課程設計 微機原理與接口技術 交通燈的設計

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1、課程設計說明課程名稱： 微機原理與接口技術 設計題目： 交通燈的設計 專 業(yè)： 班級： 學生姓名: 學 號: 指導教師: 科技學院教務部 制年 月 日一 設計任務要求 本次課程設計要求設計一個在十字路口能夠實現(xiàn)紅綠燈交替亮滅的交通控制器系統(tǒng)，本系統(tǒng)由單片機系統(tǒng)、鍵盤、LED 顯示、交通燈演示系統(tǒng)組成。系統(tǒng)包括人行道、左轉、右轉、以及基本的交通燈的功能。系統(tǒng)除基本交通燈功能外，還具有倒計時、時間設置、緊急情況處理、分時段調整信號燈的點亮時間以及根據(jù)具體情況手動控制等功能。其要求為： 1）紅綠交通燈交替亮滅。 2） 利用單片機或其它硬件電路實現(xiàn)，方法自選。 3）LED數(shù)碼管顯示時間。 4）自行設計

2、電路。 5）元器件自選其規(guī)定為： 1）設計硬件線路，用protel畫圖。 2）按單元電路詳細說明硬件線路設計思路，元件參數(shù)，選取根據(jù)。附詳細的元件清單。 3）軟件設計，通過鍵盤設定顯示時間，利用定時計數(shù)器定時使紅綠燈循環(huán)顯示。 4）有完整的程序流程圖，包括總流程圖和各模塊流程圖。對程序設計思想做詳細說明。 5) 有完整的程序清單，并加注釋。 6) 總結設計過程和設計體會。 7) 課程設計研究報告，格式參考黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計格式要求。二 方案比較1 電源提供方案為使模塊穩(wěn)定工作，須有可靠電源。我們考慮了兩種電源方案方案一：采用獨立的穩(wěn)壓電源。此方案的優(yōu)點是穩(wěn)定可靠，且有各種成熟電路可供選

3、用；缺點是各模塊都采用獨立電源，會使系統(tǒng)復雜，且可能影響電路電平。方案二：采用單片機控制模塊提供電源。改方案的優(yōu)點是系統(tǒng)簡明扼要，節(jié)約成本；缺點是輸出功率不高。綜上所述，我們選擇第二種方案。2 顯示界面方案該系統(tǒng)要求完成倒計時、狀態(tài)燈等功能?；谏鲜鲈颍覀兛紤]了三種方案：方案一：完全采用數(shù)碼管顯示。這種方案只顯示有限的符號和數(shù)碼字苻，無法勝任題目要求。方案二：完全采用點陣式LED 顯示。這種方案實現(xiàn)復雜，且須完成大量的軟件工作；但功能強大，可方便的顯示各種英文字符，漢字，圖形等。方案三：采用數(shù)碼管與點陣LED 相結合的方法因為設計既要求倒計時數(shù)字輸出，又要求有狀態(tài)燈輸出等，為方便觀看并考慮

4、到現(xiàn)實情況，用數(shù)碼管與LED燈分別顯示時間與提示信息。這種方案既滿足系統(tǒng)功能要求，又減少了系統(tǒng)實現(xiàn)的復雜度。權衡利弊，第三種方案可互補一二方案的優(yōu)缺，我們決定采用方案三以實現(xiàn)系統(tǒng)的顯示功能。3 輸入方案：題目要求系統(tǒng)能手動設燈亮時間、緊急情況處理，我們討論了兩種方案：方案一：采用8155擴展I/O 口及鍵盤，顯示等。該方案的優(yōu)點是：使用靈活可編程，并且有RAM,及計數(shù)器。若用該方案，可提供較多I/O 口,但操作起來稍顯復雜。方案二： 直接在IO口線上接上按鍵開關。因為設計時精簡和優(yōu)化了電路，所以剩余的口資源還比較多，我們使用四個按鍵，分別是K1、K2、K3、K4。由于該系統(tǒng)對于交通燈及數(shù)碼管的

5、控制，只用單片機本身的I/O 口就可實現(xiàn)，且本身的計數(shù)器及RAM已經(jīng)夠用，故選擇方案二。三 單元電路設計.芯片選擇及端口選擇 1用實驗系統(tǒng)8255A實現(xiàn)對信號燈的控制（所用端口自定）；2位數(shù)碼顯示用8255A實現(xiàn)控制。 2. 用實驗系統(tǒng)8235的計數(shù)器2定時向實驗系統(tǒng)主片8259A的IRQ7請求中斷，以實現(xiàn)要求的1分鐘、5秒鐘和20秒的定時。實驗系統(tǒng)8235的計數(shù)器2的CLK2接OPCLK，頻率為1.19318MHZ；GATE2已接 +5V；定時采用軟硬件相結合的方式實現(xiàn)。 用實驗系統(tǒng)的發(fā)光二極管模擬紅綠燈。注：8259A的端口地址為：218H、219H8255A的端口地址為：端口A-200H

6、、端口B-201H、端口C-202H、控制端 口-203H8253的端口地址為：計數(shù)器0-208H、計數(shù)器1-209H、計數(shù)器2-20aH、控 制寄存器0-20bH。實時控制系統(tǒng)中斷服務原理四 元件清單序號名稱型號規(guī)格位號數(shù)量1電容10uFC31個2極性電容30pFC1,C22個3Led 6個4半導體電阻10KR21只5電阻10KR31只6電阻10KR41只7電阻330KR51只8電阻330KR51只9電阻330KR61只10電阻330KR71只11電阻330KR81只12電阻330KR91只13開關4只14與非門1只15晶振12M1只16AT89S521只五 硬件電路工作原理交通信號燈模擬控

7、制系統(tǒng)設計程序流程圖1.主程序流圖開始東西向綠燈亮,南北向紅燈亮，60秒東西向黃燈亮,南北向紅燈亮，3秒東西向紅燈亮,南北向綠燈亮，30秒 東西向紅燈亮,南北向黃燈亮，3秒圖7.1 主程序流圖 六軟件程序流程#include#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charunsigned char code dis_710=0x03,0x9F,0x25,0x0D,0x99,0x49,0x41,0x1F,0x01,0x09;char i;sfr p0=0x80;sfr p1=0x90;sbit red1=p10;sbit g

8、reen1=p11;sbit yellow1=p12;sbit red2=p13;sbit green2=p14;sbit yellow2=p15;uchar temp,aa,num,num1;uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;void delay(uint z);void main() num=60; num1=30; aa=0; SCON=0x00; /設置串行口的工作方式 PCON=0x00; TMOD=0x01; TH0=(65

9、536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; EA=1; ET0=1; TR0=1; temp=0xfe; P1=temp; P0=table0; P0=0xfe; while(1); void timer0() interrupt 1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; aa+; if(aa=20) aa=0; num-; num1-; if(num=0)num=60;num1=30; if(num35) red1=0;green1=1;yellow1=1; red2=1;green2=0;yellow2

10、=1; if(num110) for(i=0;i3;i+) SBUF=dis_70; while(!TI); TI=0; SBUF=dis_7num1; while(!TI); TI=0; else for(i=0;i2;i+) SBUF=dis_70; while(!TI); TI=0; SBUF=dis_7num1%10; while(!TI); TI=0; SBUF=dis_7num1/10; while(!TI); TI=0; else if(num30) red1=0;green1=1;yellow1=1; red2=1;green2=1;yellow2=0; for(i=0;i3;

11、i+) SBUF=dis_70; while(!TI); TI=0; SBUF=dis_7num1; while(!TI); TI=0; else if(num5) red1=1;green1=0;yellow1=1; red2=0;green2=1;yellow2=1; if(num10) for(i=0;i3;i+) SBUF=dis_70; while(!TI); TI=0; SBUF=dis_7num; while(!TI); TI=0; else for(i=0;i2;i+) SBUF=dis_70; while(!TI); TI=0; SBUF=dis_7num%10; while

12、(!TI); TI=0; SBUF=dis_7num/10; while(!TI); TI=0; else if(num=5) red1=1;green1=1;yellow1=0; red2=0;green2=1;yellow2=1; for(i=0;i3;i+) SBUF=dis_70; while(!TI); TI=0; SBUF=dis_7num; while(!TI); TI=0; 1九 困難問題及解決措施 在設計過程中，會出現(xiàn)了一些問題，但都是常見的小問題，如：代碼中雙引號的使用并不是在英語書寫狀態(tài)下，輸入字母出錯等，在調試時出現(xiàn)異常，不過這些都是經(jīng)常性錯誤，經(jīng)過調試修改都一一解決，

13、程序順利完成，并實現(xiàn)了其功能。1、軟件延時與定時器計時軟件延時，設計簡單，使用方便，但是無法進行精確計時，無法在實際應用中進行使用，本次設計采用了，定時器0進行計時，每10ms產(chǎn)生一個脈沖信號，可以準確的計時并方便8段數(shù)碼管進行顯示2、使用中斷的好處使用中斷比較麻煩，在試驗中需要兩次加載初始化程序和中斷服務程序，并且需要手工指定中斷服務地址和中斷向量號；但是使用中斷可以進行多樣化設計，強化程序功能與執(zhí)行效率。在本設計中程序每10MS請求一次中斷，實現(xiàn)精確定時與數(shù)碼管顯示刷新。十 總結與體會本系統(tǒng)就是充分利用了8031和8255芯片的IO引腳。系統(tǒng)采用MSC-51系統(tǒng)單片機INTECL8031和

14、可編程并行IO接口芯片8255A為中心器件來設計交通控制器，實現(xiàn)了能根據(jù)實際車流量通過8031芯片的P1口設置紅，綠燃亮時間的工能；未來系統(tǒng)穩(wěn)定可靠采用了MAX692看門狗芯片，避免了系統(tǒng)因為死機為停止工作的情況發(fā)生，現(xiàn)實時間直接通過8255的PA,PB,輸出，交通信號通過平常PC口輸出，交通的點亮采用VT雙向晶閘管來控制，直接采用220V電源驅動，系統(tǒng)設計簡便，使用性強，操作簡單，程序設計簡單，系統(tǒng)不足之處不能控制車的左右轉，以及自動根據(jù)車流量改變紅綠黃燈時間等，這是由于本身地理位以及車流量情況所定，如果有需要可以設計擴充謜系統(tǒng)來實現(xiàn)。通過這次課程設計，是我得到了一次用專業(yè)知識，專業(yè)技能分析

15、和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在單片機基本原理，單片機應用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設計思想技巧的掌握方面都向前邁了一大步，為日后成為合格的應用型人才打下了良好的基礎。綜合課程設計讓我把以前學習到的知識得到鞏固和進一步的提高認識，對已有知識有了更進一步的理解和認識。在此，由于自身能力有限，在課程設計中碰到了很多的問題，我通過查閱相關書籍、資料以及和周圍同學交流。由于使用的是單片機作為核心的控制元件，使得電路的可靠性比較高，功能也比較強大，而且可以隨時的更新系統(tǒng)，進行不同狀態(tài)的組合。但是在我們設計和調試的過程中，也發(fā)現(xiàn)了一些問題，譬如紅燈和綠燈的切換還不夠迅速，紅綠燈規(guī)則不效率還不是很高等等，

16、這需要在實踐中進一步完善。當然，通過這次課程設計，我也發(fā)現(xiàn)了自身的很多不足之處，在以后的學習中，我會不斷的完善自我，不斷進取，能使自己在網(wǎng)絡編程這方面有一個大的發(fā)展。 十一 致謝在這次課程設計的完成過程中，我得到了許多人的幫助。首先我要感謝我的老師在課程設計上給予我的指導、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次報告的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多技術上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此期間，我不僅學到了許多新的知識，而且也開闊了視野，提高了自己的設計能力。其次，我要感謝幫助過我的同學，他也為我解決了不少我不太明白的設計上的難題。同時也感謝學院為我提供良好的做畢業(yè)設計的環(huán)境。最后再一次感謝所有在設計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學 十二 參考文獻（1）呂能元，孫育才，楊峰. MCS-51單片微型計算機原理接口技術應用實例.第一版. 北（2）京科技出版社.1993年12月（3）童本敏.標準集成電路數(shù)據(jù)手冊TTL集成電路.第一版. 北京 電子工業(yè)出版社.1989年5月（4）黃賢武.傳感器實際應用電路設計. 成都電子科技大學出版社.1997年（5）李廣軍 實用接口技術 電子科技大學出版社 1998.2 （6）網(wǎng)絡資源：htt:/; 維普咨訊網(wǎng)；超星數(shù)字圖