課程設(shè)計(jì) 微機(jī)原理與接口技術(shù) 交通燈的設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)說明課程名稱： 微機(jī)原理與接口技術(shù) 設(shè)計(jì)題目： 交通燈的設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 班級(jí)： 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): 指導(dǎo)教師: 科技學(xué)院教務(wù)部 制年 月 日一 設(shè)計(jì)任務(wù)要求 本次課程設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)在十字路口能夠?qū)崿F(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(jī)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(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、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(jì)時(shí)、時(shí)間設(shè)置、緊急情況處理、分時(shí)段調(diào)整信號(hào)燈的點(diǎn)亮?xí)r間以及根據(jù)具體情況手動(dòng)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(jī)或其它硬件電路實(shí)現(xiàn)，方法自選。 3）LED數(shù)碼管顯示時(shí)間。 4）自行設(shè)計(jì)電路。 5）元器件自選其規(guī)定為： 1）設(shè)計(jì)硬件線路，用protel畫圖。 2）按單元電路詳細(xì)說明硬件線路設(shè)計(jì)思路，元件參數(shù)，選取根據(jù)。附詳細(xì)的元件清單。 3）軟件設(shè)計(jì)，通過鍵盤設(shè)定顯示時(shí)間，利用定時(shí)計(jì)數(shù)器定時(shí)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(duì)程序設(shè)計(jì)思想做詳細(xì)說明。 5) 有完整的程序清單，并加注釋。 6) 總結(jié)設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)體會(huì)。 7) 課程設(shè)計(jì)研究報(bào)告，格式參考黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)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(dú)立的穩(wěn)壓電源。此方案的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定可靠，且有各種成熟電路可供選用；缺點(diǎn)是各模塊都采用獨(dú)立電源，會(huì)使系統(tǒng)復(fù)雜，且可能影響電路電平。方案二：采用單片機(jī)控制模塊提供電源。改方案的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)明扼要，節(jié)約成本；缺點(diǎn)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(jì)時(shí)、狀態(tài)燈等功能?；谏鲜鲈?，我們考慮了三種方案：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(hào)和數(shù)碼字苻，無法勝任題目要求。方案二：完全采用點(diǎn)陣式LED 顯示。這種方案實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，且須完成大量的軟件工作；但功能強(qiáng)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(diǎn)陣LED 相結(jié)合的方法因?yàn)樵O(shè)計(jì)既要求倒計(jì)時(shí)數(shù)字輸出，又要求有狀態(tài)燈輸出等，為方便觀看并考慮到現(xiàn)實(shí)情況，用數(shù)碼管與LED燈分別顯示時(shí)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(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。權(quán)衡利弊，第三種方案可互補(bǔ)一二方案的優(yōu)缺，我們決定采用方案三以實(shí)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(dòng)設(shè)燈亮?xí)r間、緊急情況處理，我們討論了兩種方案：方案一：采用8155擴(kuò)展I/O 口及鍵盤，顯示等。該方案的優(yōu)點(diǎn)是：使用靈活可編程，并且有RAM,及計(jì)數(shù)器。若用該方案，可提供較多I/O 口,但操作起來稍顯復(fù)雜。方案二： 直接在IO口線上接上按鍵開關(guān)。因?yàn)樵O(shè)計(jì)時(shí)精簡(jiǎn)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(gè)按鍵，分別是K1、K2、K3、K4。由于該系統(tǒng)對(duì)于交通燈及數(shù)碼管的控制，只用單片機(jī)本身的I/O 口就可實(shí)現(xiàn)，且本身的計(jì)數(shù)器及RAM已經(jīng)夠用，故選擇方案二。三 單元電路設(shè)計(jì).芯片選擇及端口選擇 1用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)8255A實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)燈的控制（所用端口自定）；2位數(shù)碼顯示用8255A實(shí)現(xiàn)控制。 2. 用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)8235的計(jì)數(shù)器2定時(shí)向?qū)嶒?yàn)系統(tǒng)主片8259A的IRQ7請(qǐng)求中斷，以實(shí)現(xiàn)要求的1分鐘、5秒鐘和20秒的定時(shí)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)8235的計(jì)數(shù)器2的CLK2接OPCLK，頻率為1.19318MHZ；GATE2已接 +5V；定時(shí)采用軟硬件相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)。 用實(shí)驗(yàn)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、端口B-201H、端口C-202H、控制端 口-203H8253的端口地址為：計(jì)數(shù)器0-208H、計(jì)數(shù)器1-209H、計(jì)數(shù)器2-20aH、控 制寄存器0-20bH。實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中斷服務(wù)原理四 元件清單序號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格位號(hào)數(shù)量1電容10uFC31個(gè)2極性電容30pFC1,C22個(gè)3Led 6個(gè)4半導(dǎo)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(guān)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(hào)燈模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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<reg52.h>#include<intrins.h>#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 green1=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(shè)置串行口的工作方式 PCON=0x00; TMOD=0x01; TH0=(65536-50000)/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(num>35) red1=0;green1=1;yellow1=1; red2=1;green2=0;yellow2=1; if(num1<10) for(i=0;i<3;i+) SBUF=dis_70; while(!TI); TI=0; SBUF=dis_7num1; while(!TI); TI=0; else for(i=0;i<2;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(num<=35&&num>30) red1=0;green1=1;yellow1=1; red2=1;green2=1;yellow2=0; for(i=0;i<3;i+) SBUF=dis_70; while(!TI); TI=0; SBUF=dis_7num1; while(!TI); TI=0; else if(num<=30&&num>5) red1=1;green1=0;yellow1=1; red2=0;green2=1;yellow2=1; if(num<10) for(i=0;i<3;i+) SBUF=dis_70; while(!TI); TI=0; SBUF=dis_7num; while(!TI); TI=0; else for(i=0;i<2;i+) SBUF=dis_70; while(!TI); TI=0; SBUF=dis_7num%10; while(!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;i<3;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(shè)計(jì)過程中，會(huì)出現(xiàn)了一些問題，但都是常見的小問題，如：代碼中雙引號(hào)的使用并不是在英語書寫狀態(tài)下，輸入字母出錯(cuò)等，在調(diào)試時(shí)出現(xiàn)異常，不過這些都是經(jīng)常性錯(cuò)誤，經(jīng)過調(diào)試修改都一一解決，程序順利完成，并實(shí)現(xiàn)了其功能。1、軟件延時(shí)與定時(shí)器計(jì)時(shí)軟件延時(shí)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，使用方便，但是無法進(jìn)行精確計(jì)時(shí)，無法在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行使用，本次設(shè)計(jì)采用了，定時(shí)器0進(jìn)行計(jì)時(shí)，每10ms產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，可以準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)并方便8段數(shù)碼管進(jìn)行顯示2、使用中斷的好處使用中斷比較麻煩，在試驗(yàn)中需要兩次加載初始化程序和中斷服務(wù)程序，并且需要手工指定中斷服務(wù)地址和中斷向量號(hào)；但是使用中斷可以進(jìn)行多樣化設(shè)計(jì)，強(qiáng)化程序功能與執(zhí)行效率。在本設(shè)計(jì)中程序每10MS請(qǐng)求一次中斷，實(shí)現(xiàn)精確定時(shí)與數(shù)碼管顯示刷新。十 總結(jié)與體會(huì)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(jī)INTECL8031和可編程并行IO接口芯片8255A為中心器件來設(shè)計(jì)交通控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量通過8031芯片的P1口設(shè)置紅，綠燃亮?xí)r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?yàn)樗罊C(jī)為停止工作的情況發(fā)生，現(xiàn)實(shí)時(shí)間直接通過8255的PA,PB,輸出，交通信號(hào)通過平常PC口輸出，交通的點(diǎn)亮采用VT雙向晶閘管來控制，直接采用220V電源驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，使用性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)不足之處不能控制車的左右轉(zhuǎn)，以及自動(dòng)根據(jù)車流量改變紅綠黃燈時(shí)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(shè)計(jì)擴(kuò)充謜系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。通過這次課程設(shè)計(jì)，是我得到了一次用專業(yè)知識(shí)，專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在單片機(jī)基本原理，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設(shè)計(jì)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(yīng)用型人才打下了良好的基礎(chǔ)。綜合課程設(shè)計(jì)讓我把以前學(xué)習(xí)到的知識(shí)得到鞏固和進(jìn)一步的提高認(rèn)識(shí)，對(duì)已有知識(shí)有了更進(jìn)一步的理解和認(rèn)識(shí)。在此，由于自身能力有限，在課程設(shè)計(jì)中碰到了很多的問題，我通過查閱相關(guān)書籍、資料以及和周圍同學(xué)交流。由于使用的是單片機(jī)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(qiáng)大，而且可以隨時(shí)的更新系統(tǒng)，進(jìn)行不同狀態(tài)的組合。但是在我們?cè)O(shè)計(jì)和調(diào)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，這需要在實(shí)踐中進(jìn)一步完善。當(dāng)然，通過這次課程設(shè)計(jì)，我也發(fā)現(xiàn)了自身的很多不足之處，在以后的學(xué)習(xí)中，我會(huì)不斷的完善自我，不斷進(jìn)取，能使自己在網(wǎng)絡(luò)編程這方面有一個(gè)大的發(fā)展。 十一 致謝在這次課程設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次報(bào)告的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多技術(shù)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(xué)到了許多新的知識(shí)，而且也開闊了視野，提高了自己的設(shè)計(jì)能力。其次，我要感謝幫助過我的同學(xué)，他也為我解決了不少我不太明白的設(shè)計(jì)上的難題。同時(shí)也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境。最后再一次感謝所有在設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué) 十二 參考文獻(xiàn)（1）呂能元，孫育才，楊峰. MCS-51單片微型計(jì)算機(jī)原理接口技術(shù)應(yīng)用實(shí)例.第一版. 北（2）京科技出版社.1993年12月（3）童本敏.標(biāo)準(zhǔn)集成電路數(shù)據(jù)手冊(cè)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(shí)際應(yīng)用電路設(shè)計(jì). 成都電子科技大學(xué)出版社.1997年（5）李廣軍 實(shí)用接口技術(shù) 電子科技大學(xué)出版社 1998.2 （6）網(wǎng)絡(luò)資源：htt:/; 維普咨訊網(wǎng)；超星數(shù)字圖