【正文】 測控技術與儀器專業(yè)課程設計 題 目：模擬交通燈的設計 系 別： 機電工程系 班 級： 162902 姓 名： 劉康 張羽翔 趙尉翔 教 師： 王斌 李建勇 目 錄一、設計任務 3二、模擬交通燈控制系統(tǒng)工作原理 3 模擬交通燈控制系統(tǒng)的工作原理 3三、設計基本要求和步驟 4 基本要求 4 設計思路 4 設計步驟 5四、硬件和軟件設計 5 交通燈控制系統(tǒng)硬件框圖 5 硬件電路圖 7 程序流程圖 8五、心得體會 11六、參考文獻 12七、附錄 13 匯編語言源程序 13 模擬交通燈仿真效果圖 16一、 設計任務：模擬交通燈的設計模擬交通燈控制系統(tǒng)的總體方案設計本設計研究的是基于AT89C51單片機的交通燈智能控制系統(tǒng)的設計原理及闡述。主控系統(tǒng)采用AT89C51單片機作為控制器，控制通行倒計時及直行、行人的通行，占用端口少，耗電也最小。系統(tǒng)電源采用獨立的+5V穩(wěn)壓電源，有各種成熟電路可供選用，使此方案可靠穩(wěn)定。該設計精簡并優(yōu)化了電路。結合實際情況，顯示界面采用點陣LED數(shù)碼管動態(tài)掃描的方法，滿足了倒計時的時間顯示輸出和狀態(tài)燈提示信息輸出的要求，減少系統(tǒng)的復雜度。二、 交通燈控制系統(tǒng)工作原理 交通燈控制系統(tǒng)工作原理 本系統(tǒng)運用單片機對交通燈控制系統(tǒng)實施控制，通過直接控制信號燈的狀態(tài)變化，指揮交通的具體運行，運用了LED數(shù)碼管顯示倒計時以提醒行駛者，更添加了盲人提示音電路，方便視力障礙群體通行，更具人性化。在此基礎上，加入了特種車輛自動通行控制模塊和車流量檢測電路為系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，經單片機進行具體處理，及時調整通行方向。由此，本設計系統(tǒng)以單片機為控制核心，構成最小系統(tǒng)，根據(jù)特種車輛自動通行控制模塊、車輛檢測模塊和按鍵設置模塊等產生輸入，由信號燈狀態(tài)模塊，LED倒計時模塊輸出[7]。系統(tǒng)進入工作狀態(tài)，LED數(shù)碼管實時顯示數(shù)據(jù)倒計時，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，在此過程中若有控制信號和實時車流量檢測信號，可對異常狀態(tài)進行實時控制，隨時調用中斷，達到修正通行時間滿足不同時間不同路況的需求。三、設計基本要求和步驟十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。交通信號燈控制方式很多。 基本要求模擬交通燈就是通過AT89C51并接數(shù)碼管及發(fā)光二極管來模擬交通燈的變化規(guī)律。8個數(shù)碼管用來顯示秒值，東，西，南，北，各兩個。12個發(fā)光二極管，東，西，南，北，各三個，分別為紅，綠，黃，三種顏色。 設計思路本程序的設計思路是：首先東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，同時開始倒計時20s , 在7段數(shù)碼管上顯示時間。當20s倒計時結束后，開始3s倒計時，并且東西方向綠燈開始閃爍，南北方向紅燈亮。當3s倒計時結束后再開始2s倒計時，并且東西方向黃燈亮，南北方向還是紅燈亮。當2s倒計時結束后開始20s的倒計時，此時是南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮。接下來就是南北方向綠燈閃爍3s，再南北方向黃燈閃爍2s，接著又開始循環(huán)。 設計步驟 SP3仿真軟件按下列要求繪制仿真實例178。 12個發(fā)光二極管，東，西，南，北，各三個，分別為紅，綠，黃，三種顏色。178。 用8個共陽極LED數(shù)碼管的分別表示東、西、南、北四個方向路口的秒值。四、硬件和軟件設計 交通燈控制系統(tǒng)硬件框圖該交通燈控制系統(tǒng)有以下幾個部分組成：單片機、驅示電路。 P1 P3AT89C51 ~RST~數(shù)碼管十位數(shù)碼管個位LED顯示器南北方向LED顯示器東西方向上電復位自動/手動鍵盤圖 AT89C51單片機的主要工作特性：內含4KB的FLASH存儲器，擦寫次數(shù)1000次；內含28字節(jié)的RAM；具有32根可編程I/O線；具有2個16位可編程定時器；具有6個中斷源、5個中斷矢量、2級優(yōu)先權的中斷結構；具有1個全雙工的可編程串行通信接口；具有一個數(shù)據(jù)指針DPTR。兩種低功耗工作模式，即空閑模式和掉電模式；具有可編程的3級程序鎖定定位；AT89C51的工作電源電壓為5（1177。）V且典型值為5V,最高工作頻率為24MHz.AT89C51各部分的組成：外部中斷TXDRXDP0 P1 P2 P3擴展控制振蕩器和時鐘電路數(shù)據(jù)存儲器128字節(jié)程序存儲器14KBCPU兩個16位定時器計數(shù)器中斷控制總線擴展控制器并行可編程I/O口可編程串行口內部總線 硬件電路圖整體實驗連接電路如下圖所示： 圖1 整體實驗連接電路圖主程序 開 始 程序流程圖 顯示下一個狀態(tài)秒值是否為0？秒值減1，并顯示時間，LED是否到1s?設置定時，顯示初始化運行過程SN:綠燈(20)，EW:紅燈是否到1秒SN:黃燈亮，EW:紅燈Count10？SN:黃燈滅，EW:紅燈是否到0秒NYYNNEW:綠燈(20)，SN:紅燈是否到3秒EW:黃燈亮，SN:紅燈Count10？EW:黃燈滅，EW:紅燈是否到1秒YYYNNNLED顯 示區(qū) YLED顯示程序ay獲取當前通行剩余時間E/S/W/N狀態(tài)送P1口位選碼送P2口倒計時個/十位送P2口調用Delay延時加1兩位顯示完？YN返回主程序五、心得體會通過這次交通燈的課程設計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決現(xiàn)實問題的能力。使我在單片機的基本原理、單片機應用學習過程中，以及在常用編程設計思路技巧的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為一名合格的應用型人才打下良好的基礎。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，對已有知識有了更深層次的理解和認識。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得到解決。還有交通燈是我們生活中非常常見的一種東西，對于我們學以致用的這種能力得到了很好鍛煉，能夠為我們以后的工作于學習打下基礎。由于本人的水平有限，設計中難免會有一些不合理的部分，系統(tǒng)的穩(wěn)定性還有待提高。最后，對在這個交通燈的課程設計中幫助我的所有同學和各位指導老師再次表示衷心的感謝！六、參考文獻【1】李伯成：《單片機及嵌入式系統(tǒng)》，清華大學出版社，2005【2】胡漢才：《單片機原理及接