【正文】 1 《單片機(jī)原理及應(yīng)用》 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 設(shè)計(jì)題目： 基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 工學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化（ 1）班 設(shè) 計(jì) 者：胡忠鵬 學(xué) 號(hào) ： 09177012 指導(dǎo)老師： 周平 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2021 年 5 月 21 日～ 2021 年 6 月 2 日 目 錄 2 摘要 ....................................................................... 3 1 引言 .....................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 2 總體方案設(shè)計(jì) .............................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 設(shè)計(jì)要求 ............................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 性能 指標(biāo) ............................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 硬件規(guī)范 ............................................................ 5 3 STC89C52 概述： .......................................................... 5 基本構(gòu)造 ............................................................ 5 性能特點(diǎn) ............................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 4 課題描述與分析 ........................................................... 5 交通燈系統(tǒng)需求描述與分析 ............................................ 5 交通燈系統(tǒng)開發(fā)步驟 ..................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 5 交通燈課題設(shè)計(jì) ...........................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 總體設(shè)計(jì) ............................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 硬件設(shè)計(jì) ............................................................ 6 軟件設(shè)計(jì) ............................................................ 8 6 系統(tǒng)測(cè)試 ................................................................. 9 硬件調(diào)試 ........................................................... 13 軟件調(diào)試 ........................................................... 13 7 總結(jié) .................................................................... 13 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總結(jié) ....................................................... 13 個(gè)人總結(jié) ........................................................... 13 致謝 ...................................................................... 13 參考文獻(xiàn) ...................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 附錄 .......................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 作者：楊東升 溫劍波 3 指導(dǎo)老師：吳敏 （安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 電氣工程及其自動(dòng)化） 摘 要： 交通在人們的日常生活中占有重要的地位，交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。本次課程設(shè)計(jì)采用單片機(jī) STC89C52RC 為核心器件來(lái)設(shè)計(jì)道路交通信號(hào)燈控制器。本設(shè)計(jì)就是采用單片機(jī)模擬十字路口交通燈的各種狀態(tài)顯示。通過(guò) Keil軟件編寫主程序，延時(shí)程序，顯示程序，中斷程序，按鍵程序等實(shí)現(xiàn)主次路口的紅黃綠三色燈的顯示控制。經(jīng)過(guò)不斷地調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)十字路口交通燈的模擬。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī) 交通燈 程序設(shè)計(jì) 數(shù)碼管顯示電路 1 引言 本設(shè)計(jì)的目的：通過(guò) 單片機(jī) STC89C52 來(lái)設(shè)計(jì)道路交通信號(hào)燈控制器，通過(guò)軟件編程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)主干道與次干道的紅黃藍(lán)三色燈時(shí)間設(shè)置，并且能夠動(dòng)態(tài)修改，從而達(dá)到對(duì)路口交通狀況的實(shí)時(shí)控制 本設(shè)計(jì)的背景：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)在電子信息，通信，自動(dòng)，控制及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等領(lǐng)域的重要性日益突出。而當(dāng)今社會(huì)汽車數(shù)量急劇增加，交通的問(wèn)題日益突出，因此設(shè)計(jì)交通燈的重要性也就顯而易見(jiàn)，為了確保十字路口的行人和車輛的安全 ,需要采用電子控制的交通信號(hào)來(lái)進(jìn)行指揮。 本設(shè)計(jì)的適用范圍：適用于交通道路路口需要全自動(dòng)控制主干道與次干道等道路。 本課題的研 究意義： 本次課程設(shè)計(jì)將先進(jìn)的單片機(jī)技術(shù)與道路交通控制相結(jié)合起來(lái)，通過(guò)硬件設(shè)計(jì)與軟件編程實(shí)現(xiàn)道路交通的全自動(dòng)控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)交通線路車輛的多少實(shí)時(shí)調(diào)整，在減少人力的同時(shí)也保證了道路交通的安全，保障了行人與車輛的安全與城市交通的順暢。對(duì)城市的現(xiàn)代化建設(shè)起到了重要的作用。 2 總體設(shè)計(jì)方案 下面對(duì)交通燈課程設(shè)計(jì)的基本要求與硬件設(shè)計(jì)做簡(jiǎn)單概述。 設(shè)計(jì)要求： 道路路口交通燈仿真如圖 1所示： 4 圖 1 道路路口交通燈仿真圖 南北、東西兩干道交與一個(gè)十字路口，各干道有一組紅、黃、綠三色的指示燈，指示車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換，切黃燈燃亮?xí)r間為東西南北兩干道的公共停車時(shí)間。設(shè)東西道比南北道的車流量大，指示燈燃亮的方案如表 21所示 表 21 交通道路路口交通燈點(diǎn)亮示意表 交通信號(hào)燈工作模式 時(shí)間 方向 30S 3S 40S 3S ...... 南北向 綠燈亮 黃燈亮 紅燈亮 紅燈亮 ....... 東西向 紅燈亮 紅燈亮 綠燈亮 黃燈亮 ...... 性能指標(biāo) （ 1）當(dāng)東西方向?yàn)榧t燈，此道車輛禁止通行，東西道行人可通過(guò)；南北道為綠燈，此道車輛通過(guò)，行人禁止通行。通行時(shí)間為 30 秒。 （ 2）黃燈閃爍 3 秒，警示車輛和行人紅、綠燈狀態(tài)即將切換。 （ 3）當(dāng)東西方向?yàn)榫G燈，此道車輛通行；南北方向?yàn)榧t燈，南北道車輛禁止通行，行人通行。時(shí)間為 40 秒。南北方向?yàn)橹鞲傻溃瑬|西方向?yàn)橹Ц傻馈? 5 （ 4）這樣如上表的時(shí)間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次處出現(xiàn)這樣行人和車輛就能安全暢通的通行。 （ 5）此表可根據(jù)車輛動(dòng)態(tài)設(shè)定紅綠燈初始值。 硬件規(guī)范 單片機(jī)：?jiǎn)纹瑱C(jī)選用 STC89C52RC，它與 8051系列單片機(jī)全兼容，但其內(nèi)部帶有 4KB的 FLASH ROM，設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)需外接程序存儲(chǔ)器，為設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來(lái)極大的方便。 LED 顯示系統(tǒng)：出現(xiàn)緊急情況時(shí)，用兩個(gè)數(shù)碼管顯示兩個(gè)車道的禁行時(shí)間，設(shè)計(jì)時(shí)可利用單片機(jī)的 P1 口和 P2口作為字段和片選信號(hào)輸出，經(jīng)驅(qū)動(dòng)芯片后驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間。 中斷系統(tǒng)設(shè)置 1個(gè)程序按鍵：當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，按下按鍵，單片機(jī)就能接收到一個(gè)外部中斷信號(hào)，執(zhí)行中斷命令。另需配置一個(gè)非程序按鍵：系統(tǒng)復(fù)位鍵。 電源供電系統(tǒng)本系統(tǒng)采用 USB~5V 直流穩(wěn)壓電源供電，這樣可以優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程。 3 STC89C52RC 概述 基本構(gòu)造 STC89C51RC 系列單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾 / 高速 / 低功耗的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)， 12 時(shí)鐘 / 機(jī)器周期和 6 時(shí)鐘 / 機(jī)器周期可任意選擇，最新的 D 版本內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路。 性能特點(diǎn) 增強(qiáng)型 6 時(shí)鐘 / 機(jī)器周期， 12 時(shí)鐘 / 機(jī)器周期 8051 CPU；工作電壓： （ 5V 單片機(jī)） / （ 3V 單片機(jī)）； 工作頻率范圍： 0 40 MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 48MHz；用戶應(yīng)用程序空間 4K / 8K / 13K / 16K / 20K / 32K / 64K 字節(jié)；片上集成 1280 字節(jié) / 512 字節(jié) RAM； 通用 I/O 口（ 32/36 個(gè)），復(fù)位后為： P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口 / 弱上拉（普通 8051 傳統(tǒng) I/O 口）， P0 口是開漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻； I S P （在系統(tǒng)可編程） / I A P （在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器 / 仿真器，可通過(guò)串口（ ）直接下載用戶程序， 8K 程序 3 秒即可完成一片； EEPROM 功能； 看門狗；內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路（ D 版本才有），外部晶體 20M 以下時(shí)，可省外部復(fù)位電路 ； A/D轉(zhuǎn)換， 10位精度 ADC，共 8路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá) 250K/S；具備雙串口；工作溫 度范圍：40 +85oC（工業(yè)級(jí)）， 0 – 75oC（商業(yè)級(jí)）； 40管腳封裝 6 4 課題描述與分析 交通燈系統(tǒng)需求描述與分析 通過(guò) STC89C52RC 單片機(jī)控制 P1口的輸出值，配合數(shù)碼管及發(fā)光二極管的達(dá)到對(duì)道路交通狀況的控制，因?yàn)樵搯纹瑱C(jī)功能齊全，開發(fā)簡(jiǎn)單，可以很完美的對(duì)道路實(shí)時(shí)交通進(jìn)行控制，從而達(dá)到當(dāng)初預(yù)定的目標(biāo) 交通燈系統(tǒng)開發(fā)步驟 第一步：了解 STC89C52RC 單片機(jī)各部分的結(jié)構(gòu)構(gòu)造及其工作原理，對(duì)該單片機(jī)的工作流程作深入分析，了解各輸出輸入口的工作電平，工作狀態(tài)，為下一步的編程設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)； 第二步：分析課程設(shè)計(jì)要求，掌握道路路口交通燈的實(shí)時(shí)要求，具體分析每一個(gè)方向上不同時(shí)刻對(duì)應(yīng)的不同燈顏色的變化； 第三步：根據(jù)課程設(shè)計(jì)要求及單片機(jī) STC89C52RC 工作原理編寫程序，達(dá)到課程設(shè)計(jì)要求； 第四步：將程序編寫完成編譯無(wú)誤后燒錄至單片機(jī)芯片中，然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求在后期進(jìn)行程序調(diào)試，以達(dá)到最佳要求現(xiàn)實(shí)效果。 交通燈課題設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求如下 （ 1）用發(fā)光二極管模 擬交通信號(hào)燈，用按鍵開關(guān)模擬車輛檢測(cè)信號(hào)。 （ 2）正常情況下， A、 B兩車道輪流放行， A車道放行 30S，其中 3S用于警告； B 車道放行 40S，其中 3S用于警告。 （ 3）有緊急車輛通過(guò)時(shí)，按下 K3 開關(guān)使 A、 B車道均為紅燈，禁行 20S。并用數(shù)碼管顯示計(jì)時(shí)時(shí)間 交通燈控制系統(tǒng)框圖如圖 2 AT 89 S 52單片機(jī)多位 LED 燈控制按鍵電源電路復(fù)位電路晶振電路 7 圖 2 系統(tǒng)控制框圖 硬件設(shè)計(jì) 交通信號(hào)燈與控制狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系 表 31 交通信號(hào)燈與控制狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系 控制狀態(tài) P3 主綠燈 次紅燈 8EH 0 1 1 1 1 1 1 0 主黃燈 次紅燈 BEH 1 0 1 1 1 1 1 0 主紅燈 次綠燈 CBH 1 1 0 1 1 0 1 1 主紅燈 次黃燈 CCH 1 1 0 1 1 1 0 1 通過(guò)調(diào)用碼表來(lái)使 LED發(fā)光二極管顯示路口交通狀況。 數(shù)碼管顯示電路 8 圖 4 數(shù)碼管顯示控制 由圖 4 可知，數(shù)碼管由 P1口驅(qū)動(dòng)， a,b為片選信號(hào)輸入端。 工作原理 數(shù)碼管采用的是七段式數(shù)碼管，通過(guò)控制不同的 LED 的亮滅來(lái)顯示出不同的字形。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽(yáng)極兩種類型，其實(shí)共陰極就是將八個(gè) LED的陰極連在一起，讓其接地，這樣給任何一個(gè) LED 的另一端高電平，它便能點(diǎn)亮。而共陽(yáng)極就是將八個(gè) LED的陽(yáng)極連在一起。其原理圖如下。其中引腳圖的兩個(gè) COM端連在一起，是公共端，共陰數(shù)碼管要將其接地，一個(gè)八段數(shù)碼管稱為一位，多個(gè)數(shù)碼管并列在一起可構(gòu)成多位數(shù)碼管，它們的段選線（即 a,b