交通信号灯单片机课程设计报告

单片机课程设计报告题目：基于交通灯控制的单片机控制器专业班级：电子信息工程091班姓名：XXX时间：2012.05.01～2012.05.18指导教师：XXXXXXX完成日期：2012年05月18日基于单片机控制的交通灯控制器一．设计要求（一）基本功能1.显示：东西和南北方向各一组（红、黄、绿）指示灯，按一般交通规则进行循环顺序开通和断开。2.东西和南北方向分别具备”可急车强通控制”。（二）扩展功能1．可增加人性化的语音播报管理功能2．随时间变化,夜间自动调整循环的时间二．计划完成时间三周1．第一周完成软件和硬件的整体设计，同时按要求上交设计报告一份。2．第二周完成软件的具体设计和硬件的制作。3．第三周完成软件和硬件的联合调试。目录1引言.............................................................................................................................................................12总体设计方案............................................................................................................................................12.1设计思路.........................................................................................................................................12.2总体设计框图.................................................................................................................................23设计原理分析.............................................................................................................................................23.1单片机最小系统设计......................................................................................................................23.2数码管显示电路的设计..................................................................................................................23.3LED显示电路的分析........................................................................................................................33.4数码管显示电路.............................................................................................................................44总结与体会................................................................................................................................................5附录1.............................................................................................................................................................7附录2.............................................................................................................................................................81基于单片机控制的交通灯控制摘要:本次单片机课程设计选择的题目是交通灯程序设计，主要是根据本学期所学的《单片机原理和接口技术》的知识，编写交通灯的控制程序，在KEILUVISON2软件上进行编程并在Proteus7Professional软件上进行仿真，观看结果。最后制作PCB板，来实现所需要的结果，主要涉及的内容包括倒计时、中断等，使用芯片80S51进行程序控制。关键词：AT89S51交通灯数码管74LS1641引言近年来随着科技的发展，交通事故出现的频率越来越高如何更好地对交通进行管制，交通灯的出现刻不容缓。马路建设对于经济的发展有着举足轻重的作用，也正应为如此，交通灯的作用显得尤为突出.一般在每条道各有一组红黄绿交通信号灯，其中红灯亮表示该条道路上禁止通行，黄灯亮表示该条道路上车辆未过停车线的禁止通行，已过停车线的车辆则可以通行，绿灯亮表示该条道路允许通行，交通灯控制电路自动控制十字路口红黄绿交通灯的转换状态指挥车辆和行人安全通行，实现十字路口交通管理的自动化。2总体设计方案本次试验的设计思想是采用AT89S51单片机作为核心，利用其丰富的I/O接口与外围电路配合进行控制。2.1设计思路用红绿黄LED表示交通灯，用八段共阳数码管来进行时间显示，并用74LS164来进行驱动，采用外部中断的方式来表示紧急车辆的通行，设计共分东西和南北两路，各路有三种状态，固有六种状态，而进入中断为第七种状态，见表1，数码管为25秒倒计时显示，当显示为5时绿灯闪，显示为2时，黄灯亮，2秒之后，换为另一路显示，如此循环。交通灯的正常显示通过单片机来控制。表1交通灯显示状态表红灯黄灯绿灯红灯黄灯绿灯状态0亮灭灭亮灭灭状态1亮灭灭灭灭亮状态2亮灭灭灭灭闪状态3亮灭灭灭亮灭状态4灭灭亮亮灭灭状态5灭灭闪亮灭灭状态6灭亮灭亮灭灭22.2总体设计框图本实验主要有AT89S51和74LS164，按键，数码管，发光二极管等组成，用来实现各个部分的功能，主要由4大部分组成：LED显示电路，单片机最小系统电路，中断电路，数码管显示电路，其中单片机最小系统电路主要有复位电路和时钟电路组成。交通灯的正常运行是通过对单片机烧写程序控制的。总体方框图如图1所示。图1总体设计框图3设计原理分析3.1单片机最小系统设计单片机最小系统包括复位电路和时钟电路。其中复位电路采用按键手动复位和上电自动复位,在原理图中均可看出.3.2数码管显示电路的设计设计采用74LS164驱动数码管,电路显示属于静态显示,比动态显示亮度更高些,由于74LS164在低电平输出时允许通过的电流达8MA,固不必添加驱动电路，亮度也较理想，与动态扫描相比较，无需CPU不停地扫描，频繁的为显示服务，节省了CPU时间，软件设计也较简单。74LS164是8位边沿触发式移位寄存器，串行输入数据，然后并行输出，管脚图见图3。数据通过两个输入端（DSA或DSB）之一串行输入；任一输入端可以用作高电平使能端，控制另一输入端的数据输入。两个输入端或者连接在一起，或者把不用的输入端接高电平，一定不要悬空。时钟(CP)每次由低变高时，数据右移一位，输入到Q0，Q0是两个数据输入端（DSA和DSB）的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度，内部图见图4。程序中，CP端与单片机的P2.0相接，数据从P2.1输入，两个74LS164为同步时序电路，主复位(MR)输入端上的一个低电平将使其它所有输入端都无效，同时非同步地清除寄存器，强制所有的输出为低电平固原理图中接高电平禁止其复位，74LS164各AT89S51时钟电路数码管显示LED显示电路复位电路中断驱动电路3个引脚功能见表2。图374LS164管脚图474LS164内部结构图表274LS164各引脚功能3.3LED显示电路的分析本设计六个LED为共阴极接法，接在相对应单片机的P1.0—P1.5的I/0口上，当为高电平时灯亮，由于单片机提供5V电压，所以电路中都相应增加了220欧姆的限流电阻，让灯正常发光，不致于损坏。LED显示电路见图5。符号引脚说明DSA1数据输入DSB2数据输入Q0-Q33-6数据输出GND7地VCC14正电源Q4-Q710-13数据输出/MR9中央复位输入(低电平有效)CP8时钟输入(低电平到高电平沿边沿触发)4图5LED显示电路3.4数码管显示电路设计采用数码管为共阳极数码管见图6，GND都接高电平，端口送入低电平，相应段亮。两个74LS164为同步驱动数码管，第二74LS164的输入端与第一个数码管的高位相联，详见图7。图6共阳极数码管XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51D1LED-REDD2LED-YELLOWD3LED-GREEND5LED-YELLOWD6LED-GREEND4LED-RED5图7显示电路4总结与体会在第一周的实习中，我首先对电路所实现的功能进行了分析，通过查找资料和分析，进行电路的初步设计，在此过程中，进一步熟悉了仿真软件和提高了使用软件的能力。在第二周的实习过程中，亲自动手制作电路板，其中包括电路的转印、腐蚀、打孔、焊接，通过实际练习，提高了自身的动手能力，从而进一步熟悉了电路的结构。当硬件电路完成之后,看着自己做的板子，我万分激动，很有成就感，可是当把程序烧进去时，我傻眼了，因为它完全没反应，我静下心来想，才发现编程序所用I/O口与PCB板上的I/0口不一致，于是我改了程序，重新烧入，发现交通灯亮灭正常但数码管显示的并不是数字，于是我怀疑是74LS164与数码管引脚接反了，所以又重新算了字型码烧入，数码管正常显示了。最后看着自己的作品，还是很欣慰的，虽然布局很乱，焊点很大，很不完美，但是也认真对待了，努力去解决问题了，明白了不能小看任何东西，一个小小的线头，都可能使整个板子瘫痪。更进一步认识到，日常生活中一个小小的电子产品背后都需要很大的付出。XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD1