基于单片机的无线交通灯设计与实现(含程序文件及仿真文件)

I成绩评定表学生姓名连宋班级学号12030603专业通信工程课程设计题目基于单片机的无线交通灯设计与实现评语组长签字：成绩日期20年月日II课程设计任务书学院信息科学与工程学院专业通信工程学生姓名连宋班级学号12030603课程设计题目基于单片机的无线交通灯设计与实现实践教学要求与任务:1、熟悉单片机的基本原理2、熟悉KeilC51的环境3、在Proteus环境中仿真实现无线交通灯4、运行、调试5、对无线交通灯进行结果验证及分析工作计划与进度安排:12月7日熟悉设计任务、查阅资料、进行原理分析及可行性论证12月8日～9日在Proteus环境中仿真实现无线交通灯12月11日验收、答辩、提交报告指导教师：201年月日专业负责人：201年月日学院教学副院长：201年月日III目录1设计要求................................................................12设计方案................................................................12.1设计思路..........................................................12.2设计框图..........................................................13设计原理及电路图........................................................23.1硬件原理..........................................................23.1.1ATC89C52介绍................................................23.1.2单片机最小系统..............................................23.1.3发射/接收芯片...............................................33．2电路图...........................................................43.2.1控制电路....................................................43.2.2被控制电路图................................................43.2.3无线交通灯整体电路图........................................64设计程序................................................................64.1KeilC51软件介绍.................................................64.2设计流程图........................................................74.3设计程序代码......................................................85Proteus仿真...........................................................135.1Proteus软件介绍.................................................135.2仿真结果.........................................................13总结....................................................................15参考文献................................................................1611设计要求（1）采用单片机AT89C52实现红绿灯的自动工作，红灯、绿灯默认情况下点亮时间为60秒，并且可以接受远端发来的时间延迟命令。（2）采用单片机AT89C52实现对远端交通灯时间延迟的控制2设计方案2.1设计思路交通灯上电以后，在没有远端控制命令的情况下，按照原先默认的工作方式工作，在接收到远端延时控制命令后，随之改变其工作方以满足控制命令的要求；信号发射设备端可产生时间延迟控制命令。两者有相应的显示设备，使交通灯系统更合理化，人性化。2.2设计框图（1）控制模块图2-1控制模块框图（2）被控制模块图2-2被控制模块框图红灯（绿灯）时间延时要求单片机AT89C52延时命令信号产生nrp2401发射模块LED延时显示Nrp2401接收模块延时命令信号单片机AT89C52工作方式LED倒计时显示23设计原理及电路图3.1硬件原理3.1.1ATC89C52介绍AT89C52提供以下标准功能：4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内震荡器及时钟电路。同时，AT89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但震荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。图3-1AT89C523.1.2单片机最小系统①复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合电容电压不能突变的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.一般教科书推荐C取10u,R取8.2K.当然也有其他取法的,原则就要让RC图3-2复位晶振电路3组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平；②复位输入高电平有效，当振荡器工作是，RST引脚出现两个机器周期以上的高电平，使单片机复位。此电路除具有上电复位功能外，若要复位只需按“RST”键，此电源Vcc经电阻分压，在RST端产生一个复位高电平；③晶振电路:典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的方波便于12分频,方便定时操作)；④单片机:一片AT89S51/52或其他51系列兼容单片机；注意:对于31脚(EA/Vpp),当接高电平时,单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行；当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开始执行；⑤电源部分：接+5伏特的电压。3.1.3发射/接收芯片nRF2401是单片射频收发芯片，工作于2.4～2.5GHzISM频段，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。芯片能耗非常低，以-5dBm的功率发射时，工作电流只有10.5mA，接收时工作电流只有18mA，多种低功率工作模式，节能设计更方便。其DuoCeiverTM技术使nRF2401可以使用同一天线，同时接收两个不同频道的数据。nRF2401适用于多种无线通信的场合，如无线数据传输系统、无线鼠标、遥控开锁、遥控玩具等。图3-3nRF401无线传输模块43．2电路图3.2.1控制电路控制电路图如图3-4所示，其中，开关控时间延长的开与关；LED数码管分显示红灯和绿灯分别延长的时间，最长延长时间为60秒，当超过60秒后，红灯、绿灯恢复为默认值。图3-4控制电路图3.2.2被控制电路图被控制电路图如图3-5所示，其中，数码管分别在红灯、绿灯最后9秒亮起并自动5倒数，具有提示作用。图3-5被控制电路63.2.3无线交通灯整体电路图图3-6无线交通灯电路图4设计程序4.1KeilC51软件介绍KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势。因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境uVision将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。74.2设计流程图（1）控制模块流程图如图4-1所示。图4-1控制模块流程图（2）红灯、绿灯、黄灯工作流程图如图4-2所示开始按键吗否是绿灯延时否红灯已延时60秒加时5秒否是恢复默认值是绿灯已延时60秒恢复默认值加时5秒否开始绿灯亮，黄灯、红灯灭延时黄灯亮，绿灯、红灯灭延时红灯亮，绿灯、黄灯灭延时9秒倒计时显示9秒倒计时显示8图4-2红绿黄灯三灯工作流程图（3）中断处理模块流程图如图4-3所示图4-3中断处理模块流程图4.3设计程序代码根据流程图，编写程序代码。(1)发送模块#includeREG52.h#includestdio.h#defineucharunsignedcharsbitkey0=P1^0;sbitkey1=P1^1;uchardata_0;ucharcounter0;ucharcounter1;voidinitUart(void);voidsenddata(uchardat);voiddelay(intm);voidmain(void){中断是绿灯延时否红灯已延时60秒加时5秒否是恢复默认值是绿灯已延时60秒恢复默认值加时5秒否9counter0=0;counter1=0;key0=0;key1=0;P2=0;initUart();while(1)while(key0!=key1)//按键扫描if(key0==1)//按键0{delay(20);//去抖动if(key0==1){data_0=0x55;senddata(data_0);//发送绿灯延时命令if(counter0==0x0c)//判断延时总长度是否满足60s{counter0=0x00;P2=counter0|counter1;}else{counter0=counter0+1;P2=counter0|counter1;}}}elseif(key1==1)//按键1{delay(20);//去拌动if(key1==1){data_0=0xcc;senddata(data_0);//发送红灯延时命令if(counter1==0xc0)//判断延时总长度是否满足60s{counter1=0x00;P2=counter1|counter0;}else{counter1=counter1+16;P2=counter1|counter0;}}}}voidinitUart(void)//串口初始化,波特率为960010{PCON=0x00;SCON=0x40;TMOD=TMOD|0x20;TH1=0xfd;TL1=0xfd;ES=0;EA=0;TR1=1;}voidsenddata(uchardat)//命令发送函数{SBUF=dat;while(TI!=1);TI=0;delay(1000);}voiddelay(m)//延时,单位ms{ucharucCounter;while(m){for(ucCounter=0;ucCounter239;ucCounter++){}m--;}}（2）接收模块#includereg52.h#includestdio.h#defineucharunsignedcharsbitled_red=P1^0;//红灯sbitled_yellow=P1^1;//黄灯sbitled_