6,$ djnzr7,xx ret ys1: movr7

15、,#0ffh movr6,#0ffh xx1: djnzr6,$ djnzr7,xx1 ret tab: db 0f6h,0feh,0e0h,0beh,0b6h,66h,0f2h,0dah,60h,0fch end 四、四、 proteusproteus 软件仿真软件仿真 4.14.1 系统原理图系统原理图 4.24.2 初始状态初始状态 1 1 仿真图仿真图 东边绿灯亮,北边红灯亮 4.34.3 状态状态 2 2 仿真图仿真图 北边和东边黄灯闪烁 4.44.4 状态状态 3 3 仿真图仿真图 北边的红灯和东边的绿灯亮 五、五、焊接电路板焊接电路板 5.15.1 焊接的基本步骤焊接的基本步骤

16、（1）烙铁头上先熔化少量的焊锡和松香，将烙铁头和焊锡丝同时对准焊点。 （2）在烙铁头上的助焊剂尚未挥发完时，将烙铁头和焊锡丝同时接触焊点， 开始熔化焊锡。 （3）当焊锡浸润整个焊点后，同时移开烙铁头和焊锡丝。 焊接过程一般以 23s 为宜。焊接集成电路时，要严格控制焊料和助焊剂 的用量。为了避免因电烙铁绝缘不良或内部发热器对外壳感应电压而损坏集成 电路，实际应用中常采用拔下电烙铁的电源插头趁热焊接的方法。 5.25.2 焊接中出现的问题及解决方法焊接中出现的问题及解决方法 出现的问题：焊脚太大或太小，电路出现连接的时连接的现象 焊出来的板子出现虚焊，电路有时无法导通。 解决的方法：焊接前，应对

17、元器件引脚或电路板的焊接部位进行处理，一 般有“刮” 、 “镀” 、 “测”三个步骤： “刮”：就是在焊接前做好焊接部位的清洁工作。一般采用的工具是小刀 和细砂纸，对集成电路的引脚、印制电路板进行清理，去除其上的污垢，清理 完后一般还需要往待拆元器件上涂上助焊剂。 “镀”：就是在刮净的元器件部位上镀锡。具体做法是蘸松香酒精溶液涂 在刮净的元器件焊接部位上，再将带锡的热烙铁头压在其上，并转动元器件， 使其均匀地镀上一层很薄的锡层。 “测”：就是利用万用表检测所有镀锡的元器件是否质量可靠，若有质量 不可靠或已损坏的元器件，应用同规格元器件替换。 六、焊接结果六、焊接结果 七、课程设计体会七、课程设

18、计体会 通过这次做交通灯的课程设计，自己再次学习了微机原理，并认真复习单 片机，查阅和浏览了很多的相关资料, 并且对 proteus 软件的使用有了一定的 了解。软件模拟时,我们用 proteus 仿真软件运行，发现有时两个绿灯同时亮， 当有紧急车辆通过时，两个红灯不受按键控制，出现抖动现象等等一系列的问 题。但是最后在同学的帮助下终于完成任务。 通过这次学习，发现自己对书本的掌握只是很表层的一部分，离实际应用 还有很大一段距离。真是不用不知道，一用吓一跳。做课程设计期间，自己进 一步学习了单片机书上的例子，而且学习了许多书本之外的东西。尤其是，和 几个同学一起进行编程调试进而运行时期间，发现自己还算比较喜欢编程。这 次做单片机课程设计也对自己以后的学习方向有很大的影响。 附附 1: 源程序代码源程序代码 org0000h ljmpmain org0050h main:movp0,#10011110b movp3,#11110111b movr3,#002h ks: movr0,#000h movr1,#007h movr2,#000h djs: movp1,#001h mova,r0 movdptr,#tab movca,a+dptr movp2,a clra lcall ys movp1,#002h mova,r1 movca,a