单片机交通灯实习报告

.z.---.可修编.单片机原理与应用课程设计说明书题目：十字路口交通灯控制系部：专业：自动化班级：三班学生**:学号:指导教师:2015年12月21日-.z.-.可修编.目录1设计任务与要求11.1设计任务11.2设计要求12设计方案12.1方案比较12.2stc89C52简介22.2.1STC89C52单片机主要特性2管脚说明23.交通灯控制系统硬件组成43.1单片机最小系统设计43.2路口指示灯部分43.3元件清单54主要参数分析65交通灯控制软件设计65.1源程序65.2交通灯控制系统软件流程图96Proteus软件仿真106.1绘制原理图106.2系统仿真图107实物焊接与调试137.1焊接注意事项137.2焊接过程及焊接成果展示137.3调试148结论159参考文献16-.z.1设计任务与要求1.1设计任务1.十字路口交通灯控制2.分别用红、绿、黄发光二级管显示3.红、绿、黄发光二级管显示时间自定4.用PROTEUS仿真5.焊接电路板并调试运行1.2设计要求1．了解并掌握交通灯控制电路的工作原理。2．熟练掌握组装与调试方法。3．画出原理图。4．在proteus中进行仿真。5.定时5s交通灯进行交换。6.实物的焊接与测试。7.1.完成交通灯的基本功能，结合实际情况，控制红、黄、绿交通灯的亮和灭.其工作流程是：绿、黄、红分时间段开通，循环往复，计时电路以秒为单位作倒计时。2.控制系统的原理图和接线图采用PROTEL,PROTEUS等专用绘图软件绘制。2设计方案2.1方案比较方案一：系统以89C52单片机为核心，通过控制8279采用点阵式数码管显示。这种方案实现复杂且需要完成大量的软件工作。方案二：系统以89C52单片机为核心，通过控制74HC05采用发光二极管（红、黄、绿）来显示。本方案操作简单方便故选用该方案2.2stc89C52简介2.2.1STC89C52单片机主要特性1.一个8位的微处理器(CPU)。2.片内数据存储器RAM(128B)，用以存放可以读／写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据等，SST89系列单片机最多提供1K的RAM。3.片内程序存储器ROM(4KB)，用以存放程序、一些原始数据和表格。但也有一些单片机内部不带ROM/EPROM，如8031，8032，80C31等。目前单片机的发展趋势是将RAM和ROM都集成在单片机里面，这样既方便了用户进行设计又提高了系统的抗干扰性。SST公司推出的89系列单片机分别集成了16K、32K、64KFlash存储器，可供用户根据需要选用。【1】4.四个8位并行I／O接口P0-P3，每个口既可以用作输入，也可以用作输出。5.两个定时器／计数器，每个定时器／计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。为方便设计串行通信，目前的52系列单片机都会提供3个16位定时器/计数器。6.五个中断源的中断控制系统。现在新推出的单片机都不只5个中断源，例如SST89E58RD就有9个中断源。7.一个全双工UART(通用异步接收发送器)的串行I／O口，用于实现单片机之间或单机与微机之间的串行通信。8.片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率为12MHz。SST89V58RD最高允许振荡频率达40MHz，因而大大的提高了指令的执行速度【1】。2.2.2管脚说明图3-1stc89c52引脚图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。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口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚备选功能P3.0R*D（串行输入口）P3.1T*D（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（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口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。3.交通灯控制系统硬件组成3.1单片机最小系统设计本系统采用内部时钟产生方式：在和两端跨接陶瓷谐振器，与内部反相器构成稳定的自激振荡器采。晶振采用12MHz的振荡频率和两个22Pf瓷片电容C1、C2，两个电阻对频率有微调作用。其电路如图3-1图3-1最小系统电路图3.2路口指示灯部分采用红黄绿三种颜色的发光二极管共12个分为4组代表路口的交通灯（电路图中用两组示意）.其中每两组控制一个路口,具体时序如表3-3表3-2时序表方向灯色东西南北红灯55黄灯55绿灯55该交通信号灯控制系统的四种工作状态如图3-2所示（1）东西方向车道绿灯亮，南北方向车道红灯亮。表示东西方向车道上的车辆允许通行，南北方向车道禁止通行。绿灯亮足5s时，控制器发出状态信号，转到下一工作状态。（2）南北方向车道红灯亮，东西方向车道黄灯闪亮。表示东西方向车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，南北方向车道禁止通行。黄灯闪亮5次时，控制器发出状态转换信号，转到下一工作状态。

（3）南北方向车道绿灯亮，东西方向车道红灯亮。表示南北方向车道允许通行，东西方向车道上的车辆禁止通行，绿灯亮足5s时，控制器发出状态转换信号，转到下一工作状态。

（4）南北方向车道黄灯闪亮，东西方向车道红灯亮。表示东西方向车道禁止通行，南北方向车道上位过限停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。黄灯闪亮5次时，控制器发出状态转换信号，系统又转换到第（1）种工作状态。图3-2工作状态分析图3.3元件清单交通灯元器件列表名称封装型号参数数量瓷片电容直插30PF2石英晶体直插11.0592MHZ1电解电容直插22UF/16V1电阻直插1/4W10K1电阻直插1/4W300欧6CPU双列直插STC89C51HD1CPU座双列直插DIP-40174HC05双列直插DIP14174HC05座双列直插DIP141发光二极管直插Ø5绿色4发光二极管直插Ø5黄色4发光二极管直插Ø5红色4排针直插脚距2.54高111*40单排插针22针洞洞板9*7CM单面1最小系统版1杜邦线母对母彩色22线4主要参数分析定时器的定时方式中方式1是定时时间最长的一种方式，但是它的最长时间也只有65.536ms，无法达到5s的延时，本体采用定时器延时50mms的方法，在定时器的中断程序中采用软件计数的方法来加长延时时间。设定定时器的初值TH0=（65536-50000）/256TL0=(65536-50000)%2565交通灯控制软件设计5.1源程序*include<reg52.h>*defineuintunsignedint*defineucharunsignedcharsbitRED_A=P2^0;//A组为东西向指示灯sbitYELLOW_A=P2^1;sbitGREEN_A=P2^2;sbitRED_B=P2^3;//B组为南北向指示灯sbitYELLOW_B=P2^4;sbitGREEN_B=P2^5;ucharCount=0,Flash_Count=0,Operation_Type=1;//软件计数器设置voidT0_INT()interrupt1//T0中断程序{ TH0=(65536-50000)/256;//首先重新设置定时器的初值 TL0=(65536-50000)%256; switch(Operation_Type) { case1://模式1，东西向绿灯与南北向红灯亮5s RED_A=0;YELLOW_A=0;GREEN_A=1; RED_B=1;YELLOW_B=0;GREEN_B=0; if(++Count!=100)return;//模式1未到5s，中断返回 Count=0;//模式1已到5s，计数器清零，改为第2种模式 Operation_Type=2; break; case2://模式2，东西向绿灯灭，黄灯闪烁5次 if(++Count!=8)return; Count=0; YELLOW_A=!YELLOW_A; GREEN_A=0; if(++Flash_Count!=10)return;//闪烁5次 Flash_Count=0; Operation_Type=3; break; case3://模式3，东西向红灯与南北向绿灯亮5秒 RED_A=1;YELLOW_A=0;GREEN_A=0; RED_B=0;YELLOW_B=0;GREEN_B=1; if(++Count!=100)return;//模式3未到5s，中断返回 Count=0;/模式3已到5s，计数器清零，改为第4种模式 Operation_Type=4; break; //case4://模式4，南北向绿灯灭，黄灯闪烁5次 if(++Count!=8)return; Count=0; YELLOW_B=!YELLOW_B; GREEN_B=0; if(++Flash_Count!=10) return; Flash_Count=0; Operation_Type=1; break; }}voidmain(){TMOD=0*01;TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; IE=0*82; TR0=1; while(1);5.2交通灯控制系统软件流程图交通灯控制系统软件流程图，如图5-1所示图5-1主程序流程图6Proteus软件仿真6.1绘制原理图根据设计需要和上述框图，我们可得到交通灯控制系统的原理图如图6-1所示：图6-1交通灯控制系统原理图6.2系统仿真图仿真实验实现南北方向车道和东西方向车道两条交叉道路的车辆交替运行，南北方向（主干道）每次通行时间设为5秒、东西方向通行时间设为5秒，时间可以在程序中修改。同时能够实现红灯、黄灯、绿灯状态转换，红绿灯转换时间为5秒，转黄期间黄灯亮。可以准确显示每个状态所剩余的时间，按下禁行普通车辆键，东西南北方向都亮红灯；按下南北放行键，南北绿灯亮，东西红灯亮；按下东西放行键，东西绿灯亮，南北红灯亮；任何时候按下返回键，此系统都将回到初始状态，当紧急状况出现时，按下紧急开关，可实现主干道和支干道全部禁止通行，允许紧急车辆安全通行，实现了课程设计的要求。图6-2西向绿灯与南北向红灯亮5s图6-3西向绿灯灭，黄灯闪烁5次图6-4西向红灯与南北向绿灯亮5秒图6-5南北向绿灯灭，黄灯闪烁5次7实物焊接与调试7.1焊接注意事项1.对每一块PCB印制电路板要进行仔细的检查，检查焊盘是否有焊点、过孔是否有未金属化现象。2.焊接中检查它的印制线是否有断线、是否有毛刺、是否与其它线或焊盘粘连、焊盘有否脱落等。如印制板无质量问题，则将集成芯片的插座焊接在印制板上，并检查其焊点是否有毛刺，是否与其它印制线或焊盘连接、焊点是否光亮饱满无虚焊。3.对单片机应用系统中所用的器件与设备，要仔细核对型号，检查它们对外连线(包括集成芯片引脚)是否完整无损。4.通过目测查出一些明显的器件、设备故障并及时排除。7.2焊接过程及焊接成果展示焊接时先焊接时序电路部分，依次焊接瓷片电容、电阻、石英晶体、89C51底座、电解电容。然后焊接电路板，依次焊接电阻、74CH05底座、发光二极管、排针。焊接完成后进行连线。图7-1系统正面焊接图图7-2系统背面焊接图图7-3灯正面焊接图图7-4灯背面走线图7.3调试问题：无法将程序下载到最小系统中解决方办法：将usb端得R*D接入最小系统的T*D，将usb端的T*D接入最小系统的R*D端。问题得到解决将源代码用keil软件进行编译，无错后生成“.he*”文件，将文件用STC程序下载器下载到最小系统中进行调试。调试过程如下图图7-5东西向绿灯与南北向红灯亮5s图7-6南北向绿灯灭，黄灯闪烁5次图7-7东西向红灯与南北向绿灯亮5秒图7-8东西向绿灯灭，黄灯闪烁5次8结论课程设计是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次基于单片机的交通信号灯控制电路的